Дефицит костной ткани челюстей связывают с несчастными случаями, хирургическим удалением доброкачественных образований или злокачественных новообразований, врожденными аномалиями, воспалением пародонта, абсцессом, удалением зубов или атрофией челюсти вследствие пожилого возраста и системных заболеваний.

Благодаря достижениям в области дентоальвеолярной реконструкции дефекты челюстной кости можно восстановить путем поддержания нормальных анатомических контуров, устранения полостей, эстетического восстановления и установки дентальных имплантатов.

Разработан ряд методов для устранения данных деформаций, включая трансплантацию, направленную регенерацию костной ткани, дистракционный остеогенез, использование факторов роста и стволовых клеток.

Классификация и свойства костно-пластических материалов

Костные трансплантаты состоят из материалов природного или синтетического происхождения, имплантированных в область дефекта кости, которые призваны способствовать заживлению костной ткани.

В настоящее время для имплантологии используют костно-пластические материалы с различными характеристиками, которые подразделяются на категории в соответствии с гистологической архитектурой, эмбриологическим происхождением, формой и особенностями кровоснабжения.

По источнику происхождения костно-пластические материалы бывают:

• Аутологичные, или аутотрансплантаты, полученные от пациента и не обладающие антигенными свойствами, поскольку донор и реципиент — это одно и то же лицо.

• Изографты, то есть трансплантаты, полученные от представителя одного вида и имеющие одинаковые антигенные свойства (донор и реципиент — близнецы).

• Аллогенные, или аллотрансплантаты, обработанные с целью устранения антигенных свойств, поскольку донором и реципиентом являются разные субъекты одного вида.

• Ксеногенные, или ксенотрансплантаты, полученные от других биологических видов.

• Синтетические, или аллопластические заменители костного трансплантата, разработанные для имитации естественной костной ткани.

Ниже приведена краткая характеристика каждого из перечисленных материалов.

Аутолографты и изографты

Источники получения материала:

• Внеротовые: кости черепа, малоберцовая кость, гребень подвздошной кости, лучевая кость, ребро, голень.

• Внутриротовые: передняя стенка верхнечелюстной пазухи, нижнечелюстной симфиз, верхнечелюстной бугор, резцовая ямка, скуловая кость, небо и др.

Преимущества материала:

• Остеогенный, остеоиндуктивный и остеокондуктивный.

• Отсутствие риска передачи заболеваний.

Недостатки материала:

• Ограниченное количество.

• Дополнительное хирургическое вмешательство.

• Потребность в общей анестезии и госпитализации (для экстраоральных участков).

Аллотрансплантаты

Источники получения материала:

• Свежая и / или замороженная кость.

• Сублимированная кость.

• Деминерализованная сублимированная кость.

Преимущества материала:

• Остеоиндуктивный, остеокондуктивный.

• Относительная доступность.

Недостатки материала:

• Изменчивость свойств в зависимости от метода получения.

• Возможность передачи заболевания.

• Иммуногенность.

Примеры готовых продуктов на основе аллогенного костного материала: Allogro, DBX, DynaBlast, Dynagraft, Grafton, MTF, Opteform, OsteoSponge, Puros, Raptos.

Ксенотрансплантаты

Источники получения материала:

• Бычья кость.

• Свиная кость.

• Лошадиная кость.

• Водоросли.

• Кораллы.

Преимущества материала:

• Остеокондуктивность.

• Возможно сохранение остеоиндуктивных свойств.

• Высокая доступность и экономичность.

Недостатки материала:

• Изменчивость свойств в зависимости от метода производства.

• Возможность передачи заболевания.

• Иммуногенность.

Примеры продуктов на основе ксеногенного костного материала: Остеоматрикс, Биоимплант-ГАП, Algipore, Biocoral, Bio-Oss, Cerabone, Endobon, Gen-OS, Interporo 200, Lubboc, Osteograf/N, Osteobiol, Pro Osteon, THE GRAFT

Синтетические заменители кости

Источники получения материала:

• Фосфат кальция.

