RU2624364C1 - Method for dental implant parts manufacture - Google Patents
Method for dental implant parts manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624364C1 RU2624364C1 RU2016109659A RU2016109659A RU2624364C1 RU 2624364 C1 RU2624364 C1 RU 2624364C1 RU 2016109659 A RU2016109659 A RU 2016109659A RU 2016109659 A RU2016109659 A RU 2016109659A RU 2624364 C1 RU2624364 C1 RU 2624364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- implant
- zirconium
- solution
- ultrasound
- capsule
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
- A61C8/0012—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy
- A61C8/0013—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy with a surface layer, coating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C13/00—Dental prostheses; Making same
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении каркаса протеза с различным количеством искусственных зубов в условиях стоматологических клиник и зуботехнических лабораторий.The invention relates to medicine, in particular to orthopedic dentistry, and can be used in the manufacture of a prosthesis frame with a different number of artificial teeth in dental clinics and dental laboratories.
В современной медицине успех хирургического лечения костных патологий челюстно-лицевой области и опорно-двигательного аппарата с применением имплантатов во многом зависит от протекания процессов регенерации костной ткани. Данные процессы нередко развиваются в условиях инфицирования имплантационной зоны и наличия очагов хронической инфекции, а также на фоне нарушенной микроциркуляции крови и образования кровяных сгустков. При этом в течение многих лет наиболее эффективным методом устранения подобных биологических явлений считалось применение местной антибиотиковой терапии и других веществ, ограничивающих деятельность патогенных микроорганизмов и нормализующих кровоснабжение в зоне имплантации. Применение имплантатов с покрытием, обладающим лечебным воздействием, а также бактерицидными и антикоагулянтными свойствами позволяет оптимизировать процесс репаративного остеогенеза за счет обеспечения направленного биомедицинского действия на биоструктуры, ускоряющего остеоинтеграцию имплантатов и повышающего эффективность их приживления в организме. Однако существующие способы нанесения такого покрытия отличаются сложностью технологического процесса, необходимостью применения специального дорогостоящего оборудования, а также низкой технико-экономической эффективностью изготовления имплантатов. Кроме этого формируемое пленочное покрытие не обеспечивает эффективного лечебного воздействия на окружающие биоструктуры из-за трудности проникновения наносимого раствора на всю глубину пор и впадин поверхности имплантата.In modern medicine, the success of surgical treatment of bone pathologies of the maxillofacial region and the musculoskeletal system with the use of implants largely depends on the processes of bone tissue regeneration. These processes often develop in conditions of infection of the implantation zone and the presence of foci of chronic infection, as well as against the background of impaired microcirculation of blood and the formation of blood clots. Moreover, for many years, the use of local antibiotic therapy and other substances that limit the activity of pathogenic microorganisms and normalize blood supply in the implantation zone has been considered the most effective method of eliminating such biological phenomena. The use of implants with a coating having a therapeutic effect, as well as bactericidal and anticoagulant properties, allows to optimize the process of reparative osteogenesis by providing directed biomedical action on biostructures, accelerating the osseointegration of implants and increasing the efficiency of their engraftment in the body. However, the existing methods for applying such a coating are distinguished by the complexity of the technological process, the need to use special expensive equipment, as well as the low technical and economic efficiency of manufacturing implants. In addition, the formed film coating does not provide an effective therapeutic effect on the surrounding biostructures due to the difficulty of penetration of the applied solution to the entire depth of the pores and depressions of the implant surface.
Известны способы изготовления имплантатов из титана и его сплавов и нанесения на них биосовместимого покрытия с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами [1, 2]. Однако данные способы обеспечивают формирование твердофазного (оксидного) покрытия и не позволяют получить пленочное покрытие на основе жидкофазных лекарственных препаратов, создающих необходимое медикаментозное воздействие на биоструктуры, либо биологически совместимых растворов, содержащих микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами.Known methods of manufacturing implants from titanium and its alloys and applying a biocompatible coating on them with bactericidal and anticoagulant properties [1, 2]. However, these methods provide the formation of a solid-phase (oxide) coating and do not allow to obtain a film coating based on liquid-phase drugs that create the necessary drug effect on biostructures, or biologically compatible solutions containing microparticles of elements with bactericidal and anticoagulant properties.
Известен способ [3], в котором покрытие, представляющее тот или иной лекарственный препарат (обезболивающее средство, антибиотик и т.п.), наносится на металлическую поверхность изделия в один или несколько слоев и удерживается на ней с помощью биологически совместимых клеевых составов.The known method [3], in which a coating representing a particular drug (anesthetic, antibiotic, etc.) is applied to the metal surface of the product in one or more layers and is held on it using biocompatible adhesive compositions.
Недостатком таких твердофазных лекарственных покрытий является повышенная длительность рассасывания препарата в окружающих имплантат биосредах, что обусловливает снижение эффективности лечебного воздействия, высокая интенсивность которого необходима на ранней, наиболее опасной стадии имплантации.The disadvantage of such solid-phase drug coatings is the increased duration of resorption of the drug in the biological media surrounding the implant, which leads to a decrease in the effectiveness of the therapeutic effect, the high intensity of which is necessary at the early, most dangerous stage of implantation.
