Перспективы использования наноматериалов и высоких технологий в ортопедической стоматологии. Часть 1

Актуальность проблемы состоит в необходимости повышения качества стоматологической помощи пациентам с патологией зубочелюстной системы путем выбора рациональных протетических конструкций и улучшения свойств материалов вследствие активного поиска новых технологий их получения и способов обработки. Один из перспективных путей решения указанной проблемы - возможность применения на этапах ортопедического лечения пациентов нанодисперсных и наноструктурированных конструкционных материалов. Наночастицы размером до 100 нм способны к самостоятельному выстраиванию в отдельные структуры и обладают улучшенными каталитическими свойствами, а также комплексом физических, химических и биологических свойств, которые могут иметь значительные отличия от характеристик этих же веществ в форме сплошных фаз или дисперсий [2]. Существенного улучшения качества получаемых конструкций можно добиться, применяя нанопокрытия, нанесенные высокотехнологичными методами [1].

Высокую эффективность стоматологического ортопедического лечения может обеспечить использование наноструктурированных покрытий на этапах изготовления зубных протезов с магнитной системой фиксации. Отмечены широкие возможности использования постоянных магнитов в стоматологии [4, 5]. Появление принципиально новых магнитных материалов - магнитотвердых ферритов, особенно ферритов на базе редкоземельных металлов и кобальта, а также использование износоустойчивых сплавов и нанотехнологий открыло новые возможности в разработке более совершенных способов фиксации ортопедических конструкций.

Цель исследования - изучение эффективности применения биологически инертных наноматериалов и перспективных технологий на этапах ортопедического лечения пациентов с патологией зубочелюстной системы.

В ходе работы усовершенствованы методы получения нанодисперсного и наноструктурированного титана. Для нанесения ионно-плазменного покрытия из сплава титана ВТ 1-00 использована установка UniCoat 600. Ионно-плазменный метод основан на генерации вещества катодным пятном вакуумной дуги - сильноточным, низковольтным разрядом, развивающимся исключительно в парах материала катода. Электродуговой метод позволяет испарять любые электропроводящие материалы, в том числе тугоплавкие металлы IV-VI групп Периодической таблицы. Нанесение покрытий и пленок осуществляется в вакууме ионами, которые, осаждаясь и конденсируясь на поверхности изделия, образуют покрытие. Структуру покрытия изучали с помощью автоэмиссионного сканирующего электронного микроскопа Ultra 55 («CarlZeiss», Германия).

Коллективом авторов (В.Н. Анциферов, Н.Б. Асташина, Г.И. Рогожников, С.В. Казаков) разработан ряд ортопедических устройств с магнитными фиксаторами [3], в том числе конструкция (рис. 1)

На этапе оценки дисперсности титановых частиц определено, что наиболее полноценным и стойким является покрытие, выполненное из наноструктурированного порошка сплава титана ВТ 1-00 с фракцией менее 150 нм, нанесенное с помощью метода ионно-плазменного напыления. При этом оптимальна толщина защитного слоя в пределах 5-6 мкм.

В ходе работы проведена оценка микроструктуры защитного титанового покрытия ферромагнитных элементов и самарий-кобальтовых магнитов. Анализ результатов электронной микроскопии показал, что защитное титановое покрытие на субстратах как магнитных, так и ферромагнитных элементов сплошное, толщиной порядка 4 мкм; каких-либо «островковых» областей без покрытия или отслоений не наблюдается, целостность покрытия не нарушена на всем протяжении изучаемых компонентов (рис. 2).

При оценке размеров кристаллической структуры покрытий, проведенной с помощью программного обеспечения SmartSEM, установлено, что величина кристаллитов находится в диапазоне 75-150 нм. Полученные данные позволяют xapaктеризовать покрытие как нанокристаллическое.

Зубные протезы с магнитными фиксаторами были изготовлены 15 пациентам. Сила фиксации составила в среднем непосредственно после лечения 154,3±10,2 г, через 9 мес после лечения - 166,2±11,1 г, через 1,5 года - 164,3±12,6 г и через 3 года - 162,5±11,4 г. Возможности клинического применения разработанной конструкции представлены на рис. 3, 4 (см. на цв. вклейке).

Анализ оценки эффективности протетического лечения больных с применением предлагаемых ортопедических конструкций показал, что у большинства (86,6%) пациентов получен хороший результат. Обследованные отмечали восстановление эстетических норм и основных функций зубочелюстной системы.

На сегодня при наноструктурировании материалов достигнуты новые функциональные возможности, существенно улучшающие их технические характеристики [6]. Использование наноструктурированного титана для формирования защитного покрытия элементов магнитной системы фиксации позволяет обеспечить как биологическую совместимость, коррозионную устойчивость, высокую прочность магнитного и ферромагнитного компонентов, так и функциональную ценность ортопедических конструкций.

Оценка эффективности ортопедического лечения пациентов с применением рациональных конструкций протезов, изготовленных с использованием высокотехнологичных методов и биологически инертных наноструктурированных материалов, показала хорошую фиксацию, стабилизацию и высокую эстетичность протетических конструкций.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства образования Пермского края - научный проект: «Разработка биологически инертных наноматериалов и высоких технологий в стоматологии в рамках программы комплексного лечения пациентов с дефектами зубных рядов и челюстей».