Политетрафторэтиленовая мембрана для направленной регенерации околозубных тканей

Политетрафторэтиленовая мембрана для направленной регенерации околозубных тканей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемое изобретение относится к медицине, и в частности к стоматологии, а именно к материалам, используемым при лечении заболеваний пародонта. Оно может найти применение при воссоздании околозубных тканей, разрушенных в результате воспалительно-деструктивных процессов.

Восстановление разрушенных тканей (направленная регенерация тканей) началась с работ P.J.Boyne [J.Dent. Res, 1964, 43, p.827] и C.A.LBasset ["Environmental and cellular factors regulating osteogenesis", H.Frost "Bone biodinamics", Boston, Little Brown, 1966, p.233-244], которые в эксперименте на животных применили микропористый целлюлозный фильтр для заживления кортикальных дефектов длинных костей и реконструкции фасциального костного дефекта. Функция микропористого целлюлозного фильтра заключалась в том, чтобы исключить попадание клеток соединительной ткани внутрь регенерируемого дефекта кости. В результате этого остеогенные клетки здоровой (материнской) кости “заселяют” пространство под фильтром, образуется первичный остеоидный матрикс, который впоследствии минерализуется. Метод направленной регенерации тканей с использованием разных материалов затем получил развитие в ряде областей хирургии.

Известна мембрана (пластина), выполненная из коллапана, содержащего антибиотик гентамицин, использующаяся для краниопластики с последующей регенерацией костной ткани [патент РФ №2199287, МКИ 7 A 61 B 17/56, опубликован 27.02.2002]. Коллапан - биоактивный костнопластический материал, являющийся гомогенной композицией особо чистого гидроксиапатита, специально обработанного коллагена и антибиотика. Он обладает остеопроводящими и матричными свойствами для вновь образующейся костной ткани. Однако применение коллапана для регенерации околозубных тканей нежелательно по следующим причинам.

По нашим данным [Перова М.Д. “Новое в стоматологии”. М., 1999, №4(74), с.36-43] при имплантации гидроксипатита в ткани пародонта он подвергается инкапсуляции, не дает роста новых структур зубодесневого прикрепления, в результате не происходит качественного изменения клинического состояния пародонта; регенеративный эффект не подтверждается гистологически. При использовании колапана в хирургии пародонта также отмечается пирогенный эффект продуктов распада биодеградируемого материала.

Также известен имплантат, опорный матрикс которого изготовлен из коллагена, использующийся для лечения дефектов хрящевой ткани [заявка на патент РФ №2001107063, МКИ 7 A 61 B 17/56, опубликована 27.01.2003].

Указанный имплантат включает матрикс из лошадиного, свиного, бычьего, овечьего или куриного коллагена и зрелые клетки хрящевой ткани, фиксированные на матриксе. Он способен поддерживать рост хрящевых клеток на дефектном участке хрящевой ткани с тем, чтобы создать физическую целостность с имплантатом.

Однако при использовании коллагенсодержащих имплантатов (и имплантатов на основе коллагена) в стоматологии происходит их быстрое разрушение даже при кратковременной экспозиции в полости рта. Часто исходом пародонтального лечения в этих случаях становится формирование остаточных карманов, то есть образование внутренней эпителиальной выстилки пародонтального кармана. Такой исход лечения приводит к образованию рубца [М.Д.Перова. “Новое в стоматологии”. М., 1999, №4(74), с.36-43].

Продукты распада биодеградируемых материалов, таких как колапан и коллаген, формируют клеточный и/или системный ответ организма. В процессе их гидролитической деградации происходит распад на фрагменты с непременным влиянием на местные ткани в виде резорбции кости.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемой мембране является политетрафторэтиленовая мембрана для направленной регенерации околозубных тканей [проспект W.L.Gore (Associates Inc. "Gore-Tex Regenerative Material"], включающая по крайней мере два слоя из пористого растянутого политетрафторэтилена (ПТФЭ), причем прилегающий к тканям пародонта слой имеет пористую структуру с открытыми порами, а внешний слой имеет пористую структуру с закрытыми порами.

