In-vivo evaluation of new β(Zr-Ti)-alloys for dental implantation

Abstract

Остеоінтеграція є ключовим фактором успішності інтеграції дентальних імплантів і залежить від якості кісткової тканини, ступеня первинної фіксації, надмірних навантажень, переломів гвинтовий частини або самого імплантату. Серед інших чинників, які впливають на остеоінтеграцію, можна виділити склад імплантату і особливості морфології його поверхні. Багатьма дослідженнями доведено перевагу комплексних сплавів на основі Ti, Co, Ni і Zr на результат імплантації. При цьому недостатньо вивчені механізми впливу складу комбінованих сплавів так само як і сплавів на основі цирконію. Метою нашої роботи була in-vivo оцінка β (Zr-Ti) сплаву в порівнянні з традиційним TiVT-6 дентальним імплантатом. В експерименті було використано 30 кролів, яким імплантували β (Zr-Ti) -сплав (експериментальна серія) і TiVT6 зубний імплантат (контроль) у дистальний епіфіз стегнової кістки. Через 1, 3 і 6 місяців після імплантації проводився аналіз поверхні в системі кістка / імплантат і контроль вмісту іонів (Са і Р) проводили за допомогою растрового електронного мікроскопа РЕММА-102 (Селмі, Україна). Навколо імплантату складу TiVT6 формується сполучнотканинна «манжетка», яка не перебудовується в кісткову тканину навіть через 6 місяців після операції. При цьому виникає гіпермобільність імплантату і збільшення на нього навантаження з одночасним зниженням навантаження на навколишнє кістка, що в подальшому може призвести до порушення функції імплантату і ускладнень з боку кісткової тканини. В той же час, β (Zr-Ti) з модифікованою поверхнею оточується кістковою тканиною - грубоволокнистой через місяць після операції і пластинчастої через 3 місяці після імплантації. Таким чином, β (Zr-Ti) сплав має переваги для використання в якості зубних імплантатів у зв'язку з наявністю стимулюючого вплив на утворення кісткової тканини.

Остеоинтеграция является ключевым фактором успешности интеграции дентальных имплантов и зависит от качества костной ткани, степени первичной фиксации, чрезмерных нагрузок, переломов винтовой части или самого имплантата. Среди других факторов, которые влияют на остеоинтеграцию, можно выделить состав имплантата и особенности морфологии его поверхности. Многими исследованиями доказано преимущество комплексных сплавов на основе Ti, Co, Ni и Zr на результат имплантации. При этом недостаточно изучены механизмы влияния состава комбинированных сплавов так же как и сплавов на основе циркония. Целью нашей работы была in-vivo оценка β(Zr-Ti) сплава в сравнении с традиционным TiVT-6 дентальным имплантатом. В эксперименте было использовано 30 кролей, которым имплантировали β(Zr-Ti)-сплав (экспериментальная серия) и TiVT6 зубной имплантат (контроль) в дистальный эпифиз бедренной кости. Через 1, 3 и6 месяцев после имплантации производился анализ поверхности в системе кость/имплантат и контроль содержания ионов (Са и Р) проводили с помощью растрового электронного микроскопа РЕММА-102 (Селми, Украина). Вокруг имплантата состава TiVT6 формируется соединительнотканная «манжетка», которая не перестраивается в костную ткань даже через 6 месяцев после операции. При этом возникает гипермобильность имплантата и увеличение на него нагрузки с одновременным снижением нагрузки на окружающую кость, что в дальнейшем может привести к нарушению функции имплантата и осложнениям со стороны костной ткани. В то же время, β(Zr-Ti) с модифицированной поверхностью окружается костной тканью – грубоволокнистой через месяц после операции и пластинчатой через 3 месяца после имплантации. Таким образом, β(Zr-Ti) сплав имеет преимущества для использования в качестве зубных имплантатов в связи с наличием стимулирующего влияние на образования костной ткани.

Osteoinegration is a main factor of successful implant ingrowth. It is depends on quality of bone, lack of initial stability, excessive loading, loosening or fracture of screw and fracture of implants. Other factors that can affect osteoinegration are implant composition and futures of implant surface. There are a lot of research that show better results of implantation of combined alloy with Ti, Co, Ni and Zr. But it is still not clear how does alloy composition can influence on bone ingrowth around implant. Also a few research focused on Zr-based allow. The aim of this research was the in-vivo evaluation of β(Zr-Ti)-alloy compare the traditional TiVT-6 dental implant. In experiment we used 30 rabbits for implantation of β(Zr-Ti)-alloys (experimental) and TiVT6 dental implants (control) in distal epiphysis of the femur. In 1, 3 and 6 months after implantation we control bone/implant interface and of ion (Ca and P) distribution by Scanning Electron Microscope with X-Ray analysis REMMA-102 (Selmy, Ukraine). After implantation of TiVT6-alloy we can see formation of connective tissue “cuff” that tightly connect with implant and does not turns to bone tissue. These processes lead to over mobility and over loud to implant and decrease mechanical forces to bone tissue. All above can lead implant failure and complications for surrounding bone tissue. At the same time β(Zr-Ti)-alloy with modified surface surrounds with bone tissue – woven in one month that turns into lamellar bone in three months after the implantation. To summarize our data we can suggest that β(Zr-Ti)-alloy is more suitable for implant material due to osteostimulatory potential