На сегодняшний день в мировой литературе о существенных различиях в использовании биоматериалов (мембран и графтов) животного или синтетического происхождения еще не сообщалось. Тем не менее, данные некоторых исследований свидетельствуют, что коллагеновые мембраны обладают рядом функциональных преимуществ.

Целью данного обзора является оценка имеющейся информации о технике направленной регенерации кости с использованием резорбируемых мембран.

В частности, была подчеркнута биосовместимость, иммунологический ответ, тканевая реакция, время резорбции и структурные особенности мембран, которые каждый день применяются в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Техника направленной регенерации кости используется для увеличения альвеолярного отростка у пациентов с атрофией кости перед установкой имплантата.

Для данной техники требуются резорбируемые мембраны и костные трансплантаты.

Мембраны предотвращают инвазию окружающих мягких тканей и позволяют остеогенным клеткам повторно заселять дефекты кости. В свою очередь, костные трансплантаты поддерживают мембраны и приводят к более активному росту остеобластов.

Сегодня для направленной регенерации кости используется несколько типов барьерных мембран, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Любые биоматериалы, как мембраны, так и костные графты, могут быть классифицированы по следующим критериям: биосовместимость (иммунологический ответ), гистологические особенности и способность поддерживать биологическое пространство.

Требования к биоматериалам для направленной регенерации

Мы проанализируем их преимущества и недостатки с использованием фундаментальных параметров, таких как биосовместимость, иммунологический ответ, реакция тканей, время резорбции и гистологические характеристики.

Биосовместимость

Биосовместимость является фундаментальным условием использования биоматериалов. Hartwing (1972) дал определение этому свойству: биоматериал совместим с окружающей тканью, если переход между жизненно важной тканью и материалом напоминает естественные ткани, не вызывает воспаления или иммунологического ответа.

Время резорбции

Резорбируемые материалы должны оставаться на месте до тех пор, пока не восстановится новая костная ткань, что может улучшить остеоинтеграцию имплантата. Использование тех или иных животных продуктов определяет время резорбции биоматериала.

Биологическое пространство

В зависимости от способности создавать и поддерживать биологическое пространство, зарубежные исследователи выделяют три разновидности мембран:

• Обеспечивающие биологическое пространство (полутвердые синтетические мембраны)
• Мембраны, которые не поддерживают биологическое пространство (коллагеновые мембраны)
• Мембраны с ограниченной способностью создавать его (синтетические мембраны)

Резорбируемые мембраны стимулируют регенерацию кости, особенно когда они комбинируются с правильно выбранным костным трансплантатом.

Нерезорбируемые e-PTFE мембраны в стоматологии

С 1982 года, когда впервые была представлена техника направленной регенерации кости, мембрана из растянутого политетрафторэтилена (e-PTFE) считается золотым стандартом материалов с барьерными функциями.

Действительно, этот нерезорбируемый материал обладает всеми характеристиками для направленной регенерации кости, такими как высокая биосовместимость, полноценное покрытие дефекта и стабилизация коагулята.

Тем не менее, такие e-PTFE мембраны имеют определенные ограничения, среди которых необходимость повторной хирургической операции с целью удаления мембраны, а также повышенный риск бактериальной инфекции в процессе манипуляций.

Seibert и Nymann (1990) использовали нерезорбируемые мембраны e-PTFE для увеличения альвеолярного гребня; через 55-90 дней наблюдения кость полностью заполнила дефект.

Urban и его коллеги (2009) успешно использовали e-PTFE мембраны с аутогенными трансплантатами перед имплантацией и продемонстрировали высокую стабильность и достаточную остеоинтеграцию, доказав безопасность и предсказуемость техники вертикальной направленной регенерации костной ткани.

В последнее время изготовлено и испытано множество типов мембран с более низким риском инфекций и контаминации, которые не требуют повторного хирургического вмешательства.

Эти так называемые резорбируемые мембраны, в том числе натуральные коллагеновые мембраны в стоматологии, станут темой следующего раздела.

Резорбируемые мембраны в стоматологии

Был проведен ряд исследований по резорбируемым мембранам для оценки условий, применимых к различным экспериментальным и человеческим моделям.

В частности, Gottlow (1984) показал: достаточное биологическое пространство способствует правильной регенерации кости, в то время как без этого пространства мембрана разрушается и, таким образом, нарушает регенерацию костной ткани.

Созданное и надежно изолированное пространство насыщается остеогенным клетками из окружающей костной ткани и, следовательно, вызывать регенерацию кости.

Этот принцип был подтвержден многочисленными авторами.

Опыт Dahlin (1989) по восстановлению альвеолярных дефектов с использованием или без использования мембран показал, что через 6 недель после обработки мембраной дефекты полностью покрываются новой тканью. В то же время без мембран они обрастали нефункциональной фиброзной тканью.

Подобные результаты были получены Kostopoulos и Karring (1994), которые устанавливали резорбируемые мембраны при восстановлении внутренней поверхности нижней челюсти.