• Гидроксиапатит (ГАП).

• Карбонат кальция.

• Сульфат кальция.

• Полимеры.

Преимущества материала:

• Возможность придания уникальных свойств.

• Остеокондуктивность.

• Доступность.

Недостатки материала:

• Свойства зависят от метода производства.

Примеры готовых продуктов на основе синтетических материалов: Biogran, BonePlast, Calcibone, Cortoss, Eurobone, Guidor easy-graft, Hydroset, IngeniOs, Macrobone, Ostim, Perioglass, Rhakoss, Straumann, Vitoss.

Костно-пластические материалы для имплантологии имеют различный потенциал регенерации кости, связанный со следующими свойствами:

• Остеогенез: живые клетки-остеобласты, которые сохраняются в свежей аутокости, способствуют производству новой костной ткани.

• Остеоиндукция: стимуляция остеопрогениторных клеток, которые дифференцируются в клетки-остеобласты под влиянием костного морфогенетического белка, высвобождаемого из трансплантата.

• Остеокондукция: трансплантаты обеспечивают «каркас», помогающий развиваться капиллярам и костным клеткам-предшественникам, создавая тем самым основу, на которой разрастается новая полноценная кость.

Идеальный материал для дентоальвеолярной реконструкции должен обладать сразу несколькими важными свойствами:

• Остеогенность, остеоиндуктивные и остеокондуктивные свойства.

• Возможность стимуляции неоангиогенеза (роста новых кровеносных сосудов).

• Отсутствие антигенных, тератогенных или канцерогенных свойств.

• Возможность поставки в достаточном количестве.

• Удовлетворительная поддержка имплантата и стабильность.

• Минимальный риск осложнений при костной пластике.

• Гидрофильная природа.

• Простота в обращении.

• Низкая стоимость.

Несмотря на многолетние усилия, «идеальный» материал для реконструкции костей не разработан, поэтому необходимы дальнейшие усилия для достижения этой цели.

Целью данной статьи является предоставление современного и всестороннего обзора костно-пластических материалов, применяемых в дентальной имплантации, обсуждение их свойств, преимуществ и недостатков, освещение состояния и будущих перспектив в области регенерации костной ткани.

Основы костной пластики при дентальной имплантации

Кость — это специализированная минерализованная ткань, обеспечивающая структурную поддержку и участвующая в регуляции метаболизма кальция. Она состоит из неорганических минералов и органических компонентов, включающих клетки, которые постоянно производят и поглощают ткань в контексте ремоделирования кости.

Интеграция костно-пластического материала в реципиентный участок представляет собой процесс, состоящий из нескольких последовательных стадий: воспаление, реваскуляризация, остеоиндукция, остеокондукция и, наконец, ремоделирование кости.

Для достижения полноценной регенерации кости костные материалы должны демонстрировать три основных элемента:

• Наличие остеопрогениторных клеток или даже живых остеобластов.

• Факторы роста, которые должны стимулировать регенеративные процессы.

• Каркас, способный механически поддерживать адгезию клеток.

В теории, структура идеального остеогенного материала должна содержать мезенхимальные стволовые клетки, которые далее дифференцируются в зрелые клетки костной ткани.

Факторы роста представляют собой биологически активные молекулы, которые стимулируют рекрутирование, пролиферацию и дифференцировку мезенхимальных клеток из окружающей среды в участок костного дефекта.

Нормальная костная ткань является богатым источником факторов роста, включая костные морфогенетические белки (КМБ), тромбоцитарный фактор роста, инсулиноподобный фактор роста-1, фактор роста эндотелия сосудов и фактор роста фибробластов.

Семейство КМБ считается наиболее важной группой молекул этой категории, включая таких представителей, как КМБ-2, 4, 6 и 7, которые стимулируют удовлетворительный рост кости.

