Научная статья на тему 'Формирование и свойства оксидных кальций-фосфатных покрытий, полученных методом МдО на титан Вт 1-0, обработанный ультразвуком'

Формирование и свойства оксидных кальций-фосфатных покрытий, полученных методом МдО на титан Вт 1-0, обработанный ультразвуком Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

CC BY
181
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИМПЛАНТАТ / УЛЬТРАЗВУК / ТИТАН / IMPLANT / ULTRASOUND / THE TITAN

Аннотация научной статьи по наукам о здоровье, автор научной работы — Федчишин О. В., Клименов В. А., Трофимов В. В.

Кальций-фосфатные покрытия активно и целенаправленно влияют на механизмы перестройки костной ткани. Адгезия покрытия нанесенного на обработанный ультразвуком титан выше, чем у аналогичного покрытия на необработанном титане. Ультразвуковое воздействие обеспечивает улучшенные прочностные свойства покрытий на имплантатах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о здоровье , автор научной работы — Федчишин О. В., Клименов В. А., Трофимов В. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Formation and properties oxide calcium-phosphatic of the coverings received by method microarc oxide on titan

Covering calcium-phosphatic actively and purposefully infl uence mechanisms of reorganisation of a bone fabric. Adhesion of a covering put on processed by ultrasound the titan above, than at a similar covering on the raw titan. Ultrasonic infl uence provides improved properties of coverings on implant

Текст научной работы на тему «Формирование и свойства оксидных кальций-фосфатных покрытий, полученных методом МдО на титан Вт 1-0, обработанный ультразвуком»

8. Березов Ю.Е., Григорьев М.С. Хирургия пищевода. — М., 1965. — 3365 с.

9. Ванцян Э.Н., Тощаков Р.А. Лечение ожогов и рубцовых сужений пищевода. — М., 1971. — 260 с.

10. Гаджиев С.А., Воронов А.А., Шейко В.З. Опыт хирургического лечения рака пищевода высокой локализации // Хирургия. — 1969. — №9. — С. 31-35.

11. Задорожный А.А., Белоусов Е.В. Реконструктивные операции при осложнениях пищеводно-кишечных анастомозов // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 69-72.

12. Исаков Ю.Ф., Степанов Э.А., Васильев Г.С. и др. Лечение ожогов и рубцовых сужений пищевода у детей // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 90-95.

13. Исаков Ю.Ф., Степанов Э.А., Разумовский А.Ю., Батаев С-Х-М. Пластика пищевода у детей // Сб. конф., посв. 40-летию торакальной хирургии РНЦХ РАМН. — М., 2003. — С. 337-345.

14. Кролевец И.П., Герц В.Я., Полуэктов В.Л., Максименко И.В. Актуальные клинико-физиологические аспекты реконструктивной хирургии искусственного загрудинного пищевода // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 38-40.

15. Малышев Ю.И., Фомин В.Н., Плеханова Н.Г., Пышкин С.А. Бужирование пищевода в лечении рубцовых сужений // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 83-89.

16. Масюкова Е.М., Тун В.Г Пластика пищевода при раке // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 27-30.

17. Петровский Б.В., Ванцян Э.Н., Черноусов А.Ф. Достижения в реконструктивной хирургии пищевода // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 3-13.

18. Пирожков В.Ф., Астафьев В.И., Скворцов М.Б. Профилактика местных микроциркуляторных и метаболических нарушений при наложении пищеводных анастомозов // Тез. П науч. конф. — Ереван, 1981. — С. 171-173.

19. Рогачева В.С. Рак пищевода и его хирургическое лечение. — М., 1968. — 328 с.

20. Рогачева В.С. К вопросу о хирургическом лечении рубцовых сужений шейного отдела пищевода // Вестник хирургии им. И.И. Грекова. — 1956. — №3. — С. 90-99.

21. Ручкин Д.В., Черноусов Ф.А. Болезни искусственного пищевода // Первая международная конференция по торако-абдоминальной хирургии. — М., 2008. — С. 226.

22. Савиных А.Г. О внеплевральной пластике пищевода тонкой кишкой // Хирургия. — 1952. — №5. — С. 36-43.

23. Савиных А.Г. О создании анастомоза с пищеводом // Хирургия. — 1957. — №5. — С. 33- 37.

24. Сенчилло-Явербаум З.Т Два новых приема при создании антеторакального пищевода // Сб. работ по рационализации. — Иркутск, 1967. — С. 97-99.

25. Скворцов И.Г. Трансдиафрагмально-

медиастинальная пластика пищевода // Хирургия. — 1949. — №1. — С. 26-30.

26. Скворцов М.Б., Григорьев Е.Г. Способ создания искусственного пищевода (из тонкой кишки) // А.С. №825037. Приоритет от 23.08.1979 г.

27. Скворцов М.Б., Чижова Е.А., Юрченкова Т.Н. Способ создания искусственного пищевода // Бюллетень изобретений и открытий. — 1985. — №38.

28. Скворцов М.Б., Шинкарев Н.В. Пластика коротких шейных стриктур пищевода // Неотложная хирургия (организация, диагностика, лечение): тез. науч. Всес. конф. — Иркутск, 1983. — С. 284-285.

29. Скворцов М.Б. Резекция пищевода без торакотомии с одномоментной пластикой целым желудком // Сб. Актуальные вопросы реконструктивной и восстановительной хирургии. — Иркутск, 1987. — Ч. 1. — С. 93-94.

30. Скворцов М.Б. Классификация рубцовых стриктур пищевода // Сб. Актуальные вопросы реконструктивной и восстановительной хирургии. — Иркутск, 1990. — Ч.1. — С. 14-17.

31. Скворцов М.Б., Кожевников М.А., Александров А.В. и др. Пластика пищевода желудком у детей с рубцовыми сужениями пищевода // Мат. III Москов. межд. конф. по торакальной хирургии. — М., 2005. — С. 306-310.

32. Стельмашонок И.М. Оперативное лечение рубцовых сужений пищевода и желудка. — Минск, 1970. — 320 с.

33. Черноусов А.Ф., Чернооково А.И., Ручкин Д.В., Черноусов Ф.А. Местная эзофагопластика у больных с ожоговыми стриктурами пищевода // Хирургия. — 2002. — №6. — С. 4-8.

34. Черноусов А.Ф., Чернооков А.И., Ручкин Д.В., Черноусов Ф.А. Лечебная тактика и выбор способа хирургического лечения больных с протяженными ожоговыми стриктурами пищевода // Хирургия. — 2002. — №4. — С. 11-16.

35. Черноусов А.Ф., Ручкин Д.В. Ремобилизация трансплантата как способ завершения эзофагопластики // Мат. III Москов. межд. конф. по торакальной хирургии. — М., 2005. — С. 318-322.

36. Черноусов А.Ф., Чернооков А.И., Черноусов Ф.А. и др. Применение различных вариантов пластики пищевода у больных с ожоговой стриктурой пищевода // Мат. III Москов. межд. конф. по торакальной хирургии. — М., 2005. — С. 314-318.

37. Чикинев Ю.В., Дробязгин Е.А., Коробейников А.В. Нестандартные ситуации при операциях на пищевода // Матер. Первой межд. конф. по торако-абдоминальной хирургии. — М., 2008. — С. 216.

38. Шалимов А.А. Образование искусственного пищевода при рубцовой непроходимости: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1955. — 18 с.

39. Шалимов А.А., Саенко В.Ф., Шалимов С.А. Хирургия пищевода. — М.: Медицина, 1975. — 368 с.

40. Шалимов А.А., Гоер Я.В., Шалимов С.А., Кондратенко П.Н. Пластика пищевода толстой кишкой при рубцовых стриктурах // Реконструктивная и восстановительная хирургия пищевода. — Иркутск, 1985. — С. 49-55.

41. Юдин С.С. Восстановительная хирургия при непроходимости пищевода. — М.: Изд-во медицинской литературы, 1954. — 270 с.

Адрес для переписки: 664079, Иркутск, м/р Юбилейный, 100, ИГМУ, кафедра госпитальной хирургии. Тел.: (3952) 465331. Скворцов Моисей Борисович — профессор, д.м.н.

© ФЕДЧИШИН О.В., КЛИМЕНОВ В.А., ТРОФИМОВ В.В. — 2009

ФОРМИРОВАНИЕ И СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ МДО

НА ТИТАН ВТ 1-0, ОБРАБОТАННЫЙ УЛЬТРАЗВУКОМ

О.В. Федчишин, В.А. Клименов, В.В. Трофимов (Томский политехнический университет, ректор — д.т.н., проф. П.С. Чубик, Научно-исследовательский институт интроскопии, директор — д.т.н. В.А. Клименов;

Иркутский государственный институт усовершенствования врачей, ректор — д.м.н., проф. В.В. Шпрах, кафедра ортопедической стоматологии, зав. — д.м.н., проф. В.В. Трофимов)

Резюме. Кальций-фосфатные покрытия активно и целенаправленно влияют на механизмы перестройки костной ткани. Адгезия покрытия нанесенного на обработанный ультразвуком титан выше, чем у аналогичного покрытия на необработанном титане. Ультразвуковое воздействие обеспечивает улучшенные прочностные свойства покрытий на имплантатах.

