В институте физико-химических проблем керамических материалов РАН разработана технология материалов и изделий на основе гидроксиапатита минерала, составляющего основу костей и зубов

Биоактивный гидроксиапатит

Медики давно искали материалы, пригодные для восстановления или даже замены поврежденных костей, суставов и зубов. Пытались применять различные металлы и сплавы, полимеры и керамику. Но организм активно борется с любым вторгшимся в него инородным телом: металлы подвергаются коррозии, а пластмассы разрушаются. В свою очередь, продукты распада отравляют организм, а сами имплантаты вызывают воспаление окружающих тканей и отторгаются. Даже химически инертные золото, корунд и тефлон не решают проблемы биосовместимости, потому что эти материалы отличаются от костной ткани своими механическими свойствами (прочностью, упругостью) и все равно рано или поздно вызывают реакцию отторжения. Примерно четверть века назад обнаружили, что керамика на основе гидроксиапатита, Ca₁₀(РО₄)₆,(OH)₂, и его аналогов сновного строительного материала костей и зубов не только не вызывает реакции отторжения, но и обладает способностью активно связываться со здоровой костной тканью, без каких-либо нежелательных последствий. Однако синтез подобных материалов и особенно создание технологии изготовления на их основе биосовместимых имплантатов представляли собой сложные научно-технические проблемы, решить которые удалось совсем недавно и то лишь в немногих странах, в том числе в России. Гидроксиапатит и его аналоги, в которых гидроксильные группы и фосфат-ионы частично или полностью замещены на фтор и карбонат-ионы, научились синтезировать в Институте неорганической химии РАН, в лаборатории доктора химических наук В.П.Орловского, а технологию изготовления из невзрачного белого порошка биосовместимых материалов и изде- лий различного назначения разработали в лаборатории Института физико-химических проблем керамических материалов РАН, руководимой доктором технических наук С.М.Бариновым. При этом пришлось решить множество непростых задач. Исходные материалы для синтеза гидроксиапатита должны быть чрезвычайно чистыми: при спекании порошок гидроксиапатита может разлагаться; протез, как и настоящая кость, должен быть не монолитным, а пористым или пронизанным мельчайшими канальцами. Кроме того, нельзя забывать, что настоящая кость обладает особыми механическими свойствами, потому что представляет собой композиционный материал благодаря содержащимся в ней белкам прежде всего, коллагену. Все эти научные и технические затруднения удалось преодолеть, однако изделия из гидроксиапатита очень дороги. Поэтому сейчас отдают предпочтение металлическим имплантатам или деталям эндопротезов, поверхность которых покрыта лишь тонким слоем биоактивной керамики. Это, например,
штифты для соединения сломанных костей и искусственные корни зубов. Для нанесения гидроксиапатита на металлическую поверхность можно использовать, например, низкотемпературную плазму. Металлический штифт, поверхность которого покрыта слоем керамики толщиной всего около 50 мкм , позволяет надежно соединить сломанную кость (рис. 2), потому что спустя непродолжительное время штифт срастается с костью достаточно прочно. Особо перспективно применение этого метода в стоматологии, поскольку нет, пожалуй, человека, не страдающего от потери зубов. Обычные протезы недолговечны, и рано или поздно зубы, на которых держатся так называемые мосты, расшатываются и разрушаются. Проблему радикально решают вживляемые в челюсть искусственные зубы, корни которых покрыты слоем гидроксиапатита.  В места, где находились утерянные зубы, ввинчиваются искусственные корни, на них потом надеваются коронки. Такие зубы служат много лет как собственные.

Подготовил  В.Батраков