Общим недостатком рассмотренных технических решений [1-3] является отсутствие возможности нанесения пленочных покрытий на основе жидкофазных лекарственных препаратов либо биологически совместимых растворов, содержащих микрочастицы элементов с биомедицинскими свойствами - противомикробной способностью тромборезистентностью.A common drawback of the considered technical solutions [1-3] is the lack of the possibility of applying film coatings based on liquid-phase drugs or biologically compatible solutions containing microparticles of elements with biomedical properties - the antimicrobial ability of thrombotic resistance.
Известен способ изготовления имплантатов [4], который заключается в том, что нанесение слоя раствора требуемого лекарственного средства на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты осуществляется путем вращения объема раствора вокруг имплантата, в результате чего за счет действия возникающих в жидкости вихревых струй с центростремительными силами, пропорциональными квадрату скорости вращения раствора, его плотности и радиусу вращения, раствор проникает в поры и углубления поверхности имплантата, заполняя их и покрывая всю поверхность жидкофазной пленкой.A known method of manufacturing implants [4], which consists in applying a layer of a solution of the desired drug to surface-porous and rough implants by rotating the volume of the solution around the implant, resulting in the action of centripetal vortex jets arising in the liquid, proportional to the square of the solution rotation speed, its density and radius of rotation, the solution penetrates the pores and recesses of the implant surface, filling them and covering the entire surface xnost liquid-phase film.
Недостатками способа является его сложность, так как для его реализации нужно иметь высокооборотистый электродвигатель, достаточно большой объем емкости, для того чтобы внутри него закрепить имплантат и крыльчатку.The disadvantages of the method is its complexity, since for its implementation it is necessary to have a high-speed electric motor, a sufficiently large volume of the tank in order to fix the implant and the impeller inside it.
По данным поисковых исследований научно-технической и патентной литературы более близких по сути решений авторами не выявлено. Известны только способы введения жидких лекарственных средств и остеостимуляторов в зону имплантации путем инъекций либо через специальные канюлированные отверстия в имплантате [5].According to search research of scientific, technical and patent literature, the authors have not found any solutions that are closer in essence. Only known methods of introducing liquid drugs and osteostimulants into the implantation zone by injection or through special cannulated holes in the implant [5].
Наиболее близким к заявляемому является способ, описанный в [6]. В соответствии со способом-прототипом на зубном имплантате, изготовленном из циркония, создают поверхностный слой из гидроксида циркония с более низкой твердостью, чем твердость основы, путем облучения имплантата лазерным излучением в воздухе, содержащем влагу.Closest to the claimed is the method described in [6]. In accordance with the prototype method, a zirconium hydroxide surface layer with a lower hardness than the base hardness is created on a dental implant made of zirconium by irradiating the implant with laser radiation in air containing moisture.
Недостатками способа-прототипа является неравномерное облучение поверхности имплантата лазерным лучом, что не позволяет обеспечить однородность физических свойств всей поверхности имплантата, что отрицательно сказывается на его качестве.The disadvantages of the prototype method is the uneven irradiation of the implant surface with a laser beam, which does not ensure uniformity of the physical properties of the entire implant surface, which negatively affects its quality.
Кроме того, для образования равномерного гидроксидного слоя на поверхности циркониевой основы, из которой изготовлен имплантат, обязательным условием является наличие влаги вблизи облучаемой поверхности имплантата. В реальности же относительная влажность воздуха постоянно меняется, что может приводить к значительному разбросу свойств образованного на имплантате слоя гидроксида циркония, что также ухудшает качество имплантатов.In addition, for the formation of a uniform hydroxide layer on the surface of the zirconium base from which the implant is made, a prerequisite is the presence of moisture near the irradiated surface of the implant. In reality, the relative air humidity is constantly changing, which can lead to a significant scatter in the properties of the zirconium hydroxide layer formed on the implant, which also impairs the quality of the implants.
Еще одним недостатком способа-прототипа является отсутствие на поверхности в порах и микротрещинах имплантата слоя раствора лекарственного средства, придающего высокие свойства по биосовместимости и биологической стабильности по отношению к живым тканям пациента, а также требуемого для эффективного срастания имплантата с альвеолярной костью пациента.Another disadvantage of the prototype method is the absence of a layer of a drug solution on the surface in the pores and microcracks of the implant, which imparts high biocompatibility and biological stability properties to the living tissues of the patient, as well as required for effective implant fusion with the patient’s alveolar bone.
