Материалы для медицины. Материалы, предназначенные для вживления в организм, страница 5

Долгое время в ортопедии и зубной технике применялись главным образом металлические протезы. И теперь еще протезы зубов, суставов и длинных костей часто содержат металлы — титан или сплавы хрома и кобальта. Так, в одном из самых современных вариантов постоянных зубных протезов используются титановые штифты, которые вживляются в костную ткань челюстей; на этих штифтах крепятся искусственные зубы.

Металлические протезы жестки и прочны, однако у них есть и потенциальные недостатки. Во-первых, металлические протезы подвержены коррозии, хотя сейчас такие случаи редки. Во-вторых, эти протезы и фиксирующие их цементирующие составы (чаще всего для фиксации служит полимер полиметилметакрилат, ПММА) иногда вызывают местные воспалительные реакции. Кроме того, ионы металла (по крайней мере теоретически) могут поступать в кровоток и вызывать нежелательные реакции.

Более существенный недостаток заключается в том, что металлические протезы по составу и механическим свойствам резко отличаются от тканей организма. Поскольку металлы жестче костной ткани, именно протезы принимают на себя основную часть нагрузки, приложенной к кости. Напряжение кости является стимулом для ее роста, и когда оно «гасПОЛОСКА из углеродсодержащего материала, образованная 10 тыс. волокон, каждое из которых покрыто слоем полилактата. Этот прочный, эластичный и удобный в обращении материал применяется для пластики сухожилий и связок. Через две недели после того, как такая полоска вшивается в поврежденную ткань, полилактат рассасывается и его место занимают клетки, образующие новую соединительную ткань, которая приблизительно через 9—12 мес полностью окружает искусственные волокна. Внизу показано поперечное сечение связки через 11 мес после вживления таких волокон (на снимке они имеют вид трубочек; увеличение х 400).

нет» в протезе, это приводит к резорбции костной ткани и к расшатыванию протеза. Металлические костные протезы обычно редко удерживаются дольше, чем 20 лет, поэтому для протезирования в молодом возрасте они, мягко говоря, не идеальны. Расшатывание протеза можно в какой-то степени уменьшить, сделав его поверхность пористой; тогда костная ткань прорастает в поры и образует одно целое с протезом. К сожалению, это не всегда препятствует потере костной ткани в результате ее резорбции.

В 70-е—8О-е годы некоторые исследователи, стремясь увеличить срок службы костных протезов, пробовали использовать инертные неметаллические материалы. Например, в настоящее время с этой точки зрения изучаются полимеры, упрочненные углеродными волокнами; есть указания на то, что протезы из таких материалов передают напряжение соседним участкам костной ткани, препятствуя тем самым резорбции костей. В ряде лабораторий разработаны «биоактивные» керамические, стеклянные и стекло-керамические материалы, поверхности которых образуют химические связи с окружающей костной тканью и, как полагают, способствуют этим ее росту.

Первыми поверхностно-активными материалами, образующими химические связи с костной тканью, были так называемые биостекла, разработанные Л. Хенчем из Университета шт. Флорида в Гейнсвилле. Они представляют собой стекло, в котором кремний частично заменен на кальций, фосфор и натрий, — элементы, входящие в состав костной ткани. К поверхностно-активным относится также другая группа материалов — керамические материалы на основе фосфата кальция; они тоже образуют связи с костной тканью и широко используются для пластики и протезирования челюстей. Возможно, из всех веществ, используемых для протезирования жестких тканей, именно керамические материалы на основе фосфата кальция являются наиболее биологически совместимыми. Они не вызывают воспалительных реакций и не отторгаются, прочно связываются с костями благодаря, по-видимому, естественным «цементирующим» процессам и не препятствуют минерализации окружающей костной ткани.