Классификация материалов, применяемых в травматологии и ортопедии

Проблемы поиска и создания новых медицинских материалов в настоящее время является актуальной задачей. Основные определения, термины, используемые в области медицинского материаловедения, предложены международными стандартами ISO и приняты ГОСТом Р 51 148−98 [1].

Биоматериал (БМ) — это нежизнеспособный материал, предназначенный для контакта с живой тканью, для выполнения функций медицинского назначения. Биоматсриал может быть биосовмсстимым и/или биодеградирующим.

Биосовместимость — это обеспечение желательной реакции живых тканей на нежизнеспособные материалы. Биосовместимыми материалами являются материалы, которые действуют или функционируют гармонично и согласованно при нахождении в контакте или внутри среды живого тела, не вызывая заболеваний или болезненных реакций. Биосовместимость — это не полное отсутствие токсичности или иных отрицательных свойств, а требование того, чтобы материал при имплантации вел себя адекватным образом, позволяющим выполнить поставленную задачу. Анализируя имеющуюся информацию, можно выделить основные свойства биосовместимости материалов:

• • не вызывать местной воспалительной реакции;
• • не оказывать токсического и аллергического действия на организм;
• • не обладать канцерогенными действиями;
• • нс провоцировать развитие инфекции;
• • сохранять функциональные свойства в течение предусмотренного срока эксплуатации.

Биодеградируемые материалы и устройства могут частично или полностью растворяться, поглощаться макрофагами, включаться в метаболические и биохимические процессы и/или заменяться живой тканью. Они могут находиться в организме в течение длительного периода времени, достаточного для выполнения своей функции, не вызывая в нем развития негативных реакций.

Для имплантатов костной ткани были предложены термины: биотолерантные, биоинертные и биоактивные материалы. На 2-й конференции по биоматериалам в 1992 г., прошедшей Честере, после всестороннего обсуждения были выбраны ряд новых определений и разъяснений по уже существующей терминологии, используемой для характеристики БМ.

Так, под биоактивными материалами (БАМ) подразумевают материалы, предназначенные для связывания их с биологическими системами с целью повышения эффективности лечения, образования или замещения любой ткани, органа или выполнения тех или иных функций организма. В настоящее время среди семейства БАМ выделяют 4 основные категории:

• 1- я Кальций фосфатная керамика;
• 2- я Стекло и стеклокерамика;
• 3- я Биоактивные полимеры;
• 4- я Биоактивные гели.

Одной из важнейших задач современного материаловедения является разработка керамических материалов разного функционального назначения для медицины, в т. ч. для имплантирования. Биокерамика — эго керамика, пригодная для внедрения в биосистемы, которые восстанавливают и (или) улучшают функции человеческих тканей и органов. В зависимости от целей применения и места имплантирования имплантаты могут быть как биоинертными, так и биоактивными [5].

Биоактивная керамика — это керамика, обладающая ограниченной растворимостью в физиологических жидкостях и способная взаимодействовать с живой тканью. Наиболее типичным примером биокерамики являются материалы, в состав которых входят оксиды натрия, кальция, кремния, а также добавки различных фосфатов. Невысокая прочность этих материалов ограничивает их широкое применение в ортопедических протезах. Поэтому в качестве имплантатов чаще всего используют металлы с покрытиями из биостекол. К биоактивной керамике относится рссорбируемая керамика, которая выполняет функции, способствующие лечению, путем ионного обмена с живыми тканями. В состав новых материалов данного типа входят такие минералы, как фосфат кальция или гидроксиапатит, которые, медленно растворяясь, способствуют росту костных тканей.

Общей характеристикой всех биоактивных имплантатов, применяемых в травматологии и ортопедии, является образование гидроксикарбонат апатитового (ГКА) слоя на их поверхности при имплантации. ГКА фаза эквивалентна по составу и структуре минеральной фазе кости. ГКА слой растет в виде поликристаллических агломератов. Коллагеновые фибриллы, протеогликаны и гликозаминогликаны включаются в их состав. За счет этого происходит связывание неорганической поверхности имплантата с органическими компонентами тканей. Таким образом, граница раздела между биоактивным имплантатом и костью почти идентична естественно возникающим границам раздела между костями, сухожилиями, связками, что обеспечивает оптимальную биомеханическую прочность связи.

По механизму образования апатитного слоя БАМ можно подразделить на три типа:

• а) формирующие апатиты при собственной биодеградации (гидроксиапатит, p-трикальций фосфат);
• б) при насыщении окружающей среды кальцийфосфатами и ионами силикона, выходящими из материала (покрытия, гели и полимеры);
• в) абсорбции ионов кальция и фосфата из окружающих биологических жидкостей и тканей (стекло и стеклокерамика).

Биоактивность материала в травматологии и ортопедии является интегральным показателем и должна оцениваться в первую очередь с позиции его способности к процессам интеграции с окружающей тканью, с включением механизмов остеоиндукции и остсокондукции.

Остеоиндуктивные материалы самостоятельно стимулируют образование и рост костной ткани на поверхности имплантата.

Остеокондуктивные материалы способствуют адгезии и распространению костной ткани по поверхности имплантата.

Биоинертная керамика — это керамика, которая подвергается слабым изменениям или остается неизменной в течение длительного пребывания в организме человека. К биокерамике относятся имплантаты из оксида алюминия, диоксида титана.

Материалы, применяемые в стоматологии, условно подразделяют на основные, вспомогательные и клинические [6].

Основными называются материалы, из которых изготавливают зубные протезы, аппараты.

К основным материалам относятся:

• • металлы и их сплавы;
• • керамика (стоматологический фарфор и ситаллы);
• • полимеры (базисные, облицовочные, эластичные, быстротвердеющие пластмассы);
• • композиционные материалы;
• • пломбировочные материалы.
• • Вспомогательными называются материалы, используемые на различных стадиях технологии протезов:
• • оттискные;
• • моделировочные;
• • формовочные;
• • абразивные;
• • полировочные;
• • изоляционные;
• • легкоплавкие сплавы;
• • припои;
• • флюсы;
• • отбелы.

Клиническими называются материалы, которые врачи используют во время стоматологического приема:

• • оттискные материалы;
• • пломбировочные материалы;
• • воски и восковые композиции.