Задача изобретения состоит в создании поверхностного слоя на имплантате, обладающего меньшей твердостью, чем твердость альвеолярной кости пациента, и в нанесении в поры, микротрещины и поверхность имплантата прочно сцепленной с указанной поверхностью пленки лекарственного жидкофазного покрытия с медикаментозным лечебным воздействием.The objective of the invention is to create a surface layer on the implant having a lower hardness than the hardness of the patient’s alveolar bone, and to apply a film of a medicinal liquid-phase coating with drug treatment to the pores, microcracks and the surface of the implant.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления зубного имплантата из циркония, включающем этап выполнения поверхностного слоя из гидроксида циркония с более низкой твердостью, чем твердость циркониевой основы, путем облучения поверхности имплантата лазерным излучением, причем перед лазерным облучением имплантат закрепляют на торце вращающегося вала электродвигателя, и в процессе облучения равномерно вращают под лучом лазера с частотой 0,5-0,4 Гц в течение 40-60 с, при этом в процессе облучения имплантата его поверхность непрерывно обрабатывают водяным паром, затем по истечении указанного времени перед установкой имплантата пациенту на поверхность имплантата в его поры и микротрещины наносят лекарственное покрытие путем помещения имплантата в капсулу, которую герметизируют, заполняют ее лекарственным раствором или биологически совместимым раствором, содержащим твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами, затем после заполнения капсулы упомянутым раствором в ней возбуждают ультразвуковые колебания, частота которых лежит выше частоты порога кавитации в диапазоне от 20 кГц до 100 кГц, а интенсивность упомянутого ультразвука лежит в области стабильной кавитации от 1,5 Вт/см2 до 2,5 Вт/см2, затем по истечении 3-5 минут генерацию ультразвуковых колебаний прекращают, раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.This object is achieved in that in a method for manufacturing a dental implant made of zirconium, comprising the step of performing a surface layer of zirconium hydroxide with a lower hardness than the hardness of a zirconium base, by irradiating the implant surface with laser radiation, and before the laser irradiation, the implant is fixed on the end of the rotating motor shaft , and during the irradiation process they uniformly rotate under the laser beam with a frequency of 0.5-0.4 Hz for 40-60 s, while during the irradiation of the implant its surface continuously treated with water vapor, then after a specified time before installing the implant, the patient is coated with a drug coating on the surface of the implant in its pores and microcracks by placing the implant in a capsule, which is sealed, filled with a medicinal solution or a biocompatible solution containing solid microparticles of elements with bactericidal and anticoagulant properties, then after filling the capsule with said solution, ultrasonic vibrations are excited in it, the frequency of which x lies above the frequency of the cavitation threshold in the range from 20 kHz to 100 kHz and the intensity of said ultrasound is in stable cavitation of 1.5 W / cm 2 to 2.5 W / cm 2, then after 3-5 minutes of ultrasonic generation oscillations are stopped, the solution from the capsule is drained, and the implant with the applied liquid-phase film is removed from the container and installed in a preformed bone channel.
Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и фиг. 2.The proposed method is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.
На фиг. 1 введены следующие обозначения: 1 - имплантат; 2 - луч лазера; 3 - лазер; 4 - вал двигателя; 5 - двигатель; 6 - паропровод; 7 - камера.In FIG. 1 the following notation is introduced: 1 - implant; 2 - laser beam; 3 - laser; 4 - motor shaft; 5 - engine; 6 - steam line; 7 - camera.
Устройство для нанесения лекарственного покрытия (фиг. 2) содержит капсулу 8, крышку 9, зажимы 10, крепежные детали 11, шарнир 12, уплотнительную манжету 13, ультразвуковой излучатель 14, генератор ультразвука 15, вентиль 16.A device for applying a medicinal coating (Fig. 2) contains a capsule 8, a cover 9,
Способ осуществляют следующим образом (фиг. 1). The method is as follows (Fig. 1).
Имплантат 1 закрепляют на торце вала 4 двигателя 5 и помещают в камеру 7. К имплантату 1 через паропровод 6 подводят водяной пар. Включают двигатель 5 и лазер 3. Двигатель 5 начинает работать и приводит во вращение вал 4, на торце которого закреплен имплантат 1. Поверхность имплантата 1 под воздействием лазерного луча 2 равномерно разогревается, а водяной пар под действием лазерного облучения и повышенной температуры образует положительные ионы водорода и отрицательно заряженные ионы гидроксильной группы. Под воздействием повышенной температуры, создаваемой лазерным излучением цирконий, на основе которого изготовлен имплантат, начинает активно взаимодействовать с отрицательно заряженными ионами гидроксильных групп водяного пара. В результате указанного взаимодействия поверхность имплантата покрывается слоем гидроксида циркония, который имеет значительно меньшую твердость, чем твердость циркониевой основы имплантата. При этом, если облучать поверхность имплантата, равномерно вращая его с частотой 0,5-0,4 Гц в течение 40-60 с, то слой гидроксида циркония равномерно покрывает обрабатываемую поверхность имплантата и его твердость становится меньше твердости альвеолярной кости, что в значительной мере способствует вживлению имплантата в указанную кость пациента. Кроме того, на разогретом лазерным лучом слое гидроксида циркония при взаимодействии его с водяным паром образуется множество пор и микротрещин, которые используются в дальнейшей обработке имплантата, для образования в указанных полостях и на поверхности имплантата прочного лекарственного слоя. Для обработки поверхности имплантата лекарственным препаратом его после облучения извлекают из камеры 7 и помещают в капсулу 8 (фиг. 2) и заливают в капсулу биологический раствор. После заливки раствора в капсулу 8 закрывают крышку 9 и с помощью зажимов 10, закрепленных на шарнирах 12, и крепежных деталей 11 и уплотнительной манжеты 13 герметизируют капсулу 8. После чего включают ультразвуковой генератор 15 и при помощи излучателя ультразвука 14 в биологическом растворе, находящемся в капсуле 8, генерируют ультразвуковые колебания. По истечении 3-5 минут генератор ультразвука 15 отключают, открывают вентиль 16 и сливают из капсулы 8 биологический раствор в накопительную емкость. После чего имплантат 1 с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.The
Сущность завершающей операции изготовления имплантата заключается в том, что под действием ультразвука происходит дегазация биологической жидкости, молекулы упомянутой жидкости располагаются упорядоченно на твердой основе имплантата, проникают в микротрещины и поры на поверхности имплантата, в результате чего на его поверхности, в порах и капиллярах образуется однородная пленка из биологического материала. При этом адгезионная прочность пленки биологического материала увеличивается на (50÷60)% за счет усиления прочности сцепления, обусловленного его дегазацией и глубинным проникновением в поверхностный слой имплантата под действие ультразвука.The essence of the final implant manufacturing operation is that, under the action of ultrasound, the biological fluid is degassed, the molecules of this fluid are arranged in an orderly manner on the solid base of the implant, penetrate microcracks and pores on the surface of the implant, as a result of which a uniform, pore and capillary surface is formed film of biological material. In this case, the adhesive strength of the film of biological material increases by (50 ÷ 60)% due to the strengthening of the adhesion due to its degassing and deep penetration into the surface layer of the implant under the action of ultrasound.
