Зубные имплантаты и нанотрубки диоксида титана

Штифты зубных имплантатов, обычно сделанные из титана, хирургически помещаются в челюстную кость и покрываются искусственным зубным материалом. Такие имплантаты выглядят более натурально и дают более полное ощущение естественных зубов, чем зубные протезы или мосты. В своем большинстве, при лечении зубов, установка и использование зубных имплантатов проходят успешно, но всегда есть небольшой процент проблемных ситуаций, вплоть до необходимости удаления имплантата. Один из ученых Мичиганского Технологического Университета нашел способ свести риск неудачи к нулю, используя нанотехнологии. Зубные имплантаты могут значительно улучшить жизни людей, которые нуждаются в них, но есть две главных проблемы, касающихся их использования. Это инфекции и отделение имплантата от кости (недостаточная остеоинтеграция). После установки хирургического вмешательства практически всегда существует риск возникновения бактериальных инфекций и это может помешать кости нормально зажить вокруг имплантата, желательно использовать различные передовые методики, например, 3d компьютерную томографию зубов, для уменьшения рисков.

Поскольку некоторые части челюстей человека довольно тонкие и хрупкие, замена неудачно установленного имплантата может быть затруднительной. Стоимость имплантатов зачастую довольно высока и она редко покрываются зубной страховкой. Согласно данным недавнего исследования ученые пришли к выводу, что нанотрубки диоксида титана могут уменьшить риск возникновения инфекций, улучшить заживление и продлить срок эксплуатации зубных имплантатов.

Клинический доцент Кортино Сукотжо из Колледжа Стоматологии при Университете Иллинойса в Чикаго (УИЧ) разработал зубной имплантат с поверхностью, сделанной из нанотрубок диоксида титана. Испытания на токсичность показали, что нанотрубки эффективно борются с бактериями и стимулируют рост костных клеток. Исследование продемонстрировало, что костные клетки растут быстрее и прилегают лучше к титану, покрытому нанотрубками диоксида титана, чем к обычной титановой поверхности.

Кроме того, нанотрубки также могут служить системой доставки лекарственных средств. Команда доктора Шокахфэра, в сотрудничестве с Александром Яриным, преподавателем Отделения Машиностроения и Организации Производств в УИЧ, заправила в нанотрубки диоксида титана противовоспалительное лекарственное средство (напроксен натрия) и продемонстрировала, что средство постепенно выделяется после установки имплантата. Такой механизм гарантирует, что лекарство попадет именно туда, где оно необходимо, и это уменьшает риск возможных неприятных побочных эффектов, которые возникают, когда лекарство вводится шприцом или принимается перорально.

Для борьбы с инфекциями нанотрубки диоксида титана также могут быть насыщены наночастицами серебра. Шокахфэр и Крэйг Фридрих, завкафедрой Ричарда и Бонни Роббинс отделения Стабильного Проектирования и Производства в Мичиганском Технологическом Университете, провели совместное исследование, целью которого является разработка ортопедических имплантатов, таких как искусственные бедра, но которое также затрагивает и зубные имплантаты.

По словам авторов исследования, серебро имеет антимикробные свойства и им удалось определить дозу, которая может убить микроорганизмы и при этом не повредить здоровые клетки и ткани. Особенно это может помочь предотвратить возникновение биопленок, огромных колоний бактерий, которые могут покрыть имплантаты и которые очень трудно устранить. Поверхность имплантата, покрытая насыщенными серебром нанотрубками диоксида титана, может предотвратить появление инфекций на протяжении всего срока эксплуатации имплантата.

Шокахфэр и Фридрих получили временный патент и в данный момент работают с двумя больницами, чтобы продолжить разработку технологии, и, в конечном счете, лицензировать ее. Шокахфэр считает, что имплантаты с новой нанотрубчатой поверхностью легко ассимилируются на рынке, так как титановые имплантаты, и зубные и ортопедические, имеют широкое применение в современной медицине. Имплантаты, покрытые нанотрубками диоксида титана, станут достойной альтернативой обычным имплантатам и врачи смогут установить новый имплантат, используя старый метод установки.

Как говорит Шокахфэр, «поверхность из нанотрубок – это прекрасный пример того, как маленькие вещи могут оказывать большое влияние. Изготовление такой поверхности недорогое и легкое в производстве и может значительно улучшить процесс заживления и увеличить его скорость. Можно бороться с инфекциями, добавив антимикробное серебро, или уменьшить воспаление, добавив напроксен натрия. Скорость заживления может быть увеличена до двух раз».