CC BY
84
УДК 616.34Х.24
© Ф.И. Каюмов, Ф.А. Каюмов, Л.Р. Хасанова, Р.А. Хасанов, 2010
Ф.И. Каюмов, Ф.А. Каюмов, Л.Р. Хасанова, Р.А. Хасанов ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ В ДЕНТАЛЬНОЙ ИМПЛАНТОЛОГИИ НАНОСТРУКТУРНОГО ТИТАНА
ООО НИИ «Витадент», г. Уфа ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа
Изучена возможность оказания острой и хронической токсичности нанотитана на экспериментальных животных на основе данных показателей крови, изучения иммунного статуса, рентгенологического обследования, гистологического исследования костной ткани экспериментальных животных после проведения им имплантации наноструктурного титана. Полученные результаты указывают на отсутствие отрицательного воздействия на организм экспериментальных животных установленного нанотитана, что позволяет применить дентальные имплантаты из наноструктурного титана в стоматологии.
Ключевые слова: наноструктурный титан, дентальная имплантология.
F.I. Kayumov, F.A. Kayumov, L.R. Khasanova, R.A. Khasanov THE EXPERIMENTAL RATIONALE OF NANOSTRUCTURAL TITANIUM APPLICATION IN IMPLANTOLOGY
Acute and chronic toxicity effect potency of Nano-structured Titanium on experimental animals has been studied, based on the findings of blood count, immunity status evaluation, X-ray imaging, histopathological examination of the bone tissue in experimental animals, following Nano-Titanium implantation procedures. The obtained data have demonstrated lack of any negative effect of the stated Nano-Titanium on the experimental animals’ bodies, which allows a safe application of the Nano-structured Titanium dental implants in stomatology.
Key words: Nano-structured Titanium, dental implantology.
В последние десятилетия задача стоматологической реабилитации пациентов все чаще решается методом дентальной имплантации. Анализ литературных данных показывает, что для изготовления зубных имплантатов наиболее часто применяют сплавы титана и никеля, титана, алюминия и ванадия, сплавы титана кобальта и хрома. На российском рынке это сплав ВТ-6 - аналог зарубежного Ti-6Al-4V. Последние исследования, проведенные [ 4 ] в эксперименте на кроликах методом резорбционной спектрометрии, доказывают, что при установке имплантатов из сплавов титана через 2 недели алюминий и ванадий обнаруживаются в почках и печени, кишечнике и легких экспериментальных животных, что является токсичным для организма. Эти исследования ставят задачу перед им-плантологами использовать те материалы, которые были бы не токсичны для организма пациента.
Цель исследования: изучить реакцию организма экспериментальных животных на установку наноструктурного титана (НТ), производимого в ООО «НаноМеТ» БГАТУ.
Материал и методы
Для выявления острой токсичности организма использовались 2 группы крыс по 10 в каждой. Животным первой (опытной) группы устанавливали подкожно имплантаты из нанотитана марки Nano-grade 4 (ООО «НаноМеТ») в количестве до 1 % от веса животных.
По ходу эксперимента фиксировались общее состояние животных, характер двигательной активности, состояние волосяного и кожного покрова, реакции на различные раздражители.
Оценка хронической токсичности проводилась путем наблюдения данных крыс в течение трех месяцев, после чего животные выводились из эксперимента. Производился забор крови, почек, печени, легких, шерсти с последующим исследованием содержания в них титана. Исследования проводились согласно методическим рекомендациям «Оценка безопасности наноматериалов», утвержденным приказом Роспотребнадзора в 2007 году. Изучение биологической совместимости НТ с тканями организма и процесса остеоинтеграции проводилось на 23 здоровых половозрелых кроликах - самцах, породы «Бабочка». Первая группа животных - контрольная, (9 кроликов). Во второй группе - экспериментальной (14 животных) - которым проводилась имплантация образцов НТ в подвздошную кость. Через 7, 14, 30 дней и 3, 6 месяцев у кроликов обеих групп проводили забор периферической крови на общий и биохимический анализы, иммунологический статус.
Для гистологических и рентгенологических исследований в сроки через 1, 3, 6 месяцев животные выводились из опыта. При этом атомно-абсорбционным методом изучали содержание титана в крови, шерсти, легких, печени, почках. Прицельные рентгенологиче-
ские снимки подвздошной кости с НТ у экспериментальных животных изучали на радио-визиографе «ЯУ0-1ЮХ-70-ССХ», также проводили денситометрию костной ткани. Затем готовили костные блоки подвздошной кости с установленными ранее имплантатами из НТ, которые предварительно промывались физиологическим раствором, фиксировались в 10% растворе нейтрального формалина и подвергались гистологическому исследованию.
Результаты исследования
Исследования показали, что общее состояние оперированных животных в послеоперационном периоде на все время наблюдения оставалось удовлетворительным, они активно принимали пищу, интенсивно двигались, прибавляли в весе.
