Preview

Травматология и ортопедия России

Расширенный поиск

Характеристика костной ткани при имплантации керамического материала на основе цирконата лантана в эксперименте

https://doi.org/10.21823/2311-2905-0-0-0-

Полный текст:

Аннотация

Введение. Керамика на основе цирконата лантана отличается оптимальными механическими характеристиками, низким коррозионным потенциалом и отсутствием цитотоксичности, поэтому в настоящее время изучается возможность ее применения в качестве остеозамещающего материала.

Цель исследования — определить механические, морфологические, рентгеноспектральные характеристики костной ткани при имплантации керамического материала на основе цирконата лантана.

Материал и методы. Эксперимент проведен на 27 линейных морских свинках, разделенных на 3 группы по 9 животных в каждой: в основной (ЦЛ) группе проводилась имплантация стержней из цирконата лантана, в группе сравнения фиксация производилась аналогичным стержнем из β-ТКФ, в группе нативного контроля (НК) хирургические манипуляции не проводились. Перелом создавался в области дистального метадиафиза бедренной кости методом открытой остеоклазии. Животные выводились из эксперимента через 4, 10 и 25 нед. после его начала. Исследованы особенности костной ткани перифокальной области. Использовали метод одноосного сжатия, метод растровой электронной микроскопии (РЭМ), метод рентгеновского спектрального микроанализа. Статистический анализ проводили с использованием критерия Манна–Уитни.

Результаты. Архитектоника новообразованной кости в группе ЦЛ представляла собой развитую лакунарно-канальцевую сеть, компоненты структуры внеклеточного матрикса ориентированы вдоль векторов функциональной нагрузки кости. Соотношение Са/Р в периимплантной области кости в группе ЦЛ было существенно выше, чем в группах β-ТКФ и НК, что может свидетельствовать о высокой прочности новообразованной кости. Механические испытания показали, что система «цирконат лантана — кость» при одноосном сжатии превышает по прочности неповрежденную костную ткань и имеет лучшие показатели по сравнению с использованием β-ТКФ для армирования повреждения.

Заключение. Синтезированный новый материал на основе цирконата лантана представляется перспективным для использования в травматологии и ортопедии, однако необходимы дополнительные исследования для оптимизации интеграции имплантатов из этого материала в костную ткань. 

Об авторах

М. Ю. Измоденова
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия

студент VI курса, 

г. Екатеринбург



М. В. Гилев
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России; Фгбун «Институт высокотемпературной электрохимии» Уральского отделения РАН
Россия

д-р мед. наук, доцент кафедры травматологии и ортопедии;

заведующий лабораторией медицинского материаловедения и биокерамики, 

г. Екатеринбург



М. В. Ананьев
Фгбун «Институт высокотемпературной электрохимии» Уральского отделения РАН
Россия

д-р хим. наук, директор,

г. Екатеринбург



Д. В. Зайцев
ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»; Фгбун «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения РАН
Россия

д-р физ.-мат. наук, доцент кафедры физики конденсированного состояния и наноразмерных систем, Институт естественных наук и математики;

ведущий научный сотрудник, 

г. Екатеринбург



И. П. Антропова
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России; Фгбун «Институт высокотемпературной электрохимии» Уральского отделения РАН
Россия

д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник ЦНИЛ;

ведущий научный сотрудник, 

г. Екатеринбург



А. С. Фарленков
Фгбун «Институт высокотемпературной электрохимии» Уральского отделения РАН; ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Россия

младший научный сотрудник, отдел электрохимии твердого тела, лаборатория ТОТЭ;

младший научный сотрудник, 

г. Екатеринбург



Е. С. Тропин
Фгбун «Институт высокотемпературной электрохимии» Уральского отделения РАН; ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Россия

младший научный сотрудник, отдел электрохимии твердого тела, лаборатория ТОТЭ;

младший научный сотрудник, 

г. Екатеринбург



Е. А. Волокитина
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой травматологии и ортопедии,

г. Екатеринбург



С. М. Кутепов
ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России
Россия

д-р мед. наук, чл.-кор. РАН, профессор, президент,

г. Екатеринбург



Б. Г. Юшков
Фгбун «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения РАН
Россия

д-р мед. наук, чл.-кор. РАН, профессор, 

г. Екатеринбург



Список литературы

1. Гилев М.В., Зайцев Д.В., Измоденова М.Ю., Киселева Д.В., Волокитина Е.А. Влияние типа остеозамещающего материала на основные механические параметры трабекулярной костной ткани при аугментации импрессионного внутрисуставного перелома. Экспериментальное исследование. Гений ортопедии. 2018;24(4):492-499. doi:10.18019/1028-4427-2018-24-4-492-499.