ПТФЭ обладает высокой химической и биологической инертностью, не разлагается в полости рта и не взаимодействует с прилежащими тканями. Пористый растянутый ПТФЭ имеет пространственную структуру в виде микроскопических узлов, соединенных между собой волокнами (фибриллами). Элементы узлов, соединенных фибриллами, и элементы пустот между узлами соединены в трехмерную сеть. Для получения открытых пор на поверхности мембраны часть фибрилл удаляют с поверхности так, что на поверхности остаются свободные группы узлов, не связанных волокнами, между которыми образуются свободные желобки. Получение материала с открытыми порами описано в патенте США №5462781, МКИ 6 A 61 F 2/01, 1995, принадлежащем фирме W.L.Gore and Associates Inc. Обработка поверхности проводилась действием газоразрядной плазмы высокой частоты в течение 10-120 минут. Материал указанной структуры может использоваться в различных областях восстановительной хирургии, и в частности в зубопротезировании для направленной регенерации тканей (стр.5, строки 54-55 указанного патента).

Мембрана Gore-Tex накладывается на зону пародонтального дефекта, заправляется под периост, перекрывая дефект по всему периметру на 1,5-2 мм, и рана ушивается в каждом межзубном пространстве. Мембрана прикрывает дефект в течение 3-6 недель, после чего извлекается, и проводится деэпитализация и мобилизация мукопериостальных лоскутов с полным укрытием молодого тканевого профиля и ушивание раны.

Мембрана Gore-Tex позволяет регенерировать разрушенные ткани пародонта. Однако эксплантация ее по окончании срока нахождения in citu сложна; по нашим данным, мембрана не вполне устойчива к оседанию микробных колоний на оголенной поверхности биоматериала, что заставляет извлекать мембрану раньше времени, необходимого для регенерации. Кроме того, мембрана Gore-Tex не обладает необходимым сочетанием жесткости и пластичности, что затрудняет ее моделирование по форме пародонтального дефекта. В результате регенеративная терапия поврежденного пародонта с мембраной Gore-Тех недостаточно эффективна.

Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в упрощении применения и в повышении регенеративной активности заявляемой мембраны.

Указанный технический результат достигается тем, что политетрафторэтиленовая мембрана для направленной регенерации околозубных тканей, включающая по крайней мере два слоя из пористого растянутого ПТФЭ, имеющего структуру, выполненную в виде элементов узлов, соединенных фибриллами, и элементов пространства пустот с соединением элементов в трехмерную сеть, причем слой, прилегающий к тканям пародонта, и внешний слой имеют различную пористую структуру, в качестве слоя, прилегающего к тканям пародонта, включает слой ПТФЭ, имеющего объемную долю пространства пустот 78-94%, удельную поверхность пространства пустот 0,5-0,9 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 20,0-50,0 мкм и среднюю хорду объемную 20,0-30,0 мкм, а в качестве внешнего слоя включает слой ПТФЭ, имеющего объемную долю пространства пустот 30-60%, удельную поверхность пространства пустот 0,1-0,5 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 1,8-15,0 мкм и среднюю хорду объемную 1,0-15 мкм.

Заявляемая мембрана может иметь 2-20 слоев пористой ПТФЭ пленки, из которых 1-16 слоев, направленных к пародонту, выполнены из более пористой пленки, и 1-4 внешних слоя выполнены из менее пористой пленки. На поверхности мембраны, прилегающей к пародонту, может быть выполнено рифление в форме пунктира, сетки или хаотично расположенных вмятин. Заявляемая мембрана может включать армирующие элементы, размещенные внутри нее между слоями пленки. Армирующие элементы могут быть выполнены из проволоки, проката или фольги, изготовленных из металла, обладающего биологической инертностью.

