CC BY
62
© М. О. Черпак, В. Ф. Макеев
УДК 616. 31. 08, 543. 42
М. О. Черпак, В. Ф. Макеев
ОСОБЛИВОСТ ЗВ'ЯЗУВАННЯ КОМПОНЕНТ У CTPYKTYPi
ОСТЕОПЛАСТИЧНОГО КОМПОЗИТУ НА ОСНОВi СИНТЕТИЧНИХ ФОСФА^В
КАЛЬЩЮ ТА ПОЛ iЛАKTИДУ
Львiвський нацюнальний медичний унiверситет ím. Данила Галицького (м. Львiв)
Дана робота е фрагментом НДР «Розробка та удосконалення кл^чних та технологiчних заходiв комплексного лкування хворих з дефектами та де-формацiями зубощелепно! системи», № держ. рее-страцiI 0109U000017.
Вступ. Попередження втрати та вiдновлення втрачених юсткових структур альвеолярних вщрос-тюв щелеп спрямоване на створення сприятливих умов для ортопедично! реабiлiтацiI па^ен^в з ви-користанням рiзних протезних конструкцм, у тому числi фксованих на дентальних iмплантатах [5, 13]. Аугмента^я альвеолярних вiдросткiв та пластика постекстракцмних дефектiв щелеп передбачае за-стосування сучасних кiсткових замiнникiв, у тому чист i синтетичного походження [7, 10, 12].
Перспективним напрямком дослщжень е створення, модиф^вання та вивчення впливу на репа-ративний остеогенез рiзних синтетичних бюкомпо-зитних матерiалiв на основi гщроксиапатиту (ГАП), p-трикальцiйфосфату (р-ТКФ) та високомолекуляр-них полiмерiв, що ^д^ються поступовм бюдегра-дацiI [1, 9, 10]. У якост бiосумiсних полiмерiв зна-йшли широке застосування полiлактиди (ПЛ), як у залежностi вiд молекулярно! маси мають рiзний час деградаци до CO2 i H2O [4, 8].
Для покращення Ытеграци полiмерних матер^ алiв з кiстковою тканиною та пщвищення !! репара-тивних властивостей до складу полтактиду вводять синтетичн фосфати кальцiю, якi створюють новi можливостi отримання остеопластичних компози^в [8, 10, 14]. Серед представлених на стоматолопч-ному ринку Укра!ни i Росмсько! Федераци бюпол^ мерних компози^в з полiлактидом можна видтити «Easy-Graft», синтетичний матерiал для заповнення дефек^в кiстки, що складаеться iз гранул р-ТКФ, якi покритi тонким шаром спiвполiмеру полтактидно! та пол^люкощно! кислоти (ПЛГК) [4, 7, 6].
На вибiр мiнерального компоненту для композитного матерiалу впливае наявнють градiентно! струк-тури кальцiй-фосфатних гранул, що при взаемоди з фiзiологiчним середовищем мають специфiчний характер бюдеградаци, при якому вiдбуваеться бтьш швидке розчинення фази р-ТКФ при збереженн каркасу з ГАП, а це спричиняе збтьшення порис-тост матерiалу, що призводить до зростання площi контакту з кJliтинами кютки та зумовлюе покращене
протiкання процесу регенерацп. Важливим фiзико-xímÍ4hmm показником для створення i модиф^вання гранул бюкомпозиту з високими остеiнтегруючими властивостями та оптимальними бюдеградацм-ними характеристиками е показник ефективностi хiмiчноI взаемоди синтетичних фосфа^в кальцiю з полiмерним компонентом матерiалу, який доотджу-ють за допомогою IЧ-спектроскопiI [3, 11].
Метою роботи стало вивчення спектральних характеристик у 1Ч-дтянц спектру: полiлактидiв «Purasorb», кальцiй-фосфатного синтетичного ма-терiалу «Бiомiн ГТ-300» (аналог матерiалу «Кергап») та мiнерал-полiмерного композиту запропоновано-го нами для встановлення хiмiчноI взаемоди його компонен^в i утворення цтюно! структури композиту, що мае визначальне значення для покращення остеоЫтеграци бюсумюних полiмерiв.