Костные трансплантаты, обладающие указанными биологическими молекулами, характеризуются как остеоиндуктивные.

Наконец, любой костно-пластический материал, независимо от его происхождения, должен предоставлять опору-каркас. Его функция заключается в создании трехмерной механической структуры, которая содержит и поддерживает клетки и внеклеточный матрикс.

Для формирования этого скелета важное значение имеют пористые элементы, которые способствуют миграции и пролиферации остеобластов, мезенхимальных клеток и неоваскуляризации, а также ускоряют биодеградацию материала за счет увеличения поверхности контакта с жидкостями организма.

Считается, что миграция, адгезия и пролиферация остеобластов активней происходит при наличии пор диаметром 200–400 мм, в то время как при размерах, превышающих 300 мм, наблюдается более интенсивное образование сосудов.

Исследователи предполагают, что пористость материала более 50% по объему и диаметр пор между 200 и 800 мм являются оптимальными для развития костной ткани.

Помимо размера пор, важны и другие параметры, такие, как морфология пор, процент пор и их взаимосвязь. Эти свойства графта называются остеокондуктивными, как описано выше.

Гистология кортикальных и губчатых костно-пластических материалов играет важную роль в их биологическом поведении, которое можно обобщить следующим образом:

• Губчатые трансплантаты стимулируют остеогенез, учитывая наличие остеобластов, остеоцитов и мезенхимальных стволовых клеток в их структуре.

• Стабильность в основном обеспечивается кортикальными трансплантатами, которые отличаются дефицитом остеогенных свойств и демонстрируют быструю резорбцию, в то время как рост новой костной ткани очень медленный.

• Комбинация кортикальных и губчатых трансплантатов может обеспечить стабильность и остеогенез.

Существуют различия механической прочности, которая у губчатой кости выше из-за более высокой скорости отложения новой костной ткани, тогда как в кортикальных трансплантатах механическая прочность уменьшается на 40% с 6 недель до 6 месяцев после операции.

Кортикальные фрагменты обычно применяются в качестве накладных трансплантатов, увеличивая объем кости за пределами анатомических границ скелета.

В целом, накладные костные трансплантаты демонстрируют высокую скорость резорбции, так как они меньше подвергаются влиянию сосудистой сетки реципиента и воспринимают механические нагрузки от окружающих мягких тканей.

Губчатые фрагменты обычно используются при несращенных переломах, им не хватает изначальной механической прочности, но с этими материалами проще обращаться при интраоперационных манипуляциях.

Васкуляризированные костные трансплантаты кажутся более надежными в случаях с предшествующей лучевой терапией кости и дефицитом мягких и / или костных тканей.

Среди их недостатков следует учитывать высокую стоимость, необходимость специализированного оборудования и обучения врачей, а также относительно высокий уровень осложнений со стороны донорских участков — это ограничивает применение.

Костно-пластические материалы демонстрируют различные сроки резорбции из-за разницы состава материала, размера частиц, кристалличности, пористости и процедуры обработки.

Скорость поглощения материала в идеале должна быть пропорциональна скорости образованию новой кости, но на деле это редко соблюдается.

Успешная интеграция внесенного материала зависит от таких факторов:

• Адекватная реваскуляризация.

• Правильность фиксации на реципиентном участке.

• Степень покрытия мягкими тканями.

• Формирование поверхности трансплантата.

• Соблюдение асептической техники.

• Послеоперационного уход.

Успех интеграции в значительной мере зависит от состояния здоровья пациента и перенесенного ранее лечения. В частности, от предварительного облучения тканей и использования препаратов, которые вызывают остеонекроз челюсти.

Подробное описание категорий материалов для костной пластики приведено ниже.