2. Гилев М.В., Зайцев Д.В., Измоденова М.Ю., Киселева Д.В., Силаев В.И. Сравнительная характеристика методов аттестации деформированной микроструктуры трабекулярной костной ткани. Российский журнал биомеханики. 2019;23(2):242-250. doi: 10.15593/RJBiomech/2019.2.06.

3. Дубров В.Э., Щербаков И.М., Сапрыкина К.А., Кузькин И.А., Зюзин Д.А., Яшин Д.В. Математическое моделирование состояния системы «костьметаллофиксатор» в процессе лечения чрезвертельных переломов бедренной кости. Травматология и ортопедия России. 2019;25(1):113-121. doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-1-113-121.

4. Depprich R., Naujoks C., Ommerborn M., Schwarz F., Kübler N.R., Handschel J. Current findings regarding zirconia implants. Clin Implant Dent Relat Res. 2014;16(1): 124-137. doi: 10.1111/j.1708-8208.2012.00454.x.

5. Bankoğlu Güngör M., Aydın C., Yılmaz H., Gül E.B. An overview of zirconia dental implants: basic properties and clinical application of three cases. J Oral Implantol. 2014;40(4):485-494. doi: 10.1563/AAID-JOI-D-12-00109.

6. Gremillard L., Chevalier J., Martin L., Douillard T., Begand S., Hans K. et al. Sub-surface assessment of hydrothermal ageing in zirconia-containing femoralheads for hip joint applications. Acta Biomater. 2018;68:286-295. doi: 10.1016/j.actbio.2017.12.021.

7. Larsson C. Zirconium dioxide based dental restorations. Studies on clinical performance and fracture behavior. Swed Dent J Suppl. 2011;(213):9-84.

8. Aboushelib M.N. Influence of surface nano-roughness on osseointegration of zirconia implants in rabbit femur heads using selective infiltration etching technique. J Oral Implantol. 2013;39(5):583-590. doi: 10.1563/AAID-JOI-D-11-00075.

9. Larsson C., El Madhoun S., Wennerberg A., Vult von Steyern P. Fracture strength of yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals crowns with different design: an in vitro study. Clin Oral Implants Res. 2012;23(7): 820-826. doi: 10.1111/j.1600-0501.2011.02224.x.

10. Schubert O., Nold E., Obermeier M., Erdelt K., Stimmelmayr M., Beuer F. Load bearing capacity, fracture mode, and wear performance of digitally veneered full-ceramic single crowns. Int J Comput Dent. 2017;20(3):245-262.

11. Miyazaki T., Nakamura T., Matsumura H., Ban S., Kobayashi T. Current status of zirconia restoration. J Prosthodont Res. 2013;57(4):236-261. doi: 10.1186/s12903-019-0838-x.

12. Arena A., Prete F., Rambaldi E., Bignozzi M.C., Monaco C., Di Fiore A. et al. Nanostructured zirconiabased ceramics and composites in dentistry: a stateof-the-art review. Nanomaterials (Basel). 2019;9(10). pii: E1393. doi: 10.3390/nano9101393.

13. Zarone F., Russo S., Sorrentino R. From porcelainfused-to-metal to zirconia: clinical and experimental considerations. Dent Mater. 2011;27(1):83-96. doi: 10.1016/j.dental.2010.10.024.

14. Zhang Y., Lawn B.R. Novel zirconia materials in dentistry. J Dent Res. 2018;97(2):140-147. doi: 10.1177/0022034517737483.

15. Pereira G.K.R., Fraga S., Montagner A.F., Soares F.Z.M., Kleverlaan.CJ., Valandro L.F. The effect of grinding on the mechanical behavior of Y-TZP ceramics: A systematic review and meta-analyses. J Mech Behav Biomed Mater. 2016;63:417-442. doi: 10.1016/j.jmbbm.2016.06.028.

16. Ferrari M., Vichi A., Zarone F. Zirconia abutments and restorations: from laboratory to clinical investigations. Dent Mater. 2015;31(3):e63-76. doi: 10.1016/j.dental.2014.11.015.