Процесс ультразвуковой обработки биологической жидкости и имплантата представляет собой комплекс проявлений: капиллярное впитывание, сорбционные явления, диффузные процессы, определяющие насыщение биологическим составом пропитываемого пористого материала имплантата, осмос, перемещение биологической жидкости вглубь пористого тела имплантата под действием градиента давления.The process of ultrasonic treatment of a biological fluid and an implant is a complex of manifestations: capillary absorption, sorption phenomena, diffuse processes that determine the saturation with a biological composition of the impregnated porous material of the implant, osmosis, the movement of biological fluid deep into the porous body of the implant under the influence of a pressure gradient.
По своей физической природе ультразвук представляет собой упругие волны и в этом он не отличается от звука.By its physical nature, ultrasound is an elastic wave, and in this it does not differ from sound.
Принято считать, что к ультразвуковому диапазону относятся частоты, находящиеся в диапазоне от 20 кГц до 1 ГГц. Частоты, находящиеся в диапазоне от 16 кГц до 20 кГц, относятся к слышимому звуку.It is generally accepted that the ultrasonic range includes frequencies in the range from 20 kHz to 1 GHz. Frequencies ranging from 16 kHz to 20 kHz relate to audible sound.
Частоты, лежащие ниже 16 кГц, относятся к инфразвуку, а частоты, лежащие выше 1 ГГц, называют гиперзвуком.Frequencies below 16 kHz are infrasound, and frequencies above 1 GHz are called hypersound.
Область частот ультразвука можно подразделить на три подобласти:The frequency range of ultrasound can be divided into three subregions:
ультразвук низких частот (2×104-105 гц) - УНЧ;low frequency ultrasound (2 × 10 4 -10 5 Hz) - ULF;
ультразвук средних частот (105-107 гц) - УСЧ;ultrasound of medium frequencies (10 5 -10 7 Hz) - USCH;
ультразвук высоких частот (107-109 гц) - УЗВЧ.ultrasound of high frequencies (10 7 -10 9 Hz) - UHF.
В жидких средах под действием ультразвука возникает и протекает специфический физический процесс - ультразвуковая кавитация, обеспечивающий максимальные энергетические воздействия на частицы шунгита.In liquid media, under the action of ultrasound, a specific physical process arises and proceeds - ultrasonic cavitation, which provides maximum energy effects on shungite particles.
В ультразвуковой волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко захлопываются после перехода в область повышенного давления, порождая сильные гидродинамические возмущения в биологической жидкости и в порах имплантата, за счет чего значительно усиливается эффект проникновения упомянутой жидкости в микротрещины и поры имплантата.During the half-periods of rarefaction, cavitation bubbles arise in the ultrasonic wave, which sharply collapse after the transition to the high-pressure region, generating strong hydrodynamic disturbances in the biological fluid and in the pores of the implant, which significantly enhances the effect of the penetration of the mentioned fluid into microcracks and pores of the implant.
Кавитация производится за счет чередующихся волн высокого и низкого давления, образуемых звуком высокой частоты (ультразвуком).Cavitation is carried out due to alternating waves of high and low pressure formed by high-frequency sound (ultrasound).
Ультразвуковая кавитация - основной инициатор физико-химических процессов, возникающих в жидкости под действием ультразвука, и, в частности, процессов осмоса и капиллярных эффектов.Ultrasonic cavitation is the main initiator of the physicochemical processes that occur in liquids under the influence of ultrasound, and, in particular, the processes of osmosis and capillary effects.
Кавитационные явления в той или иной среде возникают только при превышении ультразвуком порога кавитации.Cavitation phenomena in a given medium arise only when the ultrasound exceeds the cavitation threshold.
Порогом кавитации называется интенсивность ультразвука, ниже которой не наблюдаются кавитационные явления. Порог кавитации зависит от параметров, характеризующих как ультразвук, так и саму жидкость.The cavitation threshold is the intensity of ultrasound, below which cavitation phenomena are not observed. The cavitation threshold depends on the parameters characterizing both ultrasound and the liquid itself.