Аутогенная кость в имплантологии

Аутотрансплантаты считают «золотым стандартом» среди доступных материалов для имплантологии благодаря остеогенным свойствам и сохранению жизнеспособных клеток от донорского до реципиентного участка. Для аутокости также характерны остеоиндуктивные свойства, поскольку различные факторы роста способствуют дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток в остеобласты.

Тот факт, что они имеют одно биологическое происхождение с организмом-хозяином, делает риск возникновения иммунной реакции ничтожным, а показатель успешности более 95%.

Формирование второй травмы, иногда затрагивающей даже общее здоровье пациента, особенно в случаях большого объема собранной кости, является серьезным недостатком.

Исследователи отдельно указывают на ограниченный источник материала, особенно при использовании интраоральных источников, а также хронические послеоперационные боли, удлинение периода выздоровления и инфекционные осложнения.

Различия в источниках получения аутокости

Для восстановления дефицита костной ткани перед дентальной имплантацией были предложены несколько внеротовых (экстраоральных) и внутриротовых (интраоральных) источников аутокости. Каждый из них имеет преимущества и недостатки.

Внутриротовые источники обладают следующими преимуществами по сравнению с внеротовыми: простота хирургического доступа, относительная близость между донорским и реципиентным участком, отсутствие постоянных рубцов на коже и минимальные послеоперационные осложнения.

Мембранозная оссификация верхней челюсти и нижней челюсти может играть важную роль в скорости резорбции, которая ниже по сравнению с тканями эндохондрального окостенения, а также более эффективной интеграции, поскольку они содержат наиболее высокие концентрации факторов роста и имеют больший потенциал ангиогенеза.

По мнению ряда других авторов, эти наблюдения в основном связаны с микроархитектурой трансплантата, в частности, соотношением между кортикальной и губчатой костной тканью и их эмбриональным происхождением.

Что касается аутокости, полученной из экстраоральных областей, считается, что они обеспечивают больший объем трансплантата. Это может повлиять на решение врача, особенно в случаях восстановления значительного дефицита кости.

В таких ситуациях учитывается использование общей анестезии и госпитализация, повышенный риск осложнений и строгие требования к квалификации врачей.

Окончательное решение при выборе донорского участка определяется особенностями клинического случая: объемом костного дефицита, личным опытом и предпочтениями специалиста, а также приемлемостью плана лечения для пациента.

В отечественной и зарубежной литературе описаны многочисленные источники аутокости, краткая характеристика которых представлена ниже.

Кости черепа

Преимущества: медленная резорбция, высокая стабильность, низкая заболеваемость донорского участка, большие количества материала, скрытие шрама волосами.

Недостатки: преимущественно кортикальная кость, потребность в общей анестезии.

Осложнения: травмы твердой мозговой оболочки, эпидуральная гематома, алопеция.

Малоберцовая кость

Преимущества: большие объемы сбора кортикально-губчатого трансплантата.

Недостатки: длинный разрез, потребность в общей анестезии.

Осложнения: частичное ограничение подвижности суставов, нестабильность голеностопного сустава, мышечная слабость, длинный рубец.

Гребень подвздошной кости

Преимущества: большие объемы трансплантата, идеальный донорский участок.

Недостатки: степень резорбции костного трансплантата 12-60%, нужна общая анестезия.

Осложнения: неустойчивость походки, усталостные переломы, паховая грыжа, свищи.

Лучевая кость

Преимущества: источник кортикально-губчатого трансплантата, общая анестезия не нужна.

Недостатки: ограниченное количество материала, который можно собрать.

Осложнения: тендосиновит де Кервена, местные инфекции мягких тканей, переломы лучевой кости, неврома поверхностной ветви лучевого нерва.

Кость ребра

Преимущества: возможность удвоения поверхности трансплантата, поверхность донорского участка может регенерировать, достаточная длина кости для пластики крупных дефектов.

Недостатки: преимущественно кортикальная кость.

Осложнения: пневмоторакс, плевритная боль, изменение формы грудной клетки.