Изучение общего анализа крови, концентрации общего белка и белковых фракций, содержание иммуноглобулинов А,М,0,Е существенных отклонений от норм не выявило (табл. 1,2.3).
Таблица 1.
Показатели общего анализа крови
Элементы крови Контрольная группа 1 неделя 2 неделя 1 месяц 3 месяца
Эритроциты х, х1012/л 4,4±0,5 4,2±0,2 4, 4±0,6 4.2±0,8 4,4±0,5
Гемоглобин, г//л 61,5±7,8 79,0±6,1 79,3±1,3 73,0±0,8 68,0±1,5
Лейкоциты, х 109/л 7,5±0,8 7,6±0,3 8,4±1,2 8,1±0,9 6,9±1,0
Нейтроф. юные, % 1,2±0,6 2,1±0,4 0 0 2,0±0,6
Нейтроф. пал/яд. , % 7,7±3,6 8,4±2,0 4,0±1,8 11,0±1,5 4,0±1,4
Нейтр.сегм.яд. , % 31,0±5,0 17,0±4,1 9,1±0,9 12,0±1.5 22,0±1,8
Эозинофилы , % 6,7±2,9 6,3±1,3 4,0±1,5 1,0±0,8 5,0±0,9
Моноциты, % 1,7±0,9 2,1±0,8 1,3±0,8 0 1,5±0,8
Лимфоциты, % 51,0±2,9 60,0±3,1 81,3±0,8 69,3±0,9 64,0±3,4
Таблица 2.
Биохимические показатели крови______________________________________
Белки крови Контрольная группа 1 неделя 2 неделя 1 месяц 3 месяца
Общий белок г/л 72,6±1,7 63,1±2,5 61,5±0,3 77,6±0,1 78,7±2,9
Альбумины, % 49,7±7,5 70,6±4,0 56,8±2,0 48,0±9,9 49,3±0,7
Альфа-глобулины, % 22,7±6,2 10,6±1,2 20,03±3,8 13,5±1,8 16,5±2,4
Бетта-глобулины, % 11,0±1,7 2,6±0,2 17,08±1,7 16,5±6,4 19,8±8,8
Гамма-глобулины, % 16,6±9,5 16,0±3,0 6,1±0,2 24,2±11,1 14,3±4,3
Таблица 3.
Иммунограмма крови__________________________________________
Иммуноглобулины Контрольная группа 1 неделя 2 неделя 1 месяц 3 месяца
Ig А, г/л 0,66 ± 0,29 1,37±0,32 0,62±0,47 0,4±0,31 0,65±0,05
Ig М, г/л 0,33±0.06 1,36±0,45 0,47±0.02 0,4±0,14 0,41±0,16
Ig О, г/л 4,05±1,83 5,74±0,33 3,3 5±2,15 3,1±1,8 5,32±0,42
^ Е, г/л 24,6±5,1 7,17±0,12 11,5±4,8 34,3±12,8 16,5±7,5
Через три месяца отмечалось физиологическое увеличение содержания титана в шерсти как в контрольных, так и в экспериментальных группах животных: у крыс от
0,073±0,02 до 0,383±0,038 мг/кг, у кроликов от 0,179±0,106 до 0,336±0,110 мг/кг, что является нормальным возрастным изменением. В крови, легких, печени, почках содержание титана на весь период исследования оставалось неизменным.
Денситометрические исследования окружающей НТ кости показывают плотность, равную 4-5 у.е., диск из НТ имеет рентгенологическую плотность 12 у.е. Через 1 месяц вокруг установленного НТ четко определяется вновь образованная костная ткань с рентгенологической плотностью 2-3 у. е., т. е. ниже нормы.
В препаратах, исследованных через 3 и 6 месяцев после операции, вокруг установленного НТ четко определяется ободок ново-
образованной костной ткани с рентгенологической плотностью 6-7 у.е., т.е. выше, чем у окружающей подвздошной кости, не подвергшейся оперативному вмешательству (рис.1).
Гистологическая картина через 1 месяц после имплантации НТ в подвздошную кость экспериментальных животных показала, что в зоне соприкосновения костной ткани с НТ, а также на значительном расстоянии от него костная ткань имеет малозаметные структурные изменения. Реакция костной ткани проявляется количественным ростом и в определенной степени перестройкой костной ткани. Образование костной ткани преобладает над её резорбцией. Непосредственно соприкасающийся участок костной ткани с имплантатом не проявляет выраженных деструктивных процессов.
Рис. 1. Денситометрия костной ткани кролика через 6 месяцев после операции: а- имплантат, б- костная ткань, в- область контакта костной ткани и имплантата.
Через 3 месяца после эксперимента гис- но это характерно для красного клеточного
тоструктура трабекулярной кости сохраняет мозга, расположенного в межтрабекулярном
характерное строение губчатого вещества. пространстве, где происходит как миелоид-
Отмечается значительное увеличение площа- ное, так и лимфоидное кроветворение на раз-
ди поверхности губчатого вещества, особен- ных стадиях развития (рис.2).