Для изготовления мембраны по настоящему изобретению используются двуосноориентированные ПТФЭ пленки, полученные из сырой каландрированной пленки, например из пленки СКЛ (ГОСТ6-05-405-80). Сырую каландрированную пленку подвергают продольной ориентации при температуре 50-300°С и линейной скорости вытяжки до 20 м/мин. Пленку для внешнего слоя мембраны вытягивают до степени вытяжки 50-200% (коэффициент ориентации от 1:1,5 до 1:3); пленку для слоя мембраны, направленного к пародонту, вытягивают до степени вытяжки 200-900% (коэффициент ориентации от 1:3 до 1:10). Продольно ориентированную пленку, после термообработки при 320-340°С в течение 3-10 минут подвергают поперечной ориентации при температуре 50-200°С и линейной скорости до 23 м/мин. Пленку для внешнего слоя вытягивают до степени вытяжки 100-200% (коэффициент ориентации от 1:2 до 1:3); пленку для слоя, направленного к пародонту, вытягивают до степени вытяжки 200-800% (коэффициент ориентации от 1:3 до 1:9). После поперечной ориентации осуществляют термофиксацию полученных двуосноориентированных пленок в термошкафу при 320-340°С в течение 15-20 минут. Получают пленки толщиной от 45 до 125 мкм с маркировкой направления продольной вытяжки.

Стереологические (объемные) параметры пленок определены по известной методике [Пантелеев В.Г., Рамм К.С. “Неорганические материалы”, 1986, том 22, №12, с.1941-1951; Автангилов Г.Г. и др. “Системная стереометрия в изучении патологического процесса”, М., “Медицина”, 1981; Чернявский К.С. “Стереология в металловедении”, М., “Металлургия”, 1977].

Пленки, используемые для изготовления слоя заявляемой мембраны, прилегающего к тканям пародонта, имеют объемную долю пространства пустот 78-94%, удельную поверхность пространства пустот 0,5-0,9 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 20,0-50,0 мкм, среднюю хорду объемную 20,0-30,0 мкм.

Пленки, используемые для изготовления внешнего слоя заявляемой мембраны, имеют объемную долю пространства пустот 30-60%, удельную поверхность пространства пустот 0,1-0,5 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 1,8-15,0 мкм, среднюю хорду объемную 1,0-15,0 мкм.

Заявляемая мембрана и ее элементы представлены на фиг.1-7.

На фиг.1 представлена микрофотография ПТФЭ пленки, использующейся для слоя заявляемой мембраны, прилегающего к тканям пародонта. На фиг.2 представлена микрофотография ПТФЭ пленки, использующейся для внешнего слоя мембраны. Отчетливо видна трехмерная сеть, образованная пространством пустот, и узлы полимерной матрицы; при этом структуры пленок на фиг.1 и 2 заметно различаются.

На фиг.3 представлена микрофотография поперечного разреза мембраны, включающей 8 слоев. Отчетливо видно различие структур более пористых слоев, прилегающих к тканям пародонта, и менее пористых внешних слоев. Заявляемую мембрану изготавливают так, как это описано в патенте РФ №2203685, М. кл. A 61 L 27/14, опубликованном 10.05.2003.

На фиг.4-6 представлены микрофотографии поверхностей мембран с рифлением различного рисунка. Для нанесения рифления используют алюминиевую пластину с нанесенным на ее поверхность выпуклым рисунком. Указанной пластиной прижимают стопу пленок, уложенных в определенном порядке, перед спеканием.

В том случае, когда мембрана содержит армирующие элементы, они размещены между внешним и внутренними слоями мембраны. Армирующие элементы выполняются из металлической проволоки диаметром 0,010-0,250 мм или металлической фольги толщиной 0,010-0,250 мм. Формы армирующих элементов представлены на фиг.7а-м. Армирующие элементы могут быть выполнены из тантала, титана, нитинола, нержавеющей стали или из кобальтожелезохромоникелевого сплава “пластокрист-08”.

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1.