Кроме того, исследования при дефиците костной ткани подчеркнули важность пористости мембран для улучшения остеоинтеграции и васкуляризации тканей вблизи имплантата.

Одним из важнейших условий, которые обеспечивают биосовместимость мембраны, является проницаемость материала для жидкостей организма.

Когда мембраны применяют для регенерации ткани, на первый план выходят дополнительные свойства, такие как окклюзионные свойства клеток и биосовместимость. Эти свойства способствуют стабилизации мембраны, интеграции в мягкие ткани и постепенной деградации в случае резорбируемых мембран.

Резорбируемые мембраны классифицируют на гомологичные (твердая мозговая оболочка человека), гетерологичные мембраны животных и синтетические мембраны.

Мембраны твердой мозговой оболочки человека

Dori и соавторы (2008) указывают, что мембрана твердой мозговой оболочки человека (ТМО) полностью резорбируется после установки. Помимо этических вопросов, а также отсутствия достаточного количества сырья, мембраны ТМО могут быть опасны.

Несмотря на стерилизацию гамма-лучами, инфекционные заболевания, такие как СПИД и болезнь Крейтцфельда-Якоба, могут передаваться с вероятностью от 1: 10000 до 1: 100000.

Коллагеновые мембраны животного происхождения

Коллагеновые мембраны представляют собой биоматериалы, полученные в основном из крупного рогатого скота и состоящие из коллагена типов I и III.

Резорбция этих мембран происходит благодаря активности коллагеназ, которые расщепляют коллаген на две молекулы. Последние денатурируют при температуре 37°C и разлагаются на олигопептиды и аминокислоты ферментами желатиназой и протеиназой.

Время резорбции можно изменить с помощью перекрестного связывания структуры коллагена. Сшивание с глутаральдегидом уменьшает воспалительный ответ и предотвращает деградацию мембран с 30-го дня, поэтому коллагеновые мембраны полезны, когда синтез новой кости зависит от длительного присутствия механического барьера.

Miller (1996) использовал мембраны, связанные азидами и аминами с целью ускорения реабсорбции, но такая модификация усиливала воспалительный ответ.

Другой автор Hyder (1992) заметил, что коллагеновые мембраны начали разрушаться через 21 день, в то время как через 35 дней оставалось всего несколько участков коллагена.

В исследованиях на человеке Van Swol (1993) продемонстрировал, что коллагеновые мембраны из бычьей дермы разлагаются в среднем через 3 месяца.

Исследования Fei и Yang (2008) показали, что новые коллагеновые мембраны из тканей крупного рогатого скота полностью резорбируются по истечении 6 месяцев.

Синтетические мембраны

Синтетические мембраны получают из полимера молочной кислоты (полилактата), а в последнее время также из полигликолевой кислоты и эфиров лимонной кислоты, чтобы снизить скорость резорбции и повысить их пластичность.

Резорбция синтетических мембран проходит через цикл Кребса: гликолевые сополимеры расщепляются на молочную кислоту и пируват, которые непосредственно индуцируются в цикле лимонной кислоты и удаляются с образованием углекислого газа и воды.

Hyder (1992) отметил, что воспалительный инфильтрат, связанный с синтетическими мембранами, меньше, чем при использовании гетерологичных мембран животных.

В то же время Miller (1996) отметил, что синтетические мембраны резорбируются медленно и вызывают более сильный воспалительный ответ по сравнению с коллагеновыми.

Исследование Robert и Frank (1994) показывает, что, благодаря изменению концентрации полимера, мембраны выдерживают около 4 месяцев. Laurel (1994) указал время резорбции между 6 и 12 месяцами, но гидролиз мембраны вызвал небольшое воспаление.

Другие исследования определили время резорбции этого типа мембран около 6 месяцев.

В настоящее время в синтетических мембранах используют различные биорезорбируемые полимеры и сополимеры. Например, поли-DTE-карбонат проявил многообещающие свойства, такие как слабая иммунная реакция и возможность достигать более быстрой, полноценной регенерации костной ткани у животных и человека.

Сополимер полилактата и полигликолевой кислоты (PLLA-PGA) обеспечивает достаточно прочные структурные каркасы для защиты материалов трансплантата. Клиническое применение этих сополимерных мембран может быть полезно для реконструктивных процедур, включая направленную регенерацию кости.

Какую мембрану выбрать?

В современном арсенале для направленной регенерации кости присутствует множество материалов, и необходимо учитывать целый комплекс относительных факторов, таких как место дефекта, хирургическая задача, состояние тканей пациента и др.

С точки зрения науки, результаты и характеристики, демонстрируемые различными биоматериалами, не подтверждают значительных отличий между гетерологичными мембранами животного или синтетического происхождения.

Использование коллагеновых мембран в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, наравне с синтетическими аналогами, может быть оправдано особенностями каждого конкретного клинического случая и экономическими преимуществами.