Матеріали на основі трикальційфосфату для заміщення дефектів кісток (огляд літератури)

Abstract

The objective of the study is to determine the current tendencies in the use of osteoplastic materials based on tricalcium phosphate (TCP) in orthopedics and traumatology. Methods. The search of the scientific information for the analysis was carried out in the PubMed, Google Scholar, World Digital Library, ScienceDirect. Results. The development of biomaterials for reconstructive surgery on the skeleton remains an urgent issue of biomaterial engineering, biology and current traumatology and orthopedics. Calcium-phosphate ceramics have the excellent properties of biocompatibility, affinity with bone tissue, biodegradability as well as perfect osteoconductive and osteointegrative properties. They are used in orthopaedics and traumatology as a coating for endoprosthesis components in order to achieve a strong bond with the bone as well as a filling material for bone defects in the form of blocks, granules or powder. The optimal structure of ceramic materials in order to achieve the necessary hardness and control of the dissolution rate is still undetermined. The interest of researchers in the creation of osteoplastic materials containing TCP is explained by the advanced osteoinductive properties and the ability to quickly degrade with the formation of bone tissue. Due to different configurations and sizes of the bone defects, the creation of a material with osteoinductive and osteoconductive properties that could be inserted into the cavity in a liquid state and which would quickly harden and acquire the properties similar to those of the bone has been of great current interest. The material should be biodegradable while having sufficient time for bone formation at the implantation site. In view of the above, the creation of cements based on calcium phosphates has become more attractive. Unfortunately, this material is limited in use due to its brittleness and insufficient hardness. Certain reinforcing additives are expected to significantly improve the mechanical properties of the cement. It is desirable that these particles should have bioactive properties analogous to those of cement. A slight modification of the material can significantly change its properties, which makes it imperative to investigate experimentally the biological properties of the investigated material.

Мета. Визначити сучасні тенденції щодо використання в ортопедії та травматології остеопластичних матеріа­лів на основі трикальційфосфату (ТКФ). Методи. Відбір наукової інформації для аналізу проведено в пошукових системах PubMed, Google Scholar, World Digital Library, ScienceDirect. Результати. Розроблення біоматеріалів для використання в реконструктивно-відновних операціях на скелеті залишається актуальним питанням біоматеріало­знавства, біології та сучасної травматології й ортопедії. Кальцій-фосфатні кераміки мають чудові характеристики біосумісності, спорідненості з кістковою тканиною, здатності до біодеградації, високі остеокондуктивні й остеоінтегративні властивості. В ортопедії та травматології їх використовують як покриття для компонентів ендопротезів для досягнення міцного з’єднання з кісткою та як матеріал для заповнення дефектів кісток у вигляді блоків, гранул, порошку. Нез’ясованим залишається питання оптимального складу керамічних матеріалів для досягнення необхідної міцності та контролю над швидкістю розчинення. Зацікавленість дослідників у створенні остеопластичних матеріалів із ТКФ пояснюється доведеними остеоіндуктивними властивостями та здатністю до швидкої деградації з утворенням кісткової тканини. Через різну конфігурацію та розміри дефектів кістки актуальним стало створення матеріалу з остеоіндуктивними й остеокондуктивними властивостями, який можна було б вводити в порожнину в рідкому стані та який швидко твердів би і набував показників міцності, наближених до кістки. Бажано, щоб такий матеріал був біорозчинним, проте залишався в місці імплантації достатній час для утворення кісткової тканини. Із огляду на зазначене, привабливим стало створення цементів на основі фосфатів кальцію. Та на жаль крихкість і незадовільна міцність цього матеріалу обмежує його використання. Очікується, що додавання певних армуючих домішок значно покращить механічні властивості цементу. Бажано, щоб такі частинки мали біоактивні властивості, аналогічні якості цементу. Незначна модифікація матеріалу може значно змінити його властивості, що робить обов’язковим дослідження експериментально біологічних властивостей досліджуваного матеріалу.