Для жидкостей пороги кавитации возрастают с увеличением частоты ультразвука и уменьшением времени воздействия.For liquids, the cavitation thresholds increase with increasing ultrasound frequency and decreasing exposure time.
При частотах выше 20 кГц порог нестабильной кавитации находится в диапазоне от 0,3 Вт/см2 до 1 Вт/см2.At frequencies above 20 kHz, the threshold for unstable cavitation is in the range from 0.3 W / cm 2 to 1 W / cm 2 .
Дальнейшее повышение интенсивности до 1,5 Вт/см2 приводит к нарушению линейности колебаний стенок пузырьков. Начинается стадия стабильной кавитации. Диапазон интенсивностей стабильной кавитации лежит в области от 1,5 Вт/см2 до 2,5 Вт/см2. Пузырек сам становится источником ультразвука колебаний. На его поверхности возникают волны, микротоки, электрические разряды.A further increase in intensity to 1.5 W / cm 2 leads to a violation of the linearity of the oscillations of the walls of the bubbles. The stage of stable cavitation begins. The range of intensities of stable cavitation lies in the range from 1.5 W / cm 2 to 2.5 W / cm 2 . The bubble itself becomes a source of ultrasound vibrations. On its surface there are waves, microcurrents, electric discharges.
Увеличение интенсивности ультразвука за величину 2,5 Вт/см2 приводит вновь к стадии нестабильной кавитации.An increase in ultrasound intensity beyond 2.5 W / cm 2 again leads to the stage of unstable cavitation.
В заявляемом способе наиболее эффективно использовать диапазон интенсивностей стабильной кавитации, который лежит в области от 1,5 Вт/см2 до 2,5 Вт/см2.In the inventive method, it is most effective to use the range of intensities of stable cavitation, which lies in the region from 1.5 W / cm 2 to 2.5 W / cm 2 .
Именно в этом диапазоне частот и мощностей ультразвука биологическая жидкость, омывая поверхность имплантата и проникая в его поры, способствует более полному заполнению пор и капилляров в имплантате, обеспечивая более высокую адгезию биологической жидкости к поверхности имплантата и поверхности пор.It is in this range of frequencies and powers of ultrasound that biological fluid, washing the surface of the implant and penetrating into its pores, contributes to a more complete filling of the pores and capillaries in the implant, providing higher adhesion of the biological fluid to the surface of the implant and the surface of the pores.
Диапазон времени облучения ультразвуком биологической жидкости в течение 3-5 минут обусловлено выбран из прагматических соображений, так как указанного времени, с одной стороны, достаточно для создания полного заполнения биологической жидкостью пор и капилляров имплантата. С другой стороны, увеличивать время озвучивания биологической жидкости за 5 минут нецелесообразно, так как это снижает производительность процесса. При реализации заявляемого способа с помощью ультразвука обеспечивается эффективное проникновение раствора на всю глубину пор и впадин поверхности имплантата с полным их заполнением и образованием на поверхности пленочного покрытия. На поверхности имплантата образуется жидкофазная пленка, удерживаемая за счет высокой смачиваемости пористой и шероховатой поверхности.The time range of ultrasonic irradiation of a biological fluid for 3-5 minutes is determined by pragmatic considerations, since the indicated time, on the one hand, is sufficient to create a complete filling of pores and capillaries of the implant with biological fluid. On the other hand, it is impractical to increase the sonication time of the biological fluid in 5 minutes, as this reduces the productivity of the process. When implementing the proposed method using ultrasound, the effective penetration of the solution to the entire depth of the pores and depressions of the implant surface with their full filling and the formation of a film coating on the surface is ensured. A liquid-phase film is formed on the surface of the implant, which is held due to the high wettability of the porous and rough surfaces.
Пример конкретного выполнения Concrete example
Изготовленный каркас зубного имплантата 2 был выполнен из циркония. Нижняя часть (дистальный конец) зубного имплантата 1 была выполнена в виде сужающегося книзу усеченного конуса. На указанном конусе была выполнена самонарезающая резьба, что обеспечивает возможность непосредственного ввинчивания имплантата 1 в высверленное отверстие в альвеолярной кости. Каркас зубного имплантата 1 (фиг. 1) закрепляли зажимом на торце оси 4, размещенной в камере 7. Предварительно было установлено, что наилучшие результаты при обработке лазерным лучом части поверхности зубного имплантата, соединенной с альвеолярной костью, достигаются в том случае, если длина волны луча лазера лежит в диапазоне (914÷1342) нм. В связи с этим нами был использован твердотельный лазер 3 с диодной накачкой на основе кристалла ванадата, легированного неодимом, активные элементы которого Nd:YVO с основной длиной волны и составляет 1064 нм. При облучении поверхности имплантата 1 лазерным лучом поверхность указанного имплантата непрерывно обрабатывали водяным паром, подаваемым на имплантат 1 через паропровод 6. При облучении поверхности имплантата 1 лазерным лучом 2 имплантат равномерно вращали валом 4 электродвигателя 5 с частотой 0,4-0,5 Гц в течение 40-60 с. Выбор частоты вращения имплантата и времени его облучения был продиктован прагматическими соображениями. При частоте вращения ниже чем 0,4 Гц удлиняется процесс обработки поверхности, при частотах больше 0,5 Гц может нарушит.ся равномерность разогрева поверхности и возникать температурная неоднородность. Аналогичными соображениями был обусловлен и выбор времени облучения.The fabricated
После обработки поверхности циркониевого имплантата 1 лазерным лучом 2 исследовались характеристики его поверхности. Исследования с помощью электронной микроскопии поверхности имплантата 1, обработанной лазерным лучом, показали, что она, по сравнению с необработанной поверхностью имеет многочисленные микротрещины и поры и состоит, в основном, из гидроксида циркония. Поверхности необработанных и обработанных лазерным облучением образцов имплантатов исследовали на твердость по методу Виккерса. Количественным показателем твердости по Виккерсу является число твердости (HV). В результате двух измерений твердости по Виккерсу необработанного лучом лазера образца имплантата, выполненного только из циркониевой основы, были получены значения 998 (HV) и 1129 (HV). В отличие от этого, твердость по Виккерсу облученной поверхности образцов имплантата, в котором поверхностный слой состоял из гидроксида циркония, составила 336 (HV) и 328 (HV). Таким образом, обработанная поверхность зубного имплантата примерно в 1,5 менее твердая, чем альвеолярная кость, твердость которой по Виккерсу обычно составляет 500 (HV).After processing the surface of the
После исследования характеристик поверхности имплантат 1 помещали в капсулу 8, заливали в нее лекарственный препарат или биологически совместимый раствор, содержащий твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами и закрывали крышку 9 с помощью зажимов 10, закрепленных на шарнирах 12. При помощи крепежных деталей 11 и уплотнительной манжеты 13 герметизировали капсулу 8. Включали генератор ультразвука 15. Излучатель ультразвука 14 генерировал ультразвук при средней мощности Р=2 Вт/см2 и средней частоте ультразвука f=50 кГц. При этих значениях продолжительность обработки имплантата и биологического раствора составила t=4 мин=240 сек. По истечении указанного времени открывали вентиль 16 и сливали биологический раствор из капсулы 8 в накопительную емкость. После чего имплантат 1 с нанесенной жидкофазной пленкой извлекали из емкости и устанавливали в предварительно сформированный костный канал.After studying the surface characteristics, the
Полученное данным способом пленочное жидкофазное покрытие обеспечивает наилучшее медикаментозное лечебное воздействие по сравнению с твердофазным лекарственным покрытием за счет более интенсивного действия препарата в наиболее опасный период имплантации, составляющий 1-2 недели. По окончании этого срока препарат полностью рассасывается в окружающих биоструктурах, раневые процессы в тканях нормализуются, происходит эффективная остеоинтеграция имплантата.The liquid-phase film coating obtained by this method provides the best drug therapeutic effect compared to solid-phase drug coating due to the more intense action of the drug in the most dangerous period of implantation, which is 1-2 weeks. At the end of this period, the drug is completely absorbed in the surrounding biostructures, wound processes in the tissues are normalized, and effective implant osseointegration occurs.
Предложенный способ характеризуется технологической простотой, позволяет наносить пленочное жидкофазное покрытие на имплантаты, выполняемые из любых биосовместимых металлических и керамических материалов, на шероховатые имплантаты без твердофазного покрытия и имеющие поверхностно-пористое покрытие для удержания слоя жидкого вещества. Кроме этого способ позволяет использовать для нанесения пленочного покрытия любые, применяемые в имплантологии жидкофазные лекарственные препараты (антибиотики, обезболивающие средства и т.п.), различные биологически совместимые растворы, содержащие твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами (Cu, Ag, La и др.), а также комбинированные растворы, включающие лекарственные средства и микрочастицы элементов с противомикробной и антикоагуляционной способностью для комплексного медикаментозного воздействия на биоструктуры и повышения эффективности приживления имплантатов.The proposed method is characterized by technological simplicity, allows applying a liquid-phase film coating to implants made of any biocompatible metal and ceramic materials, to rough implants without a solid-phase coating and having a surface-porous coating to hold a layer of liquid substance. In addition, the method allows the use of any liquid-phase drugs used in implantology (antibiotics, painkillers, etc.), various biologically compatible solutions containing solid microparticles of elements with bactericidal and anticoagulant properties (Cu, Ag, La and etc.), as well as combined solutions, including drugs and microparticles of elements with antimicrobial and anticoagulation ability for complex drug exposure I'm on biostructures and improve implant engraftment.
Положительный эффект (снижение трудоемкости формирования покрытия, технологическая простота процесса) достигается за счет нанесения на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты пленки жидкого раствора с необходимыми лечебными и биомедицинскими свойствами путем создания при помощи ультразвука градиентов давления между раствором и порами капиллярами имплантата. При этом не требуется использование специализированного технически сложного оборудования, дополнительных технологических операций по подготовке поверхности для нанесения лекарственного покрытия, выполнения специальных конструктивных элементов имплантатов для удержания покрытия, применения дорогостоящих биосовместимых клеевых составов для закрепления твердофазного лекарственного препарата.A positive effect (reducing the complexity of coating formation, technological simplicity of the process) is achieved by applying a film of a liquid solution to the surface-porous and rough implants with the necessary therapeutic and biomedical properties by creating pressure gradients between the solution and the pores of the implant capillaries using ultrasound. It does not require the use of specialized technically sophisticated equipment, additional technological operations to prepare the surface for applying the drug coating, the implementation of special structural elements of the implants to hold the coating, the use of expensive biocompatible adhesive compositions for fixing the solid-phase drug.