Рис.2 Анастомозирующие трабекулы и красный костный мозг животных через 3 месяца после имплантации. Окраска гематоксилином - эозином. Микрофотография. Ок. 10, об. 20
Губчатое вещество также имеет трехмерное строение, образованное из анастомо-зирующих костных перегородок, имеющих разнообразную конфигурацию, придающих высокую механическую прочность. Толстые арки и дуги губчатого вещества пронизываются кровеносными сосудами, к которым прилегают адвентициональные клетки, активно участвующие в метаболизме костной ткани. Во внутренней стенке костных трабекул со стороны кровеносного сосуда располагаются активные остеобласты кубической или призматической формы, связанные тонкими цитоплазматическими отростками. Очаги минерализации по сравнению с предыдущим сроком наблюдения увеличиваются в размерах и сливаются друг с другом, превращая новообразованный остеоид в зрелый костный матрикс. Имплантат из НТ не вызывает деструктивно-дегенеративные и регенераторные процессы воспаления.
В эти сроки исследования наблюдается образование минерализованной новой кост-
ной ткани, имеющей рентгенологическую плотность выше, чем до операции.
Через 6 месяцев в зоне непосредственного контакта кости с имплантатом определяется очень узкая полоса костной ткани со слабым восприятием красителей, однако признаки деструкции полностью отсутствуют
Рис. 3. Зона контакта губчатой кости и трансплантата титана через 3-6 месяцев после имплантации. Окраска гематоксилином-эозином. Микрофотография.Ок. 10, об. 40
В костных трабекулах четко определяются костные пластинки, а в костных полостях располагаются остеоциты с ядром и ба-зофильной цитоплазмой. Кровеносные сосуды характеризуются умеренным полнокровием. В зоне расположения трансплантата встречаются участки с остеобластами призматической формы остеобластами, особенно их много со стороны красного костного мозга. Признаки деструкции как клеток, так и межклеточного вещества кости, а также миелоидной ткани через 3-6 месяцев после трансплантации не определяются. Возможные окислительные процессы (ржавчина) между металлом и костной тканью не выявлены.
Выводы
Экспериментальные исследования на острую токсичность показали отсутствие вредного воздействия на организм животных наноструктурного титана.
При исследовании на хроническую токсичность статистически достоверных измене-
ний показателей крови и иммунологического статута у экспериментальных животных после установки им НТ не выявлено. Установлено отсутствие аккумулирования НТ во внутренних органах и тканях экспериментальных животных после его установки.
Денситометрические исследования костной ткани вокруг имплантата из НТ объективно свидетельствуют о её активной минерализации.
Гистологические исследования костной ткани указывают на отсутствие признаков хронической токсичности при имплантации в организм НТ. Отмечается интенсивное костеобразование вокруг имплантата. Титановый трансплантат в костной ткани оказывается полностью инертным.
Заключение: изучение реакции организма экспериментальных животных позволяет сделать заключение о возможности применения наноструктурного титана в дентальной имплантологии.
Сведения об авторах статьи:
Каюмов Фаниль Ильясович - к.м.н., заместитель директора ООО НИИ «Пересадки зубов», г.Уфа, Посадская 26.
Каюмов Фарит Амирович - д.м.н., профессор кафедры гистологии БГМУ, г. Уфа. Ленина 3,
ГОУ ВПО «БГМУ Росздрава».
Хасанова Лиля Радмировна - заместитель директора ООО НИИ «Пересадки зубов», Уфа, Бабушкина 52. Тел. 2-826-856.
ЛИТЕРАТУРА
1. Димитрович Д. А. Сравнительная характеристика различной обработки поверхности внутри-костной части дентального имплантата в эксперименте на культуре ткани/ Димитрович Д.А., Бычков А.И. // Новые технологии в стоматологии и имплантологии.-2008.-С.153-154.
2. Миргазизов М.З. Критерии эффективности в дентальной имплантологии / Миргазизов М.З., Миргазизов А.М. //Российский стоматологический журнал. 2000.-№ 2. -С.4-7.
3. Параскевич В. Л. Реакция костной ткани на препарирование ложа под цилиндрические имплантаты в стоматологии: дис. ...канд. мед. наук. - Минск, 1991.-101 с.
4. Сидельников А. И. Преимущества титана "Grade-4" перед другими материалами для изготовления дентальных имплантатов//Пробл. стоматологии и нейростоматологии. 1999. № 2. C. 47—49.
5. Тян П.Р. Причины неудач в стоматологической имплантации /П.Р.Тян, А.В. Сидоров//Новое в стоматологии (Спец. выпуск). - 1993.-№3.-С 26-28.
6. Хавезов И. Атомно - абсорбционный анализ/ Хавезов И., Цалев Д.// Пер. с болг. - Л., 1983. -144 с.