Об'ект i методи дослщження. Об'екти досл^ дження - полiлактиди Purasorb PL-18, PDLG 7507 (вироб. «Purac», Нiдерланди); кальцiй-фосфатний синтетичний матерiал (ГАП-80 %, ß-ТКФ-20 %) Бю-мiн ГТ-300 (вироб. ТОВ ЦНТП «Рапщ», Укра1на); мше-рал-полiмерний композит (ПЛ + Бiомiн ГТ-300). Для аналiзу спектральних характеристик полiлактидiв та кальцiй-фосфатного синтетичного матерiалу ви-користанi смуги поглинання 1х функцюнальних груп [2]. Дослiдження проводилось за допомогою Ыфра-червоного 1Ч-Фурье спектрометра Tensor 27 (Bruker, Нiмеччина) в iнтервалi вiд 4000 до 400 см-1. Взiрцi полiлактидiв попередньо розчиняли в хлороформi (1% розчин), а взiрцi Бiомiну ГТ-300 та компози^в на 1х основi змiшувались з порошком калю бромщу у стввщношены 1:100 та спресовувались у таблетки з наступним проведенням IЧ-спектроскопiчного ана-лiзу. Дослiдження проведено на базi кафедри орга-нiчноI хiмiI Нацюнального унiверситету «Львiвська полiтехнiка» (зав. кафедрою проф. Воронов С. А.).
Результати дослщжень та 'Гх обговорення. У 1Ч-спектрах полiлактидiв присутня характеристична смуга поглинання з частотами 1845-1735 см-1, що вщповщае карбонтьним групам (С = О) (рис. 1), а у 1Ч-спектрах Бюмшу ГТ-300 смуга поглинання з частотами 650-550 см-1 та 3700 - 3400 см-1, що вщповщае гщроксильним групам (ОН). Смуга поглинання з частотами 1200 - 940 см-1 свщчить про присутнють ß-ТКФ у доогмджуваному взiрцi - фосфаты групи
(РО4)3. У 1Ч-спектрах бiополiмерного кальцiй-фосфатного композиту в по-рiвняннi з 1Ч-спектрами ГАП додатково з'явилась характеристична смуга по-глинання з частотами 1845-1735 см-1, що доводить присутнiсть у компози-тi полiлактиду (рис. 2). Виявлений батохромний зсув характеристично! смуги поглинання приблизно на 20 см-1: з нтервалу частот 1845-1735 см-1 в IЧ-спектрi ПЛ до нтервалу частот 1825-1715 см-1 в IЧ-спектрi композиту, тобто у бшьш низькочастотний нтер-вал. Розкладанням складових характеристично! смуги поглинання за Гаусом в IЧ-спектрi бiополiмерного кальцм-фосфатного композиту у iнтервалi частот 1825-1715 см-1 на два пка - вста-новлено, що один з них, при частой 1741 см-1, характеризуе вiльнi карбо-ншьш групи, а другий, при частой 1771 см-1, свiдчить про зв'язування коор-динацiйними зв'язками карбонiльних груп ПЛ з юнами кальцiю на поверх-нi матерiалу Бiомiну ГТ-300 (рис. 3). Частка площi карбоншьних груп, що вiдповiдаe сигналу з частою 1771 см-1 вщ загально! площi становить 72-76 % структурних компонен^в композиту, що знаходяться у зв'язаному стаж. Таким чином можна стверджувати, що така ж частка макромолекул ПЛ е кор-динацмно зв'язаними з мнеральною поверхнею.
Висновки.
1. Батохромний зсув у бшьш низькочастотний нтервал в IЧ-спектрi характеристично! смуги поглинання композиту на основi кальцм-фосфатного синтетичного матерiалу та полiлактиду по вiдношенню до характеристично! смуги поглинання 1Ч-спектру полшактиду в iнтервалi частот 1845-1715 см-1, е доказом взаемодп структурних компонен^в композиту.