Полученное данным способом пленочное жидкофазное покрытие обеспечивает наилучшее медикаментозное лечебное воздействие по сравнению с твердофазным лекарственным покрытием за счет более интенсивного действия препарата в наиболее опасный период имплантации, составляющий 1-2 недели. По окончании этого срока препарат полностью рассасывается в окружающих биоструктурах, раневые процессы в тканях нормализуются, происходит эффективная остеоинтеграция имплантата.The liquid-phase film coating obtained by this method provides the best drug therapeutic effect compared to solid-phase drug coating due to the more intense action of the drug in the most dangerous period of implantation, which is 1-2 weeks. At the end of this period, the drug is completely absorbed in the surrounding biostructures, wound processes in the tissues are normalized, and effective implant osseointegration occurs.
Предложенный способ позволяет наносить пленочное жидкофазное покрытие на имплантаты, выполняемые из любых биосовместимых металлических и керамических материалов, на шероховатые имплантаты без твердофазного покрытия и имеющие поверхностно-пористое покрытие для удержания слоя жидкого вещества. Кроме этого способ позволяет использовать для нанесения пленочного покрытия любые, применяемые в имплантологии жидкофазные лекарственные препараты (антибиотики, обезболивающие средства и т.п.), различные биологически совместимые растворы, содержащие твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами (Cu, Ag, La и др.), а также комбинированные растворы, включающие лекарственные средства и микрочастицы элементов с противомикробной и антикоагуляционной способностью для комплексного медикаментозного воздействия на биоструктуры и повышения эффективности приживления имплантатов.The proposed method allows to apply a liquid-phase film coating to implants made of any biocompatible metal and ceramic materials, to rough implants without a solid-phase coating and having a surface-porous coating to hold a layer of liquid substance. In addition, the method allows the use of any liquid-phase drugs used in implantology (antibiotics, painkillers, etc.), various biologically compatible solutions containing solid microparticles of elements with bactericidal and anticoagulant properties (Cu, Ag, La and etc.), as well as combined solutions, including drugs and microparticles of elements with antimicrobial and anticoagulation ability for complex drug exposure I'm on biostructures and improve implant engraftment.
Положительный эффект (снижение трудоемкости формирования покрытия, технологическая простота процесса) достигается за счет нанесения на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты пленки жидкого раствора с необходимыми лечебными и биомедицинскими свойствами путем создания градиентов давления между раствором и порами капиллярами имплантата. При этом не требуется для удержания покрытия применения дорогостоящих биосовместимых клеевых составов для закрепления твердофазного лекарственного препарата.A positive effect (reducing the complexity of coating formation, technological simplicity of the process) is achieved by applying a film of a liquid solution to the surface-porous and rough implants with the necessary therapeutic and biomedical properties by creating pressure gradients between the solution and the pores of the implant capillaries. At the same time, it is not required to retain the coating of the use of expensive biocompatible adhesive compositions for fixing the solid-phase drug.
По сравнению с прототипом, заявляемый способ позволяет создать на поверхности имплантата, выполненного из циркония, тонкий слой гидроксида циркония, который имеет меньшую твердость, чем альвеолярная кость пациента. На образованном слое имплантата под действием лазерного облучения и паров воды создаются многочисленные микротрещины и поры, в которые под воздействием ультразвука проникают частицы лекарственного препарата или частицы биологически совместимого раствора, содержащего твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами. Все перечисленное выше позволяет улучшить биосовместимость имплантата с тканями пациентов, уменьшить время и качество срастания имплантата с костными тканями пациентов, исключить отторжение имплантата.Compared with the prototype, the inventive method allows you to create on the surface of the implant made of zirconium, a thin layer of zirconium hydroxide, which has a lower hardness than the patient’s alveolar bone. Numerous microcracks and pores are created on the formed implant layer under the action of laser irradiation and water vapor, into which particles of a drug or particles of a biocompatible solution containing solid microparticles of elements with bactericidal and anticoagulant properties penetrate under the influence of ultrasound. All of the above allows us to improve the biocompatibility of the implant with the patient’s tissues, reduce the time and quality of implant fusion with the patient’s bone tissues, and eliminate implant rejection.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ на изобретение №2361623. Покрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его получения / Родионов И.В., Бутовский К.Г., Серянов Ю.В. Опубл. 20.07.2009.1. RF patent for the invention No. 2361623. Coating on an implant made of titanium and its alloys and the method for its preparation / Rodionov I.V., Butovsky K.G., Seryanov Yu.V. Publ. 07/20/2009.
