Среди мембран в стоматологии наиболее широко используется коллагеновая мембрана. Но высокая цена и недостаточная прочность на растяжение во влажном состоянии считаются основными ограничениями для широкого клинического применения.

Синтетические полимеры также предлагаются для технологии направленной регенерации кости. В последние годы за рубежом мембраны на основе шелка рассматривают как наиболее перспективный вариант для НРК.

Несмотря на многообещающие доклинические данные в пользу использования шелковой мембраны, клинические доказательства остаются ограниченными.

Электроспиннинговая шелковая мембрана с большим успехом применялась в клинической практике в роли связывающего материала для кровеносных сосудов. Никаких побочных эффектов, связанных с шелковым швом, не отмечено.

Виды мембран в стоматологии

В последние десятилетия процедуры направленной регенерации кости обычно проводились для восстановления костых дефектов при травмах, а также для аугментации альвеолярного гребня в дентальной имплантации.

В процедуре НРК барьерная мембрана имеет решающее значение для правильной регенерации кости. Она призвана предотвратить врастание фиброзных тканей и сохранить объем для регенерации костной ткани.

Для достижения максимальной регенерации кости мембрана для НРК должна отвечать нескольким требованиям:

• Биосовместимость

• Прочность для поддержания объема

• Предотвращение миграции эпителиальных клеток

• Соответствующее время резорбции

Многие исследования в области тканевой инженерии были направлены на создание идеальной мембраны из различных природных и синтетических источников.

Коллагеновая мембрана и мембрана из вспененного политетрафторэтилена (ePTFE) широко использовались для процедуры НРК за рубежом. Многочисленные исследования с этими мембранами доказали их клиническую ценность.

Однако эти продукты все еще имеют ограничения с точки зрения механических и биологических свойств материала.

Клинические показания для использования мембран существенно расширились. Первоначально они применялись в различных техниках, направленных на увеличение объема костной ткани.

Недавно мембрана была предложена для экстракции третьего моляра нижней челюсти (Corinaldesi, 2011) и хирургии пародонтального лоскута (Cortellini, 2005).

Мембрана для НРК также используется при восстановлении утраченной кости вокруг имплантата (Schwarz, 2010).

Хотя показания для использования стоматологических мембран расширились, ее свойства отстают от быстрорастущих потребностей медицины.

Основным препятствием для широкого клинического применения коллагеновой мембраны считается цена.

Сегодня мы выборочно рассмотрим доступные на рынке разновидности мембран НРК, обсудим их особенности и перспективы применения в будущем.

Коллагеновые мембраны в стоматологии

Коллагеновая мембрана является представителем класса резорбируемых мембран для стоматологии. Структурной основой их служит коллаген, компонент соединительной ткани животных и человека.

Современный ассортимент коллагеновых мембран для направленной регенерации кости:

• Биоматрикс (Конектбиофарм)

• AlloDerm (BioHorizons)

• Biomend (Zimmer Dental)

• OSSiX plus (OraPharma)

• Lyoplant (Braun Melsungen AG)

• Rapiderm (Dalim medical)

• Guidoss (Nibec)

• Bio-Gide (Geistlich)

• Bio-Arm (ACE Surgical Supply Company)

Коллаген демонстрирует отличную биосовместимость и технологичность, поэтому широко применяется в тканевой инженерии. Для производства мембран НРК в основном использовался коллаген I и III типа, полученный от свиней, крупного рогатого скота и человека.

Таким образом, его антигенность приходится уменьшать с помощью специальных химических процессов.

Быстрая деградация является еще одним существенным недостатком коллагеновых материалов.

Чтобы решить проблему быстрой деградации, производителями было проведено сшивание полимера с использованием глутарового альдегида и формальдегида.

В состав материала вводятся ферменты, которые могут контролировать время абсорбции коллагеновой мембраны в течение периода регенерации кости.

Некоторые фиксаторы, такие как глутаровый альдегид, могут быть цитотоксическими (Speer, 1980).

Поверхность коллагеновой мембраны в целом модифицируется для ускорения интеграции ткани.

Коллагеновая мембрана имеет меньшую жесткость по сравнению с нерезорбируемыми аналогами, такими как ePTFE или титановая сетка. Следовательно, способность коллагена поддерживать объем оказывается ниже, чем у ePTFE и титановой сетки (Caffesse, 1994).

Коллагеновую мембрану можно использовать для процедуры аугментации альвеолярного отростка в сочетании с аутогенным блоком костного трансплантата.

Костный трансплантат часто сопровождает применение коллагеновой мембраны во время процедуры НРК.

Риск осложнений при использовании коллагеновой мембраны для направленной регенерации кости считается низким, но преждевременное механическое воздействие на коллагеновую мембрану может вызывать серьезные нарушения регенерации кости (Bornstein, 2007).

Мембраны из синтетических полимеров

Алифатические сложные полиэфиры, такие как полимолочная кислота (PLA), полигликолевая кислота (PGA), поликапролактон и полидиоксанон, также находят применение в производстве мембран для НРК.

Синтетические полимеры традиционно используются для пластинчатых и винтовых систем в ортопедической хирургии.

В стоматологии PLA мембрана впервые использовалась для регенерации тканей пародонта (Daniels, 1994).

Современный ассортимент синтетических мембран для направленной регенерации кости:

• Guidor (Sunstar Americas Inc.)