Для получения мембраны берут три образца размером 100×100 мм ПТФЭ пленки толщиной 60 мкм, имеющей степень вытяжки в продольном направлении 100% и в поперечном направлении 200%, а также четыре образца ПТФЭ пленки толщиной 60 мкм со степенью вытяжки в продольном и поперечном направлении 300%.

На алюминиевую пластину укладывают образец пленки со степенью вытяжки 100% в продольном направлении и 200% в поперечном направлении; затем на него второй и третий образцы такой же пленки укладывают так, что продольные оси ориентации фибрилл в смежных слоях перпендикулярны друг другу.

Затем также во взаимно перпендикулярных направлениях к предыдущему смежному слою укладывают четыре слоя ПТФЭ пленки со степенью вытяжки в продольном и поперечном направлении 300%. Собранный пакет накрывают другой алюминиевой пластиной и помещают в термошкаф, где происходит ламинирование при температуре 360°С под нагрузкой 24 г/см³ в течение 1 часа.

Полученную мембрану исследуют по следующим методикам:

1. Прочность при разрыве и относительное удлинение по ГОСТ 11262-80.

2. Прочность на прошив - по разработанной нами методике, в которой измерялось усилие, необходимое для разрыва мембраны в месте прокола.

Состав, стереологические параметры используемых пленок и физико-механические свойства мембраны приведены в таблице.

Примеры 2-6.

Мембраны изготовлены, как в примере 1, но использовали пленки различной толщины и степени вытяжки, с различными стереологическими параметрами и в других сочетаниях.

Состав, стереологические параметры используемых пленок и физико-механические свойства полученных мембран приведены в таблице.

Мембрана по примеру 1 была испытана в 154 участках поврежденного пародонта у группы в 15 человек, 80 участков на нижней челюсти, 74 участка - на верхней челюсти.

После проведения мероприятий, предшествующих хирургическому лечению пародонтальной деструкции (санации), в кровяной сгусток при глубоких пародонтальных дефектах вводили остеокондуктор биоситалл. По форме дефектов из мембраны выкраивали лоскуты. Края лоскутов заправлялись под периост с перекрыванием дефекта по периметру на 1,5-2 мм. Раны ушивались монофиламентной нитью горизонтальными матрацными и обычными швами (дополнительно к матрацным), наложенным в каждом межзубном пространстве.

Таблица 1.
Состав, стереологические параметры пленок и физико-механические свойства ПТФЭ мембран.
Пример №	Количество слоев пленки	Характеристика используемых пленок	Толщина мембраны мкм	Прочность при разрыве МПа	Относительное удлинение при разрыве %	Прочность на прошив кг
		Толщина исходной пленки мкм	Степень вытяжки продольно/поперечно %	Стереологические параметры слоев
				а)	b)	c)	d)
1	3	60	100/200	48	0,40	12	9	300	15,2	227	0,4-1,5
	4	60	300/300	80	0,60	37	26
2	1	100	100/100	41	0,50	8	6	180	15,2	217	0,3-1,2
	1	125	400/300	82	0,63	33	29
3	4	45	100/200	45	0,35	10	20	400	12,7	233	0,5-1,9
	16	45	400/300	83	0,67	41	28
4	2	60	100/200	44	0,40	10	10	350	17,3	263	0,3-1,3
	8	100	500/200	87	0,70	43	26
5	2	60	100/200	48	0,38	12	8	260	18,5	207	0,3-1,4
	4	60	300/300	81	0,64	37	26
6	1	100	100/200	49	0,38	13	23	220	16,2	213	0,3-1,2
	4	100	300/300	83	0,62	40	26
а) Объемная доля пространства пустот, %b) Удельная поверхность пространства пустот, мкм2/мкм3с) Среднее расстояние между пустотами в объеме, мкмd) Средняя хорда объемная, мкм

Пациентам рекомендовали, кроме обычного гигиенического ухода за зубами и деснами, частые полоскания полости рта 0,05-0,1% раствором хлоргексидина. Швы снимали на 14-16 сутки. Время нахождения мембран в тканях 3-6 недель при еженедельном врачебном осмотре. Антибиотикотерапия не применялась.