2. Родионов И.В. Лантаносодержащие оксидные покрытия на имплантатах для травматологии и ортопедии / Сб. трудов XV Междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Томск: Изд-во ТПУ, 2009. Т. 1. С. 57.2. Rodionov I.V. Lanthanum-containing oxide coatings on implants for traumatology and orthopedics / Sat. Proceedings of the XV Int. scientific and practical. conf. students, graduate students and young scientists "Modern Engineering and Technology." Tomsk: TPU Publishing House, 2009.V. 1.P. 57.
3. Патент РФ на изобретение №2234880. Инструмент для остеосинтеза / Леонов Б.И., Султанов ТА., Лазовский Е.А., Костыря Е.А., Демин С.В. Опубл. 27.08.2004.3. RF patent for the invention No. 2234880. Instrument for osteosynthesis / Leonov B.I., Sultanov T.A., Lazovsky E.A., Kostyrya E.A., Demin S.V. Publ. 08/27/2004.
4. Патент РФ 2414870 Способ нанесения пленочного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты / Родионов И.В., Бутовский К.Г. - Опубл.: 27.03.2011.4. RF patent 2414870 A method of applying a film coating on surface-porous and rough implants / Rodionov IV, Butovsky K.G. - Published: 03/27/2011.
5. Патент РФ на изобретение №2264795. Способ чрескостного остеосинтеза и устройство для его осуществления / Кашанский Ю.Б., Бесаев Г.М и др.5. RF patent for the invention No. 2264795. The method of transosseous osteosynthesis and device for its implementation / Kashansky Yu.B., Bessaev G.M. and others.
6. Патент РФ на изобретение №2471451, публикация патента 10.01.2013 (прототип).6. RF patent for the invention No. 2471451, publication of the patent January 10, 2013 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109659A RU2624364C1 (en) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Method for dental implant parts manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016109659A RU2624364C1 (en) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Method for dental implant parts manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2624364C1 true RU2624364C1 (en) | 2017-07-03 |
Family
ID=59312717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016109659A RU2624364C1 (en) | 2016-03-17 | 2016-03-17 | Method for dental implant parts manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624364C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1416118A1 (en) * | 1986-03-24 | 1988-08-15 | Днепропетровский медицинский институт | Tooth implant |
| RU2313307C2 (en) * | 2002-07-19 | 2007-12-27 | Астра Тек АБ | Implant and method for treating implant's surface |
| US20120237895A1 (en) * | 2009-12-10 | 2012-09-20 | Yugen Kaisha Seista | Ultrasonic scaler tip |
-
2016
- 2016-03-17 RU RU2016109659A patent/RU2624364C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1416118A1 (en) * | 1986-03-24 | 1988-08-15 | Днепропетровский медицинский институт | Tooth implant |
| RU2313307C2 (en) * | 2002-07-19 | 2007-12-27 | Астра Тек АБ | Implant and method for treating implant's surface |
| US20120237895A1 (en) * | 2009-12-10 | 2012-09-20 | Yugen Kaisha Seista | Ultrasonic scaler tip |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6678464B2 (en) | Dental and medical treatments and procedures | |
| KR100814355B1 (en) | Method for producing a titanate oxide implant and titanate oxide implant produced by the method | |
| RU2624364C1 (en) | Method for dental implant parts manufacture | |
| RU2414870C1 (en) | Method of application of film coating on surface-porous and rough implants | |
| RU2630883C1 (en) | Method for dental implant parts manufacture from zirconium | |
| RU2613909C1 (en) | Method for film coating application on surface porous and rough implants | |
| Chan et al. | Engineered 3D-Printable Nanohydroxyapatite Biocomposites with Cold Plasma-Tailored Surface Features to Boost Osseointegration | |
| Azhim et al. | The impact of acoustic intensity on solution parameters and decellularization using sonication treatment | |
| RU2712642C1 (en) | Method for making a dental osteointegrated implant | |
| Solovyev et al. | Ultrasound Treatment of Infected Wounds: Situation and Perspectives | |
| RU2624366C1 (en) | Method for dental osteointegrable implant manufacture | |
| Litvinov et al. | Optimization of technologies for manufacture of demineralized bone implants for drug release | |
| RU2708235C1 (en) | Method for producing bioimplant based on sterile de-organized bone matrix | |
| Khan et al. | Biophysical therapy using the pulsating electromagnetic field as adjunctive therapy for implant osseointegration–A review | |
| RU2616897C1 (en) | Method for film coating application on surface porous and rough implants | |
| Savrasov et al. | The development of ultrasound technologies in medicine | |
| RU2126691C1 (en) | Method of cleaning and sterilizing of medical instruments | |
| Shakya et al. | Rapid bone induction of cortical bone treated with ultrasonic demineralization in acidic electrolyzed water | |
| RU2300324C1 (en) | Method for preventing implantation metastasing at surgical treatment of tumors | |
| RU2603325C1 (en) | Device for activation of reparative osteogenesis | |
| Mathews et al. | Effect of photobiomodulation on osseointegration and bone—A review | |
| RU2004128685A (en) | METHOD FOR TREATING DIABETIC FOOT SYNDROME | |
| RU2790116C1 (en) | Device for distant ozone/no-ultrasound treatment of purulent wounds | |
| IL127967A (en) | Irrigation solution for use in ultrasound energy assisted surgery | |
| Luqman et al. | Tikrit Journal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190318 |