Кость голени

Преимущества: большое количество губчатой кости, возможна местная анестезия, минимальный косметический дефект после забора материала.

Недостатки: губчатая кость имеет относительно низкое качество по сравнению с трансплантатами, получаемыми из гребня подвздошной кости.

Осложнения: нарушение походки, повреждение сустава, отек, парестезия, перелом большеберцовой кости.

Передняя стенка верхнечелюстной пазухи

Преимущества: донорский участок в непосредственной близости от участка дентальной имплантации, для трансплантата характерна низкая резорбция.

Недостатки: преимущественно кортикальная кость.

Осложнения: перфорация шнайдеровой мембраны.

Передний отдел полости носа

Преимущества: простота забора материала, низкий риск осложнений.

Недостатки: ограниченное количество костного материала.

Осложнения: перфорация базальной мембраны и эстетические изменения.

Восходящая ветвь боковой борозды

Преимущества: чаще предпочитается пациентами по сравнению с симфизом.

Недостатки: преимущественно кортикальная кость, ограниченный размер трансплантата.

Осложнения: повреждение нижнего альвеолярного и язычного нерва, тризм, переломы.

Резцовая ямка

Преимущества: простота забора кости, кортикально-губчатый трансплантат, наличие специализированных остеопрогениторных клеток в трансплантате.

Недостатки: кость IV типа.

Осложнения: травма зубов.

Нижнечелюстной симфиз

Преимущества: простота забора кости, кортикально-губчатая кость с преобладанием губчатой высокого качества, низкий риск осложнений по сравнению с ветвью.

Недостатки: возможность пластики мелких или средних дефектов.

Осложнения: повреждение субментальной и подъязычной артерии, травматизация корней зубов нижней челюсти, парестезия нервов с нарушением чувствительности нижней губы и изменение контуров лица.

Верхнечелюстной бугор

Преимущества: низкий риск осложнений, простота забора костной ткани, наличие кортикально-губчатой кости с популяцией остеопрогениторных клеток.

Недостатки: недостаточно высокое качество и количество трансплантата.

Осложнения: ороантральный свищ, гематома.

Небная кость

Преимущества: низкий риск осложнений.

Недостатки: ограниченное количество костной ткани, трудный доступ.

Осложнения: повреждение зуба и перфорация дна пазухи.

Скуловая кость

Преимущества: простота забора трансплантата, кортикально-губчатая костная ткань.

Недостатки: ограниченное количество кости.

Осложнения: повреждение глаза.

Аллогенные костно-пластические материалы

Аллотрансплантаты получают от особей одного и того же вида. Их тщательно отбирают, обрабатывают и хранят в банках ткани, где осуществляется обширный скрининг доноров, включая подробный социальный и медицинский анамнез, а также серологические исследования на предмет опасных инфекционных заболеваний.

Аллогенные костные материалы могут извлекаться у живых доноров (обычно при эндопротезировании тазобедренного сустава) или у трупов. В обоих случаях полученный материал проходит тщательную обработку для нейтрализации иммунного ответа и инфекционных агентов, включая бактерии, вирусы и прионы.

Аллотрансплантаты доступны в виде кортикальных, губчатых или кортикально-губчатых фрагментов различных форм и размеров для каждой области клинического применения.

Разновидности аллогенного костно-пластического материала:

• Свежезамороженная кость (FFB): материал замораживается при -800^оC, чтобы избежать разложения ферментами, без дальнейшего облучения, лиофилизации или деминерализации. Это бесклеточный продукт с высочайшими остеоиндуктивными и остеокондуктивными свойствами благодаря наличию КМБ. Сегодня не используется из-за риска передачи заболеваний и высокого иммунного ответа.

• Лиофилизированный костный аллотрансплантат (FDBA): материал, который подвергается дегидратации и заморозке без деминерализации, что приводит к снижению антигенности. Обладает остеокондуктивным потенциалом.

