🗊Презентация Использование углерода в медицине

Углерод - новые грани его использования в медицине

Углерод в живой природе Углерод является одним из важнейших химических элементов на Земле, являясь элементом 4-й группы Периодической системы химических элементов таблицы Д.И.Менделеева с атомным номером 6.

Использование углерода в медицине   Широкое распространение углерода в природе, его высокая биологическая совместимость обусловили большой интерес к нему при разработке различных технологий изготовления медицинских изделий, искусственных органов и тканей. Исследователи, обратившие внимание на углерод и его высокое содержание в организме человека постарались ответить на вопрос: если углерод является составной частью органических соединений разных тканей, то почему он не используется в качестве имплантатов? Логически рассуждая, углерод должен вписываться в структуру органов и тканей, следовательно, из него можно изготавливать изделия медицинского назначения, а именно имплантаты.

В настоящее время в медицине используют большое количество различных имплантатов. Следует отметить, что применение любых инородных тканей, к которым относятся имплантаты, - вынужденная мера, и, прибегая к ней, необходимо помнить, что любой имплантат обладает определённы При всех положительных характеристиках имплантатов, изготовленных из титана, керамики и полимеров, в процессе их применения выявился ряд недостатков, касающихся инфекционных осложнений, аллергических проявлений, реакций отторжения или явлений металлоза. ми отрицательными качествами. В настоящее время в медицине используют большое количество различных имплантатов. Следует отметить, что применение любых инородных тканей, к которым относятся имплантаты, - вынужденная мера, и, прибегая к ней, необходимо помнить, что любой имплантат обладает определённы При всех положительных характеристиках имплантатов, изготовленных из титана, керамики и полимеров, в процессе их применения выявился ряд недостатков, касающихся инфекционных осложнений, аллергических проявлений, реакций отторжения или явлений металлоза. ми отрицательными качествами.

Большая хрупкость имплантатов из керамики и высокий модуль упругости ограничивают возможность применения их в зонах значительной механической нагрузки. Недостаточные механические характеристики подобных материалов не позволяют создавать большие по размерам нагружаемые керамические имплантаты. Большая хрупкость имплантатов из керамики и высокий модуль упругости ограничивают возможность применения их в зонах значительной механической нагрузки. Недостаточные механические характеристики подобных материалов не позволяют создавать большие по размерам нагружаемые керамические имплантаты. Полимеры в процессе биологического старения могут выделять низкомолекулярные продукты, оказывающие токсическое и канцерогенное воздействие на организм человека. Высокий модуль упругости имплантатов, изготовленных из металлов, является одной из причин резорбции кости. В процессе их использования ионы металлов, диффундируя в окружающие ткани, приводят к развитию явлений металлоза.

На поиск материалов, которые приближались бы по своим медико-биологическим характеристикам к кости человека, были направлены исследования, проводимые в последние десятилетия в России и за рубежом. Как показал анализ работ ряда авторов и собственный опыт, такими материалами, обладающими высокой биологической совместимостью и одновременно необходимыми прочностными характеристиками, являются углеродные композиционные материалы. На поиск материалов, которые приближались бы по своим медико-биологическим характеристикам к кости человека, были направлены исследования, проводимые в последние десятилетия в России и за рубежом. Как показал анализ работ ряда авторов и собственный опыт, такими материалами, обладающими высокой биологической совместимостью и одновременно необходимыми прочностными характеристиками, являются углеродные композиционные материалы.

Идея выбора углерода в качестве материала для изготовления медицинских изделий базируется на его уникальном природном свойстве – высокой биологической совместимости. Поэтому, на наш взгляд, углеродные имплантаты не будут иметь конкурентов по степени удовлетворения биохимических и физико-механических требований, предъявляемых к медицинским изделиям. Возвращение интереса к углероду обусловлено созданием нового поколения углеродных композиционных наноструктурных материалов, механические свойства которых могут быть заданы и регулироваться в значительных пределах. Идея выбора углерода в качестве материала для изготовления медицинских изделий базируется на его уникальном природном свойстве – высокой биологической совместимости. Поэтому, на наш взгляд, углеродные имплантаты не будут иметь конкурентов по степени удовлетворения биохимических и физико-механических требований, предъявляемых к медицинским изделиям. Возвращение интереса к углероду обусловлено созданием нового поколения углеродных композиционных наноструктурных материалов, механические свойства которых могут быть заданы и регулироваться в значительных пределах.

Клинические исследования эффективности имплататов из углерода В.Рябин и В.Зябкин (1994, НПО «Композит») в результате проведённых исследований получили заготовку для имплантата, выполненную в виде многослойной пластины с криволинейной поверхностью из углеродных последовательно взаимопроникающих жгутов. Последние заполнены пироуглеродом переменной плотности, уменьшающейся от центра к периферии пластины, с выходящими свободными концами углеродных жгутов, незаполненных пироуглеродом. Р.Головин, Ф.Набиев, П.Золкин создали состав углепластика для устранения дефектов кости, использованный ими в челюстно-лицевой хирургии и для устранения костных дефектов костей лицевого черепа. В.Татаринов (2008) изобрёл углерод-углеродный композиционный материал с наполнителем в виде слоёв углеродной ткани, связанной пироуглеродной матрицей. По мнению автора, данный материал может быть использован при изготовлении эндопротезов суставов человека и других медицинских

Использование углеродных имплантатов в стоматологии   Практическое применение углеродных имплантатов раньше других начато в стоматологической практике. Это связано, видимо с тем, что в стоматологии использовