Какие элементы не входят в состав гидроксиапатита. Новости стоматологии - гидроксиапатит защищает зубы от кариеса. Зубная паста "Президент"

И игл, сферолитов , реже отмечаются короткостолбчатые, тупо-пирамидальные или таблитчатые по {0001} кристаллы. Агрегаты массивные, зернистые до плотных, также в виде волокнистых корок.

Под п. тр. с трудом сплавляется по краям. Растворим в HCl и HNO 3 .

Гидроксилапатит как биоминерал

До 50 вес.% костей состоят из специфической формы гидроксиапатита (известен как костная ткань ). Гидроксиапатит является основным минеральным компонентом зубной эмали и дентина (нестехиометрический гидроксилапатит с кристаллами в форме пластин размерами 40х20х5 нм и осью "с" кристаллической структуры, лежащей в плоскости кристалла). Кристаллы гидроксилапатита находятся в небольших кальцификатах живых организмов (в шишковидной железе и других органах). Также входит в состав патогенных биоминералов (зубных, слюнных, почечных камней и др.).
Актуально создание биоматериалов на основе гидроксилапатита для замены поврежденной костной ткани и тд. Он часто используется в качестве наполнителя вместо ампутированной кости или в качестве покрытия для содействия костного врастания в протез имплантатов (на многие другие фазы, пусть и с аналогичным или даже идентичным химический составом, организм реагирует совсем по-другому). Показано, что не только химический состав, но и морфология синтетических кристаллов гидроксилапатита является важной характеристикой, определяющей отклик организма на чужеродный материал (Puleo D.A., Nanci A., 1999).

Гидроксилапатит (англ. APATITE-(CaOH)) - C a 5 (P O 4) 3 (O H )

КЛАССИФИКАЦИЯ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Перевод на другие языки

Зубная эмаль – это внешняя защитная оболочка коронковой части зубов. Это самая твёрдая ткань человеческого организма, которая на 97% состоит из кристаллов гидроксиапатита. В структуре эмали также присутствует небольшое количество воды (2-3 %) и органических веществ (1-2 %).

Деминерализация эмали – это утрата из эмали зубов минералов и солей, в первую очередь солей кальция. Процесс деминерализации начинается при длительном контакте эмали с кислотами, которые выделяются живущими во рту бактериями. Постоянное употребление продуктов с высоким содержанием углеводов и плохая гигиена полости рта способствуют отложению зубного налета, в котором эти бактерии живут и размножаются. Если не удалять налет вовремя, деминерализация эмали продолжается, приводя через какое-то время к появлению меловидного пятна, а затем и к появлению кариеса.

На стадии белого пятна кариес обратим. Предпринятые вовремя меры по укреплению эмали способствуют уменьшению и даже полному исчезновению пятна. Укрепление эмали (реминерализация) - это насыщение эмали недостающими минералами, способствующее ее восстановлению и повышению устойчивости к кислотам. Оно может осуществляться как в кабинете стоматолога, так и в домашних условиях.

Показания к укреплению эмали

• Наличие кариеса.
• Детский возраст.
• Беременность и период грудного вскармливания.
• Начальная стадия кариеса (стадия белого пятна).
• Повышенная чувствительность зубов.
• Периоды до и после отбеливания зубов.
• Наличие установленных ортодонтических конструкций (брекет-систем).

Способы укрепления эмали

Другой эффективный способ укрепления эмали, - реминерализация с помощью медицинского нано-гидроксиапатита (nano"mHAP"), идентичного по составу главному компоненту зубной эмали и дентина. Медицинский нано-гидроксиапатит используется в качестве компонента зубных паст, регулярное применение которых, способствует восстановлению и укреплению эмали. Встраиваясь в кристаллическую решетку зубной эмали, медицинский гидроксиапатит запечатывает микротрещины, снижает чувствительность зубов и устраняет кариес на стадии белого пятна. Этот уникальный компонент содержится в пастах Apadent , Apagard , Biorepair , Miradent и др.

Укрепить эмаль и предотвратить кариес можно также с помощью средств, содержащих аморфный кальций фосфат . Взаимодействуя со слюной и гидроксиапатитом, он образует на поверхности зубов биопленку, которая защищает эмаль от вредного воздействия кислот. Также благодаря этой пленке биодоступный кальций проникает в эмаль – происходит ее реминерализация. Аморфный кальций фосфат является главным действующим компонентом паст GC Tooth Mousse и Mi Paste Plus , которые используются как зубной крем – наносятся на поверхность эмали на несколько минут. Этот препарат нельзя применять пациентам с непереносимостью белков молока, так как аморфный кальций фосфат извлекается из казеина коровьего молока.

Новейшим способом укрепления эмали стало использование теобромина – экстракта какао-бобов. Эффективность теобромина в укреплении эмали основана на способности этого вещества стимулировать образование собственных кристаллов гидроксиапатита, в результате чего эмаль становится более кислотоустойчивой. Укрепляющие зубные пасты с теобромином выпускаются компанией Theodent и относятся к косметике класса «люкс».

Hydroxyapatite SP-1 - минерал природного происхождения, ячейка его кристалла включает в себя две молекулы.

Примерно 70% твердого основного вещества кости образовано неорганическими соединениями, главным компонентом которых является неорганический минерал гидроксиапатит. Лишенный примесей, он является основным минералом в составе зубной эмали и дентина.

Гидроксиапатит является основным минералом костной ткани и твердых тканей зуба. Керамика на его основе не вызывает реакции отторжения и способна активно связываться со здоровой костной тканью. Благодаря этим свойствам, гидроксиапатит может успешно использоваться при восстановлении поврежденных костей, а также в составе биоактивного слоя для лучшего врастания имплантата.

Обменные реакции на поверхности зуба

Белизна наших зубов зависит от цвета дентина, именуемого еще цветом «слоновой кости». Дентин - это обызвествленная ткань зуба, образующая его основную массу и определяющая его форму. Поверх дентина располагается эмаль - самая твердая ткань организма, защищающая дентин и пульпу зуба от воздействия внешних факторов. Красота наших зубов зависит от состояния эмали. Эмаль здорового зуба полупрозрачна, ее цвет приближен к истинному цвету слоновой кости. Когда эмаль покрывается зубным налетом и пятнами, подвергается резкому механическому воздействию, а также в результате нарушения равновесия между процессами деминерализации и реминерализации, поверхность зуба становится матовой и мутной, а сам зуб нуждается в профессиональном лечении.

Основная составляющая дентина (70%) и эмали (97%)– гидроксиапатит - это биологический фосфат кальция и третий по объему компонент нашего организма (после воды и коллагена). Человеческая слюна, в состав которой входит большое количество ионов кальция и фосфат ионов, является своего рода насыщенным раствором гидроксиапатита. Она защищает зубы, нейтрализуя кислоты зубного налета, и восполняет потерю минералов при деминерализации.

После попадания сахара в полость рта бактерии, находящиеся в зубном налёте, превращают сахар в кислоту, а pH налета резко снижается. Пока этот показатель остается в кислотном диапазоне, и жидкости налета недонасыщены по сравнению с минералами зуба, кислоты, произведенные бактериями, диффундируют сквозь налет и внутрь зуба, вымывая кальций и фосфор из эмали. Происходит деминерализация.

Между периодами образования кислот щелочные буферы, присутствующие в слюне, диффундируют в налет и нейтрализуют присутствующие кислоты, что приостанавливает потерю кальция и фосфора. Происходит реминерализация.

Реминерализация происходит между периодами деминерализации.

Деминерализация

Реминерализация

В идеале, когда эти процессы, протекающие на зубной поверхности, находятся в динамическом равновесии, потери минералов не происходит.

Но при избыточном образовании налета, пониженном слюноотделении, приеме пищи, богатой углеводами, баланс полностью смещается в сторону деминерализации. Как следствие, происходит разрушение зуба.

Известно, что на ранней стадии деминерализации, или стадии «белого пятна», развитие кариеса можно предотвратить засчет своевременного поступления необходимого количества минералов.

В итоге формируются полноценные ткани зуба, стабилизирующие дальнейшее развитие заболевания и его осложнения.

Инновация на рынке средств по уходу за полостью рта

В 1970 году для удовлетворения потребностей населения компания Sangi Co., Ltd разработала реминерализующую зубную пасту, содержащую наночастицы гидроксиапатита. Впервые ее производство было запущено в 1980 домом Apagard, продажи составили свыше 50 миллионов тюбиков. Затем были проведены расширенные лабораторные испытания активных ингредиентов зубной пасты, после чего в 1993 году гидроксиапатит одобрили в Японии в качестве антикариесного агента. Его назвали медицинским гидроксиапатитом, чтобы отличать от других видов гидроксиапатита (стоматологических абразивов).

Размеры частиц гидроксиапатита, производимого компанией Sangi, измерялись в нанометрах (преимущественно 100 nm и выше). В 2003 г усовершенствованная технология получения гидроксиапатита позволила получать гидроксиапатит с частицами меньшего размера (20-80 nm)

Лабораторные тесты продемонстрировали их большую реминерализующую способность в отношении зубной эмали. (1 нанометр = 0,000001 миллиметра)

Реминерализующие зубные пасты и продукты по уходу за полостью рта c медицинским наногидроксиапатитом, разработанные компанией Sangi, подразделяются на два основных вида:

Товары для широкого потребителя , продаваемые в аптеках под маркой Apagard® .

Продукты для профессионального ухода, выпускаемые под маркой Renamel® исключительно для дантистов. Они включают средства для восстановления эмали после лечения After-PMTC® Finishing Paste и After Bleach® Enamel Conditioner, а также высококлассную реминерализирующую зубную пасту Apagard Renamel® для домашнего использования.

В 1993 году, рассматривая дополнительные возможности применения нанокристаллического медицинского гидроксиапатита (нано мГАП) в качестве антикариесного агента, японские специалисты открыли три его основные функции:

Способствует удалению налета

Адгезия к частицам зубного налета с последующим его удалением

Нано мГАП обладает высокой способностью связываться с белками. Во время чистки щеткой он «прилипает» к бактериям и частицам налета, облегчая его смывание и удаление из полости рта.

Восстанавливает гладкость эмали

Восстановление микротрещин на поверхности эмали

Нано мГАП действует идентично пломбе, «замуровывая» маленькие ямки и фиссуры, образующиеся на поверхности эмали. В результате эмаль приобретает блеск, становится гладкой и более устойчивой к воздействию бактерий зубного налета и образованию пятен.

Восполняет потерю минералов

Реминерализация деминерализованных участков внутреннего слоя эмали (начальная стадия кариеса)

Нано мГАП обеспечивает минералами те зоны под поверхностью эмали, где произошла их потеря (так называемая стадия белого пятна при образующемся кариесе). Благодаря этому, эмаль возвращает свою первоначальную плотность и полупрозрачность, защищая зубы от разрушения.

Нанокристаллический мГАП не обладает абразивными свойствами и биосовместим с тканью зубов. Он не только помогает удалить зубной налет, но и обеспечивает приток минералов к слоям эмали, восстанавливая в них микроскопические повреждения. Благодаря этому, эмаль снова становится плотной и гладкой, обеспечивая зубам красоту и эстетичный вид.

Знакомство с компанией Sangi

Впервые Sangi проявил серьезный интерес к гидроксиапатиту после получения от NASA в 1970 году патента на его использование. Третий основной компонент нашего организма после воды и коллагена, гидроксиапатит широко используется в медицине и стоматологической практике, благодаря отличной биосовместимости. Как материал, восстанавливающий костную ткань, он применяется в стоматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии при пересадке костей и вживлении имплантатов. Гидроксиапатит добавляется также в парфюмерно-косметические и пищевые изделия, преимущественно в зубные пасты.

На сегодняшний день средства по уходу за полостью рта - основной источник доходов компании, хотя гидроксиапатит входит и во многие другие выпускаемые ими продукты: пищевые добавки, косметические ингридиенты, а также адсорбенты для хроматографического анализа и других исследований.

Приоритетное направление их деятельности - разработка продуктов. И вот уже более 30 лет компания Sangi сосредотачивает свое внимание на научных исследованиях и разработках, тщательно оберегая свой патент. В их распоряжении - более 70 одобренных патентов, касающихся разных сфер применения, еще около сотни находится на стадии рассмотрения в Японии и других странах. В настоящий момент компания Sangi является крупнейшим производителем гидроксиапатита в мире.

Минерализованные ткани, к которым относятся костная ткань, дентин, клеточный и бесклеточный цемент и эмаль зуба, характери- зуются высоким содержанием минерального компонента, главной составной частью которого являются фосфорнокислые соли кальция.

3.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ

Образование и распад минерального компонента в этих тканях тесно связан с обменом кальция и фосфора в организме. В межклеточном матриксе минерализованных тканей происходит депонирование кальция, который выполняет также структурную функцию. В клетках кальций исполняет роль вторичного посредника в механизмах внутриклеточного переноса сигналов.

Особенностью всех минерализованных тканей, за исключением эмали и бесклеточного цемента, является малое количество клеток с длинными отростками, а большой межклеточный матрикс заполнен минералами. В белках матрикса формируются центры кристаллизации для формирования кристаллов минерального компонента - апатитов. Эмаль и бесклеточный цемент зубов образуются из эктодермы, а остальные минерализованные ткани из стволовых клеток мезодермы. Насыщенность минеральными соединениями зависит от вида твёрдой ткани, топографической локализацией внутри ткани, возраста и экологических условий.

Все минерализованные ткани различаются по содержанию воды, минеральных и органических соединений (табл. 3.1).

В эмали по сравнению с другими твёрдыми тканями определяется наиболее высокая концентрация кальция и фосфатов, и количество этих минералов снижается в направлении от поверхности к эмалеводентинной границе. В дентине, наряду с ионами кальция и фосфатов, определяется достаточно высокая концентрация магния и натрия. Наименьшее количество кальция и фосфатов присутствует в костной ткани и цементе (табл. 3.2).

В состав твёрдых тканей зубов и костей входят соли HPO 4 2- , или PO 4 3- . Ортофосфаты кальция могут быть в форме однозамещен-

Таблица 3.1

Процентное распределение воды, неорганических и органических веществ

в минерализованных тканях

Таблица 3.2

Химический состав минерализованных тканей

ных (H 2 PO 4-), двузамещенных (HPO 4 2-) или фосфат ионов (PO 4 3-). Пирофосфаты встречаются только в зубных камнях и костной ткани. В растворах ион пирофосфата оказывает существенный эффект на кристаллизацию некоторых ортофосфатов кальция, что выражается в регуляции величины кристаллов.

Характеристика кристаллов

Большинство фосфорно-кальциевых солей кристаллизуются с образованием кристаллов разной величины и формы в зависимости от входящих элементов (табл. 3.3). Кристаллы присутствуют не только в минерализованных тканях, но и способны образовываться в других тканях в виде патологических образований.

Расположение атомов и молекул в кристалле можно исследовать при помощи рентгеноструктурного анализа кристаллических реше- ток. Как правило, частички располагаются в кристалле симметрично; их называют элементарными ячейками кристалла. Сеточка, образуемая ячейками, называется матрицей кристалла. Имеется 7 разных

Таблица 3.3

Кристаллические образования, присутствующие в различных тканях

В минерализованных тканях животного мира преобладают апатиты. Они имеют общую формулу Ca 10 (PO 4) 6 X 2 , где X представлен анионами фтора или гидроксильной группой (OH -).

Гидроксиапатит (гидроксилапатит) - основной кристалл мине- рализованных тканей; составляет 95-97% в эмали зуба, 70-75% в дентине и 60-70% в костной ткани. Формула гидроксиапатита - Са 10 (PO 4) 6 (ОН) 2 . В этом случае молярное соотношение Са/Р (кальциево-фосфатный коэффициент) равно 1,67. Решётка гидроксиапатита имеет гексагональную структуру (рис. 3.1, А). Гидроксильные группы расположены вдоль гексагональной оси, тогда как фосфатные группы, имеющие наибольшие размеры по сравнению с ионами кальция и гидроксилами, распределяются как равнобедренные треугольники вокруг гексагональной оси. Между кристаллами имеются микропространства, заполненные водой (рис. 3.1, Б). Гидроксиапатиты являются

Рис. 3.1. Гидроксиапатит:

А - гексагональная форма молекулы гидроксиапатита; Б - расположение

кристаллов гидроксиапатита в эмали зуба.

довольно устойчивыми соединениями и имеют очень стабильную ионную решётку, в которой ионы плотно упакованы и удерживаются за счёт электростатических сил. Сила связи прямо пропорциональна величине заряда ионов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Гидроксиапатит электронейтрален. Если в структуре гидроксиапатита содержится 8 ионов кальция, то кристалл приобретает отрицательный заряд. Он может заряжаться и положительно, если количество ионов кальция достигает 12. Такие кристаллы обладают реакционной способностью, возникает поверхностная электро- химическая неуравновешенность и они становятся неустойчивыми.

Гидроксиапатиты легко обмениваются с окружающей средой, в результате чего в их составе могут появляться другие ионы (табл. 3.4). Наиболее часто встречаются следующие варианты обмена ионов: Са 2+ замещается катионами Sr 2+ , Ba 2+ , Mo 2+ , реже Mg 2+ , Pb 2+ .

Катионы Ca 2+ поверхностного слоя кристаллов, могут на короткое

время замещаться катионами К + , Na + .

PO 4 3- обменивается с НРО 4 2- , СО 3 2- .

ОН - замещается анионами галогенов Cl - , F - , I - , Br - .

Элементы кристаллической решётки апатитов могут обмениваться с ионами раствора, окружающего кристалл и изменяться за счёт ионов, находящихся в этом растворе. В живых системах это свойство апатитов делает их высокочувствительными к ионному составу крови и межклеточной жидкости. В свою очередь, ионный состав крови и межклеточной жидкости зависит от характера пищи и потребляемой воды. Сам процесс обмена элементов кристаллической решётки протекает в несколько этапов с разной скоростью.

Обмен ионов в кристаллической решётке гидроксиапатита изменяет его свойства, в том числе прочность, и существенно влияет на размеры кристаллов (рис. 3.2).

Некоторые ионы (К + , Cl -) в течение несколькольких минут путём диффузии из окружающей биологической жидкости заходят в гидрат-

Таблица 3.4

Замещаемые и замещающие ионы и молекулы в составе апатитов

Рис. 3.2. Размеры кристаллов различных апатитов .

ный слой гидроксиапатита, а затем также легко его покидают. Другие ионы (Na + , F -) легко проникают в гидратную оболочку и, не задерживаясь, встраиваются в поверхностные слои криста лла. Проникновение ионов Са 2+ , PO 4 3- , СО 3 2- , Sr 2+ , F - в поверхность кристаллов гидроксиапатита из гидратного слоя происходит очень медленно, в течение нескольких часов. Только немногие ионы: Са 2+ , PO 4 3- , СО 3 2- , Sr 2+ , F - встраиваются вглубь ионной решётки. Это может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев. Преимущественным фак- тором, определяющим возможность замены, является размер атома. Схожесть в зарядах имеет второстепенное значение. Такой принцип замены носит название изоморфного замещения. Тем не менее, в ходе такого замещения поддерживается общее распределение зарядов по

принципу: Сa 10 х(HPO 4)х(PO 4) 6 х(OH) 2 х, где 0<х<1. Потеря Ca 2+ частич- -+ но компенсируется потерей OH и частично H , присоединённых к

фосфату.

В кислой среде ионы кальция способны замещаться протонами по

схеме:

Это замещение несовершенно, поскольку протоны во много раз меньше катиона кальция.

Такое замещение приводит к разрушению кристалла гидроксиапатита в кислой среде.

Фторапатиты Ca 10 (PO 4) 6 F 2 наиболее стабильные из всех апатитов. Они широко распространены в природе и прежде всего как почвенные минералы. Кристаллы фторапатита имеют гексагональную форму. В водной среде реакция взаимодействия фтора с фосфатами кальция зависит от концентрации фтора. Если она сравнительно невысока (до 500 мг/л), то образуются кристаллы фторапатита:

Фтор резко уменьшает растворимость гидроксиапатитов в кислой среде.

При высоких концентрациях фтора (>2 г/л) кристаллы не образуются:

Заболевание, развивающееся при избыточной концентрации фтора в воде и почве, зубах и костях в период формирования костного скелета и зубных зачатков назывется флюорозом.

Карбонатный апатит содержит в своем составе несколько процентов карбоната или гидрокарбоната. Процесс минерализации биологических апатитов в значительной степени определяется присутствием и локализацией карбонатных ионов в кристаллической решётке. Карбонатные радикалы СО 3 2- могут замещать как ОН - (А-узел), так и РО 4 3- (В-узел) в решётке гидроксиапатита. Например, около 4% апатита эмали зуба составляют карбонатные группы, которые замещают как фосфатные, так и гидроксильные ионы в пропорции 9:1 соответственно. Подобная ситуация характерна и для других гидроксиапатитов естественного происхождения. Условно химическая формула карбонированного гидроксиапатита может быть записана в виде Ca 10 [(PO 4) 6 -x(CO 3)x][(OH) 2 -2y(CO 3)y], где х характеризует В-замещение, а у - А-замещение. Для гидроксиапатита эмали зуба x =0,039, y =0,001. Карбонат уменьшает кристалличность апатита и делает его

более аморфным и хрупким. Чаще всего фосфат-анионы апатитов замещаются ионами НСО 3- по схеме:

Интенсивность замены зависит от числа образующихся гидрокарбонатов. В организме постоянно происходят реакции декарбоксилирования, и образующиеся молекулы СО 2 взаимодействуют с молекулами Н 2 O. Анионы НСО 3 - образуются в реакции, катализируемой карбоангидразой, и замещают фосфат-анионы.

Карбонатные апатиты более характерны для костной ткани. В тканях зуба они образуются в непосредственной близости от эма- лево-дентинной границы за счёт продукции анионов НСО 3 - одонтобластами. Возможно образование молекул НСО 3- за счёт активного метаболизма аэробной микрофлоры зубного налёта. Образующееся количество НСО 3- в этих участках может превышать PO 4 3- , что способствует образованию карбонатного апатита в поверхностных слоях эмали. Накопление карбонатапатита свыше 3-4% от общей массы гидроксиапатита повышает кариесвосприимчивость эмали. С возрастом количество карбонатных апатитов увеличивается.

Стронциевый апатит . В кристаллической решётке апатитов Sr 2+ может вытеснять или заменять вакантные места для Ca 2+ .

Это приводит к нарушению структуры кристаллов. В Забайкалье, вдоль берегов небольшой реки Уров, описано заболевание, получившее название «уровская» болезнь. Оно сопровождается поражением костного скелета, уменьшением конечностей у людей и у животных. В местности, загрязненной радионуклидами, неблагоприятное значение стронциевого апатита для организма человека связано с возможностью депонирования радиоактивного стронция.

Магниевый апатит образуется при замещении Ca 2+ на ионы Mg 2+ .

Органические вещества минерализованных тканей в основном представлены белками, а также углеводами и липидами.

3.2. БЕЛКИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА

МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ МЕЗЕНХИМНОГО

ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Белки минерализованных тканей составляют основу для прикрепления минералов и определяют процессы минерализации. Особенностью всех белков минерализованных тканей является наличие остатков фосфосерина, глутамата и аспартата, которые способны связывать Ca 2+ и таким образом участвовать в образовании кристаллов апатита на начальном этапе. Второй особенностью является присутствие углеводов и последовательности аминокислотных остатков арг-гли-асп в первичной структуре белков, что обеспечивает их связывание с клетками или с белками, формирующими межклеточный матрикс.

Часть белков встречается в межклеточном матриксе большинства минерализованных тканей. Это белки адгезии, кальций-связывающие белки, протеолитические ферменты, факторы роста. Другие белки со специальными свойствами присущи только данной ткани и связаны с определёнными процессами, характерными для этого типа ткани.

Остеонектин - гликопротеин, присутствующий в большом количестве в минерализованной ткани. Белок синтезируется остеобластами, фибробластами, одонтобластами и в небольшом количестве хондроцитами и эндотелиальными клетками. В N-концевой области остеонектина располагается большое количество отрицательно заряженных аминокислот. В сформированной α-спирали на N-концевой области имеется до 12 участков связывания Ca 2+ , входящего в состав гидроксиапатита. Через углеводный компонент остеонектин связывается с коллагеном I типа. Таким образом, остеонектин обеспечивает взаимодействие компонентов матрикса. Он также регулирует пролиферацию клеток и принимает участие во многих процессах на этапе развития и созревания минерализованных тканей.

Остеопонтин - белок с мол. массой ~32 000 кДа, содержит несколько повторов, богатых аспарагиновой кислотой, которые придают остеопонтину способность связываться с кристаллами гидроксиапатита.

В средней части молекулы содержится последовательность RGD (аргглу-асп), ответственная за прикрепление клеток. Этот белок играет ключевую роль в построении минерализованного матрикса, взаимодействии клеток и матрикса и транспорте неорганических ионов.

Костный сиалопротеин - специфичный белок минерализованных тканей с мол. массой ~70 кДа, на 50% состоящий из углеводов (из них 12% составляет сиаловая кислота). Большинство углеводов представлены О-связанными олигосахаридами, которые содержатся в N-кон- цевой области белка. Этот белок подвергается в реакциях сульфатирования тирозина различным модификациям. В составе костного сиалопротеина определяется до 30% фосфорилированных остатков серина и повторяющихся последовательностей глутаминовой кислоты, которые участвуют в связывании Ca 2+ . Костный сиалопротеин выявлен в костях, дентине, цементе, гипертрофированных хондроци- тах и остеокластах. Данный белок отвечает за прикрепление клеток и участвует в минерализации матрикса.

Костный кислый гликопротеин-75 - белок с мол. массой 75 кДа, по своему составу на 30% гомологичный остеопонтину. Присутствие большого количества остатков глутаминовой (30%), фосфорной (8%) и сиаловых (7%) кислот обеспечивает его способность связывать Ca 2+ . Белок обнаружен в костной ткани, дентине и хрящевой ростовой пластинке и не определяется в неминерализованных тканях. Костный кислый гликопротеин-75 ингибирует процессы резорбции в минерализованных тканях.

Gla-белки . Отличительной особенностью семейства Gla-белков является присутствие в их первичной структуре остатков 7-кар- боксиглутаминовой кислоты. Они различаются по мол. массе и количеству остатков 7-карбоксиглутаминовой кислоты. Образование 7-карбоксиглутаминовой кислоты происходит в процессе посттрансляционной модификации в витамин К-зависимой реакции карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты. Наличие дополнительной карбоксильной группы в 7-карбоксиглутаминовой кислоте обеспечивает лёгкое связывание и отдачу ионов Ca 2+ .

К Gla-белкам относят остеокальцин и матриксный Gla-белок.

Остеокальцин (костный глутаминовый белок) - белок с мол. массой 6 кДа. Состоит из 49 аминокислотных остатков, из которых 3 представлены 7-карбоксиглутаминовой кислотой. Белок присутствует в костной ткани и дентине зуба. Синтезируется в виде предшественника (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Образование активной формы остеокальцина.

После отщепления сигнального пептида образуется про-остеокальцин, который далее подвергается посттрансляционной модификации. Вначале остатки глутаминовой кислоты окисляются, а затем происходит присоединение молекул СО 2 при участии витамин К-зависимой глутаматкарбоксилазы (рис. 3.4). Активность этого фермента снижается в присутствии варфарина - антагониста витамина К.

Нативный остеокальцин связывает Ca 2+ , идущие на образование кристаллов гидроксиапатита. В плазме крови содержится как нативный остеокальцин, так и его фрагменты.

Матриксный Gla-белок содержит 5 остатков 7-карбоксиглутами- новой кислоты и способен связываться с гидроксиапатитом. Белок обнаружен в пульпе зуба, легких, сердце, почках, хряще и появляется на ранних стадиях развития костной ткани.

Рис. 3.4. Посттрансляционная модификация остатков глутаминовой кислоты в молекуле про-остеокальцина. А - гидроксилирование глутаминовой кислоты; Б - связывание ионов кальция 7-карбоксиглутаминовой кислотой.

Протеин S содержит остатки 7-карбоксиглутаминовой кислоты и синтезируется главным образом в печени. Определяется в костной ткани, а при его дефиците обнаруживают изменения костного скелета.

При изготовлении керамики стараются не использовать дополнительных связующих веществ.Сформированные из гидроксиапатитового порошка пористые вещества уплотняют, кристализуют и перекристализовывают при высокой температуре (1473-1573 К), а иногда и с приложением давления. В зависимости от целей использования синтетического гидроксиапатита предъявляются различные требования относительно таких свойств, как фазовая и химическая чистота, кристалличность, дефектность, пористость и т.д.

Если гидроксиапатит вводится в костный дефект, то нет необходимости обеспечения его структурного совершенства (стехиометрический состав и высокая степень кристалличности). В костной ткани, речь идет о дефектном ГА, с большим числом вакансий и замещений в структуре, а также аморфного материала как максимально дефектного.

Если же ГА применять в качестве инертного материала вводимого в организм,то основными требованиями к нему являются биологическая совместимость и отсутствие резорбции.В этом случае необходимо использовать стехиометрический гидроксиапатит высокой степени кристалличности. Такой гидроксиапатит вводят в состав пломбировочных материалов, когда необходимо максимально приблизить физические и физико –химические свойства пломбы к свойствам зубных тканей.

Значительное повышение эффективности остеоинтеграции обеспечивают, при ""подсадке ""титановых имплантатов, трикальцийфосфат (ТКФ) и гидроксиапатит (ГА) . Эксперименты показали,что для создания таких имплантатов целесообразно синтезировать гидроксиапатит с заданным содержанием ТКФ, а не смешивать компоненты механически.

В клинической практике все большее значение приобретают пористые гидроксиапатитовые гранулы. Материал с такой структурой ""работает"" в качестве биофильтра, обеспечивая ток крови, необходимый для роста образующихся тканевых структур.

Биологические свойства гидроксапатита.

Многочисленные эксперименты на животных показали не только прекрасную биосовместимость гидроксиапатита, но и способность в зависимости от состава и способа изготовления служить основой, вокруг которой формируется костная ткань,активно стимулируя при этом,в отличие от других биоинертных материалов, костеобразование.

Экспериментальные работы показали, что препарат по микробиологической чистоте соответстует стандарту ГФ-XI издания. Он относится к малотоксичным веществам, не вызывает нарушений функций жизненно важных органов и систем организма. Применение ГА не вызывает нежелательных отдаленных последствий: не обладает аллергизирующим, мутационным и иммуномодулирующим действием,не влияет на течение беременности, развитие плода и потомства.

Результаты проведенного анализа гидроксиапола позволяют рекомендовать его для медицинского применения без каких – либо ограничений в качестве средства для замещения костных дефектов и замещения костных полостей, в качестве компонента зубных пломбирующих паст, материалов имплантатов

На повышение остеоинтеграции влияет не только структура,форма или покрытие имплантата, но и особенности строения организма пациента.

При обследовании пациентов перед операцией имплантации специалистам нередко приходится констатировать наличие истонченного альвеолярного отростка. Подобное сужение костной ткани может быть следствием удаления, результатом воспалительных заболеваний или травмы, а также врожденной особенностью строения альвеолярного отростка и выявляется в отдельных участках или по всему протяжению гребня во время осмотра или во время операции. Предполагаемый способ позволяет одновременно увеличить объем костной ткани и выполнить операцию имплантации. Методика позволяет добиться путем продольного перелома челюстного гребня по типу ""зеленой веточки"", в результате чего происходит расширение альвеолярного отростка в необходимых участках и в объеме, достаточном для последующего внедрения имплантатов. Наличие нескольких насадок дает возможность расширять моделировать костную ткань на нужную величину и в необходимом месте без нарушения целостности надкостницы, что является гарантией последующего ""наращивания"" костной ткани. Травма альвеолярного отростка челюсти приводит к увеличению кровопотока, что способствует процессу остеогенеза и, значит, контролируемому росту костной ткани и остеоинтеграции имплантата.

Метод был использован у 63 больных, результаты отдаленных наблюдений показывают его надежность, эффективность и точность результата при доступности и простоте выполнения.