• Resolut (WL Gore & Associates)

• Atrisorb (Atrix Laboratories)

• Epi-Guide (Kensey Nash Corp)

• Biomesh (Samyang Corp)

Полимер PLA показал более низкую скорость гидролиза в организме человека по сравнению с PGA.

Для нормального разложения полимер PLA в основном комбинируется с полимером PGA в качестве сополимера. Они оба разрушаются в результате ферментативного гидролиза.

В результате появился материал PLGA, который занял лидирующие позиции в производстве мембран для НРК.

Изменение состава PLGA влияет на скорость гидролиза и механическую прочность мембраны.

Синтетические полимерные мембраны меньше вызывают воспалительный процесс при использовании в технике НРК. Кроме того, их можно использовать в качестве носителя для доставки лекарств (Tseng, 2013).

По сравнению с коллагеном, при использовании синтетической полимерной мембраны нет даже теоретической возможности передачи инфекций. Источники сырья никак не ограничивают их производство.

Поскольку большинство синтетических полимеров плохо разлагаются, их удаляют после регенерации. Синтетический полимер обычно инкапсулируется в фиброзную капсулу.

Без включения биоактивных молекул сама синтетическая полимерная мембрана не обладает остеоиндуктивными свойствами. Следовательно, по сравнению с коллагеновой мембраной образование кости протекает хуже.

Среди синтетических полимеров ePTFE чаще применяют в качестве мембраны для НРК.  Мембрана из ePTFE обычно комбинируется с аутогенной костью.

В случаях пластике аутокостью преждевременное воздействие мембраны ePTFE не влияет на клинический результат.

Ассортимент мембран из PTFE и ePTFE:

• Cytoflex (Unicare biomedical)

• Cytoplast TXT200 (Osteogenics biomedical)

• Gore-TEX (W. L. Gore and Associates)

• Open-tex (Purgo)

Немедленная дентальная имплантация после экстракции зубов и аугментация с помощью мембран из ePTFE дают предсказуемые результаты (Becker, 1999).

Однако контаминация мембраны ePTFE показала неблагоприятные результаты. Инфекция является серьезным фактором риска для артериовенозных сосудистых трансплантатов из PTFE (Bachleda, 2010).

Степень бактериального загрязнения мембраны считают показателем долгосрочного успеха процедуры НРК.

Шелковые мембраны

Шелк — биологическая макромолекула, производимая тутовым шелкопрядом Bombyx mori. Шелк длительное время использовался в качестве шовного материала для различных областей медицины.

Фиброин шелка, структурный белок шелкового материала, обладает высокой биосовместимостью и вызывает слабую реакцию на инородное тело (Kundu, 2013).

Фиброин шелка имеет волокнистую структуру, а серицин является адгезивом для фиброина шелка.

Шелковый фиброин изучали в качестве основы для костных трансплантатов, искусственной твердой мозговой оболочки, раневой повязки и сосудистых трансплантатов.

Среди доступных на мировом рынке материалов на основе шелка можно найти искусственную барабанную перепонку.

Шелковый фиброин при имплантации в дефект кости обычно вызывает иммунную реакцию на инородное тело.

Когда фиброин шелка разлагается при кислотной обработке, его молекулярная масса может снизиться до 1 кДа и меньше. Этот низкомолекулярный белок может повышать активность щелочной фосфатазы и синтез коллагена в клетках MG63.

Использование низкомолекулярного протеина шелка в комбинации с фибрином, богатым тромбоцитами, способно активизировать регенерацию кости в доклинических моделях дефекта черепа кролика (Lee, 2010) и модели дефекта периимплантационной зоны (Jang, 2010).

Несмотря на позитивные результаты исследования, до настоящего времени шелковые мембраны в стоматологии не предлагаются на рынке и не одобрены для техники направленной регенерации кости.

Шелковую мембрану производят разными способами, в том числе методом электроспиннинга, техникой литья и простой техникой разделения.

Независимо от способа получения шелковая мембрана для НРК показала благоприятные результаты регенерации кости и вызывала меньше воспалительных осложнений в ходе доклинических исследований.

Шелковая мембрана для стоматологии, полученная путем электроспиннинга, была предложена командой Сеульского национального университета в 2005 году.

Техника электроспиннинга (электропрядения) подходит для массового производства. В ходе клинических испытаний этот продукт продемонстрировал приемлемые результаты.

Однако стоимость закупки и эксплуатации оборудования для электроформования была выше, чем стоимость производства коллагеновой мембраны (данные не приводятся).

Используя технику литья, можно получить прозрачную шелковую мембрану (Song, 2011). Аналогичная методика была применена в ходе изготовления искусственной барабанной перепонки.

По сравнению с группой контроля эта пленочная мембрана показала значительное ускорение образования новой кости. Шелковая мембрана обрастает тонкой фиброзной тканью и характеризуется слабой воспалительной реакцией.

Из недостатков следует отметить, что прозрачная шелковая мембрана для стоматологии очень хрупкая в сухом состоянии. Во влажном виде она обладает очень низким пределом прочности на разрыв.

Поэтому для предотвращения повреждения мембраны при транспортировке и хранении нужна вакуумная упаковка.

Хотя мембрана этого типа стоит на 30-35% меньше доступной коллагеновой мембраны, трудности с обращением могут стать препятствием для ее клинического применения.

Выбор мембраны для направленной регенерации кости

Сегодня наблюдается рост количества пациентов, которым необходима мембрана для направленной регенерации кости.

Однако стоимость использования мембраны остается серьезным препятствием для ее широкого применения.