Ключевые слова: имплантат, ультразвук, титан.

FORMATION AND PROPERTIES OXIDE CALCIUM-PHOSPHATIC OF THE COVERINGS RECEIVED BY METHOD MICROARC OXIDE ON TITAN ВТ 1-0, PROCESSED BY ULTRASOUND

O.V. Fedchishin, V.A. Klimenov, V.V. Trofimov (Irkutsk State Institute of Continuing Medical Education Tomsk polytechnical university)

Summary. Covering calcium-phosphatic actively and purposefully influence mechanisms of reorganisation of a bone fabric. Adhesion of a covering put on processed by ultrasound the titan above, than at a similar covering on the raw titan. Ultrasonic influence provides improved properties of coverings on implant Key words: implant, ultrasound, the titan.

Важным этапом развития стоматологических и ортопедических имплантатов является создание материалов, активно и целенаправленно влияющих на механизмы перестройки костной ткани по типу остеокон-дукции и остеоиндукции. Такой способностью обладают кальций-фосфатные покрытия, являющиеся основным компонентом неорганического костного матрикса. Подобные свойства гидроксиапатитовых покрытий обусловлены заранее заложенной в них структурной информацией для роста костной ткани [1].

В качестве исходных материалов для нанесения кальций-фосфатных покрытий использовались образцы титана ВТ1-0, часть из которых предварительно была обработана ультразвуком. Оксидирование образцов проводилось в растворе 25 % Н3Р04 + Са10(Р04)60Н2, представляющую собой взвесь порошка гидроксиапа-тита [2].

Оксидирование проводилось в импульсном режиме с одновременной подачей обратного тока или без него. Диапазон рабочих токов составлял 0,1-5,0 А, напряжения 120-150 В, плотность тока 0,05 А/м2, время оксидирования варьировалось от 2 до 10 мин. Полученные покрытия имеют светло-серый однородный цвет [2,3,4].

Внешний вид покрытий представлен растровой электронной микроскопией изображением на рисунке 1.

На рисунке изображен поперечный срез покрытия, толщина, которого составляет от 20 до 35 мкм. Покрытие имеет значительно более рыхлую, чем у биоинертных покрытий, поверхность, (рис.1а,б). Средний размер пор в калиций-фосфатном оксидированном покрытии составляет от 10 до 15 мкм, (рис.1в).

Методом рентгенофазового анализа установлена рентгеноаморфность покрытия. После последующей термообработки покрытия при Т = 900 °С обнаруживаются рутил и анатаз в небольших количествах, и другие фазы: фосфаты титана, кальций титанофосфат, кальций титанат и кальций фосфаты.

Гидроксиапатит достоверно не определяется, хотя на рентгенограмме имеются некоторые из характерных ему отражений.

На рис. 2 представлены результаты исследования морфологии кальций-фосфатных покрытий. На Рис.2б видно, что рельеф поверхности сохраняет волнистый характер, приданный титановой подложке ультразвуковой обработкой и состоит из гребней и углублений размером до 160 мкм. При этом покрытие толщиной около 35 мкм сохраняет объем и размер пор (10-15 мкм), присущий кальций-фосфатным покрытиям. Можно предположить, что такой рельеф покрытия будет способствовать активной роли имплантата в процессе

а) б) в)

Рис. 1. Растровая электронная микроскопия поперечного среза титан-кальций-фосфатного покрытия при разном увеличении.

а) б)

Рис. 2. Трехмерное изображение поверхности и профили шероховатости поверхности электрохимического титан-кальций-фосфатного покрытия покрытия, сформированного на подложку методом МДО а) не обработанную ультразвуком, Ra = 0,57 мкм; б) обработанную ультразвуком, Ra = 2,3 мкм.

костеобразования. Так как помимо присутствующих в покрытии пор, описанные выше углубленные ячейки, по видимому могут служить дополнительными источниками зарождения костной ткани на имплантате.