После удаления мембран не было необходимости в дополнительной деэпитализации и ушивании мягких тканей, поскольку они самостоятельно соединялись с тканевым профилем, сформировавшемся под мембраной.

Результаты лечения пародонтальной деструкции оценивались через 6-8 месяцев по следующим стандартизированным клиническим показателям:

• - глубине зондирования от края десны до дна зубодесневой бороздки (мм);

• - рецессии десны от эмалево-цементной границы зуба до края десны (мм);

• - потере клинического зубодесневого прикрепления от эмалево-цементной границы зуба до самой апикальной точки сохраненных костных структур (мм).

Для сравнения аналогичные испытания были проведены с мембранами “Gore-Тех Regenerative Material” фирмы W.L.Gore (Associates, Inc. на 136 участках поврежденного пародонта (64 участка на нижней челюсти и 72 участка на верхней челюсти) у 14 пациентов. Испытания проводились так же, как и с заявляемой мембраной, но после извлечения этих мембран проводилась деэпитализация и мобилизация мукопериостальных лоскутов с полным укрытием молодого тканевого профиля, как этого требовала инструкция по применению мембраны Gore-Тех.

Результаты регенеративной терапии поврежденного пародонта оказались следующими.

В сроки 6-8 месяцев прирост зубодесневого прикрепления составил 4,2 мм (в группе, где использовали мембрану Gore-Тех, - 2,8 мм); глубина зондирования уменьшилась на 2,9 мм (в контрольной группе на 1,4 мм) и составила в среднем 0,6 мм (в контрольной группе - 1,8 мм). Произошло качественное структурное изменение тканей пародонта, связанное с ликвидацией пародонтального кармана.

Полноценные анатомические микроструктуры клинического прикрепления, сформированные из регенерированного под мембраной тканевого профиля, привели к восстановлению природной формы околозубных тканей и их функции. При этом наблюдается более полная регенерация околозубных тканей, чем при использовании мембраны Gore-Тех Regeneration Material.

1. Политетрафторэтиленовая мембрана для направленной регенерации околозубных тканей, включающая по крайней мере два слоя из пористого политетрафторэтилена, имеющего структуру, выполненную в виде элементов узлов, соединенных фибриллами, и элементов пространства пустот с соединением элементов в трехмерную сеть, причем слой, прилегающий к тканям пародонта, и внешний слой имеют различную пористую структуру, отличающаяся тем, что слой, прилегающий к тканям пародонта, имеет объемную долю пространства пустот 78-94%, удельную поверхность пространства пустот 0,5-0,9 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 20,0-50,0 мкм и среднюю хорду объемную 20,0-30,0 мкм, а внешний слой имеет объемную долю пространства пустот 30-60%, удельную поверхность пространства пустот 0,1-0,5 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 1,8-15,0 мкм и среднюю хорду объемную 1,0-15,0 мкм.

2. Политетрафторэтиленовая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она включает 1-16 слоев, имеющих объемную долю пространства пустот 78-94%, удельную поверхность пространства пустот 0,5-0,9 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 20,0-50,0 мкм и среднюю хорду объемную 20,0-30,0 мкм.

3. Политетрафторэтиленовая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она включает 1-4 слоя, имеющих объемную долю пространства пустот 30-60%, удельную поверхность пространства пустот 0,1-0,5 мкм²/мкм³, среднее расстояние между пустотами в объеме 1,8-15,0 мкм и среднюю хорду объемную 1,0-15,0 мкм.

4. Политетрафторэтиленовая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что поверхность, прилегающая к тканям пародонта, имеет тиснение.

5. Политетрафторэтиленовая мембрана по п.4, отличающаяся тем, что тиснение выполнено в виде пунктира.

6. Политетрафторэтиленовая мембрана по п.4, отличающаяся тем, что тиснение выполнено в виде сетки.

7. Политетрафторэтиленовая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она включает отдельные металлические армирующие элементы, размещенные внутри мембраны между слоями.