2. Розкладанням складових характеристично! смуги поглинання за Гаусом виявлено, що 3/4 бiополiмерного композиту зв'язано координацмними зв'язками карбоы-льних груп полшактиду з юнами кальцю на поверхш Бiомiну ГТ-300, що е свщченням покриття гранул кальцм-фосфатного матерiалу полiмерною оболонкою полiлактиду та формування цшюно! структу-ри мiнерал-полiмерного композиту з остеопластичними властивостя-ми, характерними для компози^в з бiорезорбуючим полiмерним компонентом.
Рис. 1. iЧ-спектр 1 % хлороформного розчину полшактиду в штерва-лi частот вiд 4000 до 400 см-1.
Рис. 2. iЧ-спектр бiополiмерного кальцiй-фосфатного композиту в iнтервалi частот вiд 4000 до 400 см-1.
Рис. 3. Розкладання складових характеристично!' смуги поглинання за Гаусом в iЧ-спектрi бiополiмерного кальцiй-фосфатного композиту в iнтервалi частот 1825-1715 см-1 на 2 шка.
Перспективи подальших дослiджень. По- експериментально-кглычне пiдтвердження його
дальшi дослiдження будуть направлен на визна- остеоЫтеграци з тканинами ложа пластики, вста-
чення товщини оболонки полiлактиду на поверх- новлення рiвня остеокондуктивного потенцiалу та
н кальцiй-фосфатних гранул композиту та на вiдсутностi шкiдливого впливу на оточуючi тканини.
Лiтература
1. Воложин А. И. Исследование остеоинтегративных свойств полиметилметакрилата, химически связанного с синтетическим гидроксиапатитом / А. И. Воложин, Т. Т. Бирюкбаев, А. А. Докторов // Российский стоматологический журнал. - 2001. - № 4. - С. 4-8.
2. Державна Фармакопея Укра'ши / Державне пщприемство «Науково-експертний фармакопейний центр». - [1-е вид.]. -Х. : Р1РЕГ, 2001. - 556 с.
3. Исследование композитов гидроксиапатита с биополимерами / Н. И. Пономарева, Т. Д. Попрыгина, С. И. Карпов [и др.] // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2009. - Т. 11, № 3. - С. 239-243.
4. Клиническая оценка нового остеокондуктивного материала «Easy-Graft» при синуслифтинге и его действие на регенерацию костной ткани / А. В. Павленко, Р. р. Илык, В. Ф. Токарский [и др.] // Современная стоматология. - 2012. -№ 2. - С. 112-118.
5. Лянг М. Фантомный курс - симулятор дентальной имплантации. Основные принципы имплантологической хирургии / М. Лянг; пер. с нем. ; под ред. М. М. Угрина. - Львов : ГалДент, 2008. - 88 с.
6. Павленко А. В. Гистологическое строение регенерата при заполнении костного дефекта материалами EasyGraft и ТКФ / А. В. Павленко, Э. А. Дмитриева // Укра'шський медичний альманах. - 2009. - Т. 12, № 5. - С. 129-133.
7. Павленко А. В. Остеопластические материалы в стоматологи: прошлое, настоящиее, будуще / А. В. Павленко, Р. р. Илык, С. А. Горбань, А. Shterenberg // Современная стоматология. - 2008. - № 4. - С. 103-108.
8. Попов В. А. Реакция костной ткани на введение имплантатов из полилактида, наполненного синтетическим гидроксиапатитом / В. А. Попов, Е. В. Мокренко, О. В. Семикозов // Стоматолог. - 2005. - № 12. - С. 37-42.
9. Пор1вняльна експериментальна оцшка репаративного остеогенезу юсткових дефекпв щелеп, заповнених р1зними остеопластичними бюматер1алами / В. Ф. Макеев, О. М. С1рий, М. О. Черпак [та ш.] // Новини стоматологи. - 2010. -№ 1. - С. 42-45.
10. Процессы регенерации в костных дефектах при имплантации в них композиционного материала различной плотности на основе полилактида, наполненного гидроксиапатитом / А. А. Кулаков, А. С. Григорьян, Л. И. Кротова [и др.] // Стоматология. - 2009. - №1. - С. 17-23.
11. Стариков В. В. Оптимизация свойств композита на основе гидроксиапатита и хитозана путем вариации его состава и режимов термообработки / В. В. Стариков, С. О. Рудченко С. О. // Вюник ХНУ. - 2010. - № 915, Сер1я «Ф1зика», Вип. 14. - С. 35-39.
12. Хобкек Джон А. Руководство по дентальной имплантологии / A. Джон Хобкек, М. Роджер Уотсон, Дж. Ллойд Сизн; пер. с англ. ; под общ. ред. М. З. Миргазизова. - М. : МЕДпресс-информ., 2007. - С. 78-84.
13. Maiorana C. Advanced Tehniques for Bone Regeneranion with Bio-Oss and Bio-Gide / C. Maiorana, M. Simion. - Milano-Italy: RC Libri S. r. l., 2003. - P. 5-47.
14. Neumeyer S. Der Einsatz von polylactidbeschichtetem Beta-Tricalciumphosphat zum Verschluss von Mund-Antrum-Verbindungen / S. Neumeyer, H. Bosebeck // Die Quintessenz (60). - 2009. - № 8. - P. 891- 899.
УДК 616. 31. 08, 543. 42
ОСОБЛИВОСТ ЗВ'ЯЗУВАННЯ КОМПОНЕНТ У CTРУКTУРi ОСТЕОПЛАСТИЧНОГО КОМПОЗИТУ НА ОСНОВi СИНТЕТИЧНИХ ФОСФА^В КАЛЬЦЮ ТА ПОЛШАКТИДУ
Черпак М. О., Макеев В. Ф.
Резюме. У статт представлено результати доогмдження 1Ч-спектроскопи синтетичних остеопластичних матерiалiв. В дослщженьм використано - полтактиди «РигавогЬ», матерiал БюмЫ ГТ-300 (бюкерамка «Кер-гап») та бiополiмерний композитний матерiал на основ1 полтактиду (ПЛ) у поеднанн з гщроксиапатитом (ГАП). Проводилось визначення особливостей зв'язування компонен^в композиту, покриття гранул каль-цм-фосфатного матерiалу полiмерною оболонкою з формуванням цтюно! структури остеопластичного ма-терiалу. Розроблення, модиф^вання та вивчення впливу на репаративний остеогенез рiзних синтетичних матерiалiв на основi гщроксиапатиту (ГАП), р-трикальцмфосфату (р-ТКФ) та бiополiмерiв спрямоване на створення сприятливих умов для фксацп дентальних iмплантатiв та ортопедично! реабттаци па^енпв з ви-користанням рiзних протезних конструкцй
Ключовi слова: кальцм-фосфаты матерiали, бiополiмернi матерiали, полтактид, кiстковi дефекти, 1Ч-спектри.
УДК 616. 31. 08, 543. 42
ОСОБЕННОСТИ СВЯЗЫВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ В СТРУКТУРЕ ОСТЕОПЛАСТИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ И ПОЛИЛАКТИДА
Черпак М. О., Макеев В. Ф.
Резюме. В статье представлены результаты исследования ИК-спектроскопии синтетических остео-пластических материалов. В исследовании использованы - полилактиды «РигавогЬ», материал Биомин ГТ- 300 (биокерамика «Кергап») и биополимерный композитный материал на основе полилактида (ПЛ) в
сочетании с гидроксиапатитом (ГАП). Проводилось определение особенностей связывания компонентов композита, покрытие гранул кальций-фосфатного материала полимерной оболочкой с формированием целостной структуры остеопластического материала. Разработка, модифицирования и изучение влияния на репаративный остеогенез различных синтетических материалов на основе гидроксиапатита (ГАП) , р -трикальцийфосфата (Р - ТКФ) и биополимеров направлено на создание благоприятных условий для фиксации дентальных имплантатов и ортопедической реабилитации пациентов с использованием различных протезных конструкций.
Ключевые слова: кальций-фосфатные материалы, биополимерные материалы, полилактид, костные дефекты, ИК-спектры.
UDC 616. 31. 08, 543. 42
Binding Features of the Components in the Structure of Osteoplastic Composites Based on Synthetic Calcium Phosphates and Polylactide
Makeyev V. F., Cherpak M. O.
Abstract. The article highlights the results of a study of the IR-spectroscopy of the synthetic osteoplastic materials. In the course of the research, we used the following biomaterials: polylactides Purasorb, Biomin GT-300 (bioceramic Kerhap) and biopolymer material (Polylactide PL) combined with hydroxyapatite (HA). Conducted by determining the characteristics of the binding component composite coating granules of calcium phosphate coated with a polymer material forming a structure osteoplastic material. Develop, modify and study the effect on reparative osteogenesis various synthetic materials based on hydroxyapatite (HA), p-tricalcium phosphate (P-TCP) and biopolymers aimed at creating favorable conditions for the fixation of dental implants and prosthetic rehabilitation using various prosthetic designs.
Teeth are commonly absent from the dental arch either congenitally or as a result of disease, of which caries and periodontal breakdown are the most common. Tooth loss is also followed by resorption of the alveolar bone, which exacerbates the resultant tissue deficit.
Clinicians have long sought to provide their patients with an artificial analogue of the natural teeth and a wide variety of materials and techniques have been used for this. However, it has not been possible to replicate the periodontal tissues and alternative strategies have therefore been adopted. These have been based on the principles of creating and maintaining an interface between the implant and the surrounding bone, which is capable of load transmission, associated with healthy adjacent tissues, predictable in outcome and with a high success rate. This outcome proved elusive until the discovery of the phenomenon of osseointegration. Factors influencing osseointegration: materials, bacterial contaminations, initial stability, bone quality. It is known that where an implant fits tightly into its osteotomy site then osseointegration is more likely to occur. This is often referred to as primary stability, and where an implant body has this attribute when first placed failure is less probable. This property is related to the quality of fit of the implant, its shape, and bone morphology and density.
Graft osteoplastic materials. At present there are four principal categories of material used to augment the bone which will form the floor of the maxillary sinus: intra-oral or extra-oral autographs, allografts, xenografts, alloplastic graft material (calcium phosphate and polymeric PL materials combined with hydroxyapatite), a combination of the above.
IR spectroscopy. In the IR-spectra of polylactide identified characteristic absorption bands corresponding to the carbonyl group (C = O), and IR spectra Biomin GT-300 - a characteristic absorption bands corresponding to hydroxyl groups (OH) and the absorption band, indicating the presence of p-TCP - in tested models - phosphate group (PO4)3. For more information identified in the IR spectra of biopolymer calcium phosphate composite as compared to the IR spectra of HA characteristic absorption band of frequencies 1845-1735 cm- 1, which proves the presence of polylactide composite. Discovered bathochromic shift characteristic absorption band around 2° Cm-1: with a frequency interval 1845-1735 cm-1 in the IR spectrum of the PL to a frequency interval 1825-1715 cm-1 in the IR spectrum of the composite, a low range. Decomposition components of the characteristic absorption band Gaussian in the IR spectrum of biopolymer calcium phosphate composite in the frequency range 1825-1715 cm-1 peak for two - found that one of them, at a frequency of 1741 cm-1 characterizes the free carbonyl group, and the second at a frequency of 1771 cm-1 indicates the binding coordination bonds with the carbonyl groups submarine calcium ions on the surface of the material Biomin GT-300. Share square of carbonyl groups, corresponding to a signal from a common 1771 cm-1 from the total area amounts to 72-76 % of the structural components of the composite. Thus it can be argued that the same proportion of macromolecules PL coordination bonds associated with mineral surfaces.
Key words: calcium-phosphate materials, biopolymeric materials, polylactide, bone defects, IR spectra.
Рецензент - проф. Новков В. М.
Стаття надшшла 27. 01. 2014 р.