Авторами [1] показано, что с увеличением пористости ГА керамики процессы костеобразования и развития микруциркулярного русла усиливаются. Установлено, что структурнофункциональная единица кости остеон имеет средние размеры 60120 мкм. В связи с этим, в какой-то мере, становится понятным, почему образцы с диаметром пор меньше 80 мкм не образуют костную ткань; по видимому, такие образцы не вмещают в себя остеоны. Теоретически имплантаты с порами диаметром 80-130 мкм могут вместить 1 остеон, с пора-

а) б)

Рис. 3. Трехмерное изображение поверхности и профили шероховатости поверхностей электрохимического титан-кальций-фосфатного покрытия покрытия, сформированного на подложку в суспензии фосфорной кислоты и гидроксилапатита на подложку а) не обработанную ультразвуком, Ra = 5,99 мкм; б) обработанную ультразвуком, Ra = 6,89 мкм.

ми диаметром 80-200 мкм — 2, а с порами диаметром 200-400 мкм — 2-5 остеонов. В действительности этого не происходит из-за того, что в большие поры врастают кровеносные сосуды и соединительнотканные элементов, образуя структуру, похожую на губчатую кость, в которой выявляются очаги кроветворения, миелоидные прекурсоры и темопоэтические островки, [1].

Таким образом, можно предположить, что ультразвуковое воздействие титановой подложки формирует более углубленный рельеф электрохимических кальций-фосфатных покрытий, который предполагает возникновение и роста на нем костной ткани. При увеличении времени оксидирования происходит увеличение толщины покрытия в 2 раза, в обоих случаях. Вследствие того, что углубленные полупоры заполняются материалом покрытия, изменя-

ется характерный для ультразвуковой обработки рельеф покрытия, он становится однородным, без присутствия ярковыраженных гребней и полупор, рис. 3.

При исследовании прочностных свойств покрытий измерением микротвердости и адгезии определены следующие результаты (табл.1). Микротвердость кальций-фосфатного покрытия, нанесенного на обработанную УЗО подложку изменяется от 400 до 800 МПа. Микротвердость покрытия, нанесенного на подложку без УЗО, изменяется от 100 до 300 МПа. Среднее значение микротвердости покрытий с УЗО поверхности и без составляет 632 и 186 МПа соответственно.

Сравнительные исследования адгезии покрытий методом царапания, выявили улучшенные показатели по адгезионной и когезионной прочности, по сравнению с покрытиями, нанесенными на титан без предварительной ультразвуковой обработки. Одним из критериев оценки при измерении этим методом является акустическая эмиссия. Известно, что чем выше интенсивность зарегистрированной акустической эмиссии при процессе царапапья покрытия или его отрыве, тем выше его адгезия. На рис. 4 можно наблюдать результаты исследования адгезии вышеописанных покрытий по интенсивности акустической эмиссии. Можно сказать, что по этому показателю адгезия покрытия нанесенного на обработанный ультразвуком титан в 6 раз выше, у аналогичного покрытия на необработанном титане

Таблица 1

Результаты измерения микротвердости титан-кальций-фосфатного покрытия

Рис. 4. График интенсивности акустической эмиссии электрохимического титан-кальций-фосфатного покрытия нанесенного методом МДО на подложку: 1) не обработанную ультразвуком; 2) обработанную ультразвуком.

а н цд z s о> ю Значения микротвердости при 30 г., МПа

БезУЗО УЗО

1 304,10 394,07

2 200,25 435,16

3 179,99 786,73

4 171,77 828,45

5 96,54 444,61

6 200,25 751,44

7 152,70 786,73

ЛИТЕРАТУРА

1. Карлов А.В., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. — Томск: STT, 2001. — 480 с.

2. Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат, Патент России №2194536, 2002, Клименов В.А., Шепель В.М., Ботаева Л.Б., Трофимов В.В., Федчишин О.В.

3. BotaevaL.B.,KlimenovV.A., Vereshagin V.I.,Petrovskaya

T.S., Ignatov V.P. Influence of Ultrasound Treatment of Titanium on the Formation of Calcium-Phosphate Coating Relief // Proceedings of the 8th Korean-Russian International Symposium on Science and Technology, 2004, p. 99-100.

4. Fedchishin O.V, Trofimov V.V., Klimenov V.A., Botaeva L.B. Biologically active dental implant coating // Program and Abstracts of The XII Symposium of the Russia-Japan Medical Exchange, September 20-21, 2005, Krasnoyarsk, Russia, p. 424.

Адрес для переписки: 665830, г. Ангарск, ул. К.Маркса, 29, кафедра ортопедической стоматологии ИГИУВ,

Федчишин Олег Вадимович, доцент кафедры ортопедической стоматологии, раб.тел. (3955) 526050; e-mail: volff@mail.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.