17. Manicone P.F., Rossi Iommetti P., Raffaelli L. An overview of zirconia ceramics: basic properties and clinical applications. J Dent. 2007;35(11):819-826.

18. Le M., Papia E., Larsson C. The clinical success of tooth- and implant-supported zirconia-based fixed dental prostheses. A systematic review. J Oral Rehabil. 2015;42(6):467-480. doi: 10.1111/joor.12272.

19. Zarone F., Di Mauro M.I., Ausiello P., Ruggiero G., Sorrentino R. Current status on lithium disilicate and zirconia: a narrative review. BMC Oral Health. 2019;4; 19(1):134.

20. Lawson N.C., Burgess J.O. Dental ceramics: a current review. Compend Contin Educ Dent. 2014;35(3):161-166; quiz 168.

21. Siddiqi A., Khan A.S., Zafar S. Thirty years of translational research in zirconia dental implants: a systematic review of the literature. J Oral Implantol. 2017;43(4):314-325. doi: 10.1563/aaid-joi-D-17-00016.

22. Tabatabaian F. Color in zirconia-based restorations and related factors: literature review. J Prosthodont. 2018;27(2):201-211. doi: 10.1111/jopr.12740.

23. Chen Y.W., Moussi J., Drury J.L., Wataha J.C. Zirconia in biomedical applications. Expert Rev Med Devices. 2016;13(10):945-963.

24. Cavalcanti A.N., Foxton R.M., Watson T.F., Oliveira M.T., Giannini M., Marchi G.M. Y-TZP ceramics: key concepts for clinical application. Oper Dent. 2009;34(3):344-51. doi: 10.2341/08-79.

25. Shahmiri R., Standard O.C., Hart J.N., Sorrell C.C. Optical properties of zirconia ceramics for esthetic dental restorations: a systematic review. J Prosthet Dent. 2018;119(1):36-46. doi: 10.1016/j.prosdent.2017.07.009.

26. Özcan M., Bernasconi M. Adhesion to zirconia used for dental restorations: a systematic review and meta-analysis. J Adhes Dent. 2015;17(1):7-26. doi: 10.3290/j.jad.a33525.

27. Turon-Vinas M., Anglada M. Strength and fracture toughness of zirconia dental ceramics. Dent Mater. 2018;34(3):365-375. doi: 10.1016/j.dental.2017.12.007.

28. Piconi C., Maccauro G. Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials. 1999;20(1):1-25. doi: 10.1111/joor.12272.

29. Gredes T. et al. Comparison of surface modified zirconia implants with commercially available zirconium and titanium implants. Implant Dent. 2014;23(4):1-15.

30. Koutayas S.O., Vagkopoulou T., Pelekanos S., Koidis P., Strub J.R. Zirconia indentistry: part 2. Evidence-based clinical breakthrough. Eur J Esthet Dent. 2009;4(4):348-380.

31. Арутюнов С.Д., Шехтер А.Б., Степанов А.Г. Оценка эффективности остеоинтеграции фрезерованных трансдентальных имплантатов из диоксида циркония по результатам эксперимента invivo. Вестник КазНМУ. 2018;(1):533-535. Arutyunov S.D., Shekhter A.B., Stepanov A.G. doi: 10.1177/0022034517729134.


Для цитирования:


Измоденова М.Ю., Гилев М.В., Ананьев М.В., Зайцев Д.В., Антропова И.П., Фарленков А.С., Тропин Е.С., Волокитина Е.А., Кутепов С.М., Юшков Б.Г. Характеристика костной ткани при имплантации керамического материала на основе цирконата лантана в эксперименте. Травматология и ортопедия России. 0;. https://doi.org/10.21823/2311-2905-0-0-0-

For citation:


Izmodenova M.Yu., Gilev M.V., Ananyev M.V., Zaytsev D.V., Antropova I.P., Farlenkov E.S., Tropin E.S., Volokitina E.A., Kutepov S.M., Yushkov B.G. Bone Tissue Properties after Lanthanum Zirconate Ceramics Implantation: Experimental Study. Traumatology and Orthopedics of Russia. 0;. (In Russ.) https://doi.org/10.21823/2311-2905-0-0-0-

Просмотров: 51


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2311-2905 (Print)
ISSN 2542-0933 (Online)