• Деминерализованный лиофилизированный костный аллотрансплантат (DFDBA): кроме дегидратации неорганическая часть кости удаляется, оставляя органическую часть, которая содержит костные морфогенетические белки. Обладает остеокондуктивными и остеоиндуктивными свойствами.

Преимущества аллотрансплантатов — это доступность в промышленных количествах, любых размеров и форм, а также максимально предсказуемые результаты и устранение потребности в дополнительных хирургических вмешательствах.

С другой стороны, невозможно полностью исключить передачу инфекции от донора реципиенту, хотя данный сценарий при нынешних методах обработки маловероятен.

Дополнительные анализы на ВИЧ, вирусы гепатита В и С, другие распространенные инфекции в обязательном порядке выполняются с каждой партией материала.

Следует также отметить, что передача новых неизвестных патогенных микроорганизмов актуальна, поскольку они могут не устраняться стандартными процедурами обработки.

Среди недостатков аллогенных костно-пластических материалов для имплантологии отмечается более высокая скорость резорбции и сильный иммунный ответ, а также их меньшая реваскуляризация и интеграция по сравнению с аутотрансплантатами.

Наконец, из-за того, что аллотрансплантат не является стандартизированной тканью, возраст, пол и состояние здоровья доноров могут в сочетании с разнообразием процедур обработки не позволяют надежно предсказывать результаты лечения в каждом случае.

Методы и технологии обработки, хранения и скрининга все еще предстоит изучать и совершенствовать с целью оптимизации биологических и механических свойств этого материала, а также повышения его биобезопасности.

Например, более интенсивный процесс стерилизации позволяет исключить вероятность передачи инфекций, но он же может снизить остеогенные и остеоиндуктивные свойства путем разрушения костных клеток и денатурирования белков.

Ксеногенные костно-пластические материалы в имплантологии

Ксеногенные материалы получают от доноров другого биологического вида, и обладают остеокондуктивными свойствами с ограниченным резорбтивным потенциалом. Их часто комбинируют с другими костными трансплантатами или с факторами роста.

Среди материалов, пригодных для массового производства с относительно низкими затратами, выделяют несколько категорий. Одним из главных недостатков является отличие характеристик материала от человеческой костной ткани, наряду с потенциальной возможностью передачи заболеваний и иммуногенностью.

Поскольку ксеногенные материалы подвергаются многоступенчатой обработке, особенности технологии производства сильно влияют на физико-химические свойства готового продукта.

Бычья кость

Заменители кости бычьего происхождения были первыми ксенотрансплантатами, внедренными в имплантологическую практику. Сегодня на рынке доступен широкий спектр продуктов, которые считаются одними из наиболее изученных материалов этой категории.

Они характеризуются остеокондуктивными свойствами, депротеинизируются и лиофилизируются, практически не вызывают иммунного ответа.

Однако считается, что гранулы ксеноматериалов подвергаются плохой или замедленной резорбции, обрастают вновь образованной костной тканью, а не вступают в нормальный процесс ремоделирования кости.

Обработка при высоких температурах с целью избежать иммунных реакций, аллергии и инфекционных заболеваний, может приводить к изменению структуры гидроксиапатита, обуславливая в дальнейшем снижение резорбтивного потенциала.

Лошадиная кость

Заменители кости конского происхождения обладают способностью индуцировать остеобластическую дифференцировку и ангиогенез при резорбции остеокластами.

Кроме того, вновь образованная кость, связанная с процессами ремоделирования, обнаруживается вокруг материале через 6 месяцев после операции, как описано в исследованиях с проведением процедуры синус-лифтинга.

Свиная кость

Считается, что недавно разработанные заменители костной ткани свиного происхождения демонстрируют сходство в отношении структуры с человеческой костью, учитывая сходство генома человека и свиньи. Для них характерны остеоиндуктивные свойства и низкая вероятность передачи инфекционных заболеваний.

С другой стороны, исследователи указывают на уменьшение скорости резорбции данных материалов с течением времени а также на недостаточной развитие кровеносных сосудов.

По мнению других, свиная кость одинакова по эффективности с бычьей костью.

Были опубликованы работы по синус-лифтингу с использованием костно-пластических материалов свиного происхождения, демонстрирующие способность к увеличению объема ткани и высокий процент резорбции через 6 месяцев после операции.

Морские водоросли

Производные водорослей лишены антигенности и не вызывают воспалительного ответа. Данный биоматериал обязательно насыщают естественными ростовыми факторами, в том числе костными морфогенетическими белками и TGFβ1.

Костные заменители на основе морских водорослей демонстрируют успешное увеличение альвеолярного отростка путем наращивания губчатой кости вокруг частиц биоматериала. Он рассасывается, постепенно замещаясь новообразованной костью.

Коралловые заменители

Мадрепоровые кораллы, включая виды Porites, Acropora, Lobophyllia, Goniopora, Polyphillia и Pocillopora, имеют удивительное сходство с губчатой костью человека.

Костно-пластические материалы на основе кораллов применяют в имплантологии благодаря сходству природной архитектуры и остеокондуктивности. Они выступают отличными носителями факторов роста, ускоряя формирование новой костной ткани.

Однако коралловые заменители демонстрируют изначально низкую механическую прочность, недостаточные темпы развития сосудистой сетки и высокую скорость резорбции. В нескольких исследованиях сообщается о возможности применения этого материала в дентоальвеолярной реконструкции с обнадеживающими результатами.

Аллопластические костные материалы

Синтетические, или аллопластические материалы расширяют сферу своего применения в дентальной имплантации, что связано с достижениями в химической промышленности.

Огромный прогресс в изучении биоматериалов, угроза передачи инфекционных заболеваний и, наконец, усилия по профилактике осложнений стоматологического лечения и сокращению его стоимости привели к появлению трансплантатов синтетического происхождения в качестве альтернативы биологическим материалам.

Синтетические продукты сегодня используются в стоматологии, травматологии, нейрохирургии, онкохирургии и других областях медицины. Это огромный ассортимент материалов для замещения и поддержки костей и мягких тканей, всех форм и размеров.

Были предложены уникальные методы, в том числе текстурирование поверхности, формирование минерализованных слоев и применение клеточных биореакторов, чтобы конечный продукт имитировал среду, где естественным образом растут остеобласты.

Эти биомиметические материалы, характеризующиеся остеокондуктивностью, без остеоиндуктивного или остеогенного потенциала. Они выступают в качестве трехмерного каркаса для поддержки роста клеток и образования кости, повышения пролиферации и адгезии клеток.

Их химический состав, геометрия, микроскопическая структура и механические свойства являются ключевыми факторами успешного ремоделирования, тогда как их способность к резорбции in vivo способствует их замене вновь образованной костью.

В этой обширной категории представлена гетерогенная группа материалов, в том числе фосфат кальция, карбонат кальция, сульфат кальция, биоактивное стекло и полимеры.

Фосфат кальция

Эти материалы приобрели особый интерес благодаря сходству их состава с натуральной костью. Гидроксиапатит (ГАП) и трикальцийфосфат (ТКФ) являются наиболее важными игроками этой категории, далее классифицируемыми на керамику и цемент.

Первые подвергаются термической обработке под названием спекания, которая ведет к образованию достаточно пористого и твердого материала. Цементы производятся в виде пасты, затвердевание которой происходит после внесения в костный дефект.

ТКФ обладает хорошей биосовместимостью и остеокондуктивностью, не обладает остеогенными или остеоиндуктивными свойствами. Его пористая композиция может обеспечить фагоцитоз, резорбцию, васкуляризацию и регенерацию кости.

Однако по сравнению с другими препаратами фосфата кальция он хрупкий и слабый при растяжении и сдвиге, но устойчивым к сжимающим нагрузкам. По сравнению с ГАП, ТКФ быстрее рассасывается и менее механически стабилен.

ГАП, представляющая собой ключевой структурный неорганический компонент костей и зубов, обладает превосходной биосовместимостью с организмом человека, а потому может использоваться в качестве костного трансплантата.

Кристаллы гидроксиапатита обладают остеокондуктивными свойствами и характеризуются низкой скоростью резорбции, однако они хрупкие и подвергаются разрушению при ударной нагрузке. Этот костно-пластический материал был признан отличным носителем остеоиндуктивных факторов роста и популяций остеогенных клеток.

Двухфазный фосфат кальция образуется в результате смешивания ТКФ и ГАП в различных концентрациях для достижения желаемых механических свойств и скорости поглощения.

Сульфат кальция

Сульфат кальция, широко известный как парижский гипс, был впервые использован в качестве заменителя кости в 1892 году для заполнения трубчатых полостей длинных костей.

Он представлен в форме цемента и гранул: оба продукта сравнительно дешевые, проявляют биосовместимость, биологическую активность, переносимость, характеристики материала-носителя и остеокондуктивность, являются простыми в использовании.

Отмечено, что скорость резорбции сульфата кальции выше, чем образование кости. Были предприняты попытки объединить сульфат кальция с другими материалами в направлении замедления процессов резорбции, с разной успешностью.

Кроме того, этот костный материал обеспечивает минимальную структурную поддержку, недостаточную в тех случаях, когда ожидается повышенная механическая нагрузка.

Сульфат кальция и его модификации широко применяются в имплантологии, при лечении дефектов пародонта и дентоальвеолярной реконструкции.

Полимерные заменители твердых тканей (HTR)

Наиболее важным из полимеров для увеличения костной ткани является полиметилметакрилат — пористый биоматериал, который обладает остеокондуктивными свойствами, высокой прочностью на сжатие и эластичностью, подобной кортикальной костной ткани, но не рассасывающийся.

Высокая температура, которая достигается во время полимеризации, в зависимости от конкретного цементного состава, может вызвать термический некроз кости, нарушение кровообращения и образование мембран на границе раздела кость-цемент.

Биоактивное стекло

Этот имплантат, состоящий из стекла на основе активного силиката, обладает значительно большей прочностью по сравнению с традиционными фосфатами кальция.

Материал способен образовывать прочную связь между с костью хозяина через кристаллы гидроксиапатита — это явление и называется биологической активностью.

Резорбция биоактивного стекла зависит от количества присутствующих компонентов, таких как оксид натрия, оксид кальция, диоксид кремния и фосфор.

Ряд зарубежных исследователей называют биоактивное стекло одним из наиболее перспективных направлений в развитии костно-пластических материалов.

Заключение

За последние десятилетия проведены обширные исследования в области материалов для регенерации костной ткани с целью улучшения их характеристик: механической прочности, молекулярного состава, биосовместимостм и способности к деградации, чтобы они максимально походили на свойства натуральной кости.

Врач должен знать об этих продуктах и их свойствах для достижения наилучшего клинического результата дентальной имплантации у каждого конкретного пациента.

Сегодня наметилась тенденция, что с течением времени синтетические материалы постепенно вытесняют природные продукты человеческого и животного происхождения. Однако в ближайшей перспективе такие материалы, как Остеоматрикс и Биоимплант-ГАП, будут оставаться наиболее сбалансированным вариантом в плане стоимость-эффективность.

Разработка гибридных биокомпозиционных костно-пластических материалов, которые содержат живые клетки, факторы роста и модификаторы экспрессии генов, в комбинации с достижениями в области биохимии и нанотехнологии могут открыть новые горизонты в костной пластике, но это вопрос далекого будущего.

Учитывая, что идеальный материал для восстановления костей до сих пор не получен, потребуются многолетние дорогостоящие усилия для достижения этой цели.