Медицинская Техника / Медицинская техника №2, 2022 / с. 48-50

Биомеханическая и микротомографическая оценка эффективности остеоинтеграции титановых резьбовых имплантов с одно- и бислойными биокерамическими покрытиями

А.С. Скрябин, А.В. Шакуров, Р.И. Челмодеев, Н.С. Гаврюшенко, Ю.С. Лукина, В.Р. Веснин

Аннотация

Исследованы резьбовые импланты с биоактивными покрытиями: стандартные титановые винты, модифицированные однои бислойными покрытиями на основе фосфатов кальция и анатаза. Эффективность остеоинтеграции оценивалась с использованием метода биомеханических испытаний в эксперименте на модельных животных, а также средствами микрокомпьютерной томографии (микро-КТ). В результате показано, что нанесенные покрытия не только стимулировали рост костной ткани, но и увеличивали значения критического момента кручения (до ≈ 3,8…6,3 Н·см), при котором происходил отказ импланта.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Андрей Станиславович Скрябин, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Теплофизика»,

Алексей Валерьевич Шакуров, канд. техн. наук, доцент, зав. отделом, отдел ЭМ 3.1,

Ростислав Игоревич Челмодеев, ст. преподаватель, кафедра «Теплофизика»,

Николай Свиридович Гаврюшенко, д-р техн. наук, ст. научный сотрудник,

Юлия Сергеевна Лукина, канд. техн. наук, научный сотрудник, отдел ЭМ 3.1,

Владимир Романович Веснин, инженер, кафедра «Теплофизика», ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», г. Москва,

e-mail: terra107@yandex.ru

Список литературы

1. Isaacson B.M., Jeyapalina S. Osseointegration: A review of the fundamentals for assuring cementless skeletal fixation // Orthopedic Research and Reviews. 2014. Vol. 6. PP. 55-65.

2. Spriano S., Yamaguchi S., Baino F., Ferraris S. A critical review of multifunctional titanium surfaces: New frontiers for improving osseointegration and host response, avoiding bacteria contamination // Acta Biomaterialia. 2018. Vol. 79. PP. 1-22.

3. Liu Y., Rath B., Tingart M., Eschweiler J. Role of implants surface modification in osseointegration: A systematic review // J. Biomed. Mater. Res. 2020. Vol. 108A. № 3. PP. 470-484.

4. Biomedical Materials / R. Narayan (Ed.). – Springer: New York, 2009. 589 p.

5. Biological and Biomedical Coatings Handbook. Processing and Characterization / S. Zhang (Ed.). – Boca Raton: CRC Press, 2011. 520 p.

6. Кононович Н.A., Стогов М.В., Попков А.В., Горбач Е.Н., Киреева Е.А., Тушина Н.В., Попков Д.А. Кинетика высвобождения кальция и фосфата с поверхности имплантатов в зависимости от способа нанесения покрытия // Медицинская техника. 2019. № 3. С. 29-31.

7. Лясников В.Н., Лясникова А.В., Пивоваров А.В., Антонов И.Н., Папшев В.А. Исследование структуры биокерамических покрытий, полученных плазменным напылением гидроксиапатита синтетического и биологического происхождения // Медицинская техника. 2011. № 4. С. 5-14.

8. Lуpez-Valverde N., Lуpez-Valverde A., Aragones J.M., de Sousa B.M., Rodrigues M.J., Ramirez J.M. Systematic Review and Meta-Analysis of the Effectiveness of Calcium- Phosphate Coating on the Osseointegration of Titanium Implants // Materials. 2021. Vol. 14. № 11. 3015 p.

9. Skriabin A.S., Tsygankov P.A., Vesnin V.R., Parshin B.A., Zaitsev V.V., Lukina Yu.S. Physicochemical Properties and Osseointegration of Titanium Implants with Bioactive Calcium Phosphate Coatings Produced by Detonation Spraying // Inorg. Mater. 2022. Vol. 58. № 1. PP. 71-77.

10. He T., Cao C., Xu Z., Li G., Cao H., Liu X., Zhang C., Dong Y. A comparison of micro-CT and histomorphometry for evaluation of osseointegration of PEO-coated titanium implants in a rat model // Sci. Rep. 2017. Vol. 7. Art. 16270.

11. Swami V., Vijayaraghavan V. Current trends to measure implant stability // J. Indian Prosthodont. Soc. 2016. Vol. 16. № 2. PP. 124-130.

12. Cho S.A., Park K.T. The removal torque of titanium screw inserted in rabbit tibia treated by dual acid etching // Biomaterials. 2003. Vol. 24. № 20. PP. 3611-3617.

13. Simeone S.G., Rios M., Simonpietri J. Reverse torque of 30 Ncm applied to dental implants as test for osseointegration – A human observational study // Int. J. Implant. Dent. 2016. Vol. 2. Art. 26.

14. Tsygankov P.A., Skryabin A.S., Krikorov A.A., Chelmodeev R.I., Vesnin V.R., Parada-Becerra F.F. Formation of a combined bioceramics layer on titanium implants // J. Phys. Conf. Ser. 2019. Vol. 1386. № 1. Art. 012011.

15. Klui N.I., Choryi V.S., Zatovsky I.V., Tsabiy L.I., Buryanov A.A., Protsenko V.V., Temchenko V.P., Skryshevsky V.A., Glasmacher B., Gryshkov O. Properties of gas detonation ceramic coatings and their effect on the osseointegration of titanium implants for bone defect replacement // Ceram. Int. 2021. Vol. 47. № 18. PP. 25425-25439.

16. Tsygankov P.A., Skriabin A.S., Telekh V.D., Loktionov E.Yu., Chelmodeev R.Yu. Interaction between Dusty Shock Waves and Three-Dimensional Scaffolds of Carbon Nanocomposites upon the Deposition of Biocompatible Coatings // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 2018. Vol. 82. № 4. PP. 380-385.

17. Rakhadilov B., Baizhanov D. Creation of bioceramic coatings on the surface of ti-6al-4v alloy by plasma electrolytic oxidation followed by gas detonation spraying // Coating. 2021. Vol. 11. № 12. Art. 1433.

18. Калита В.И., Комлев Д.И., Радюк А.А., Комлев В.С., Шамрай В.Ф., Сироткин В.П., Федотов А.Ю. Зависимость фазового состава фосфатных плазменных покрытий от температуры подложки и гидротермической обработки // Неорганические материалы. 2021. Т. 57. № 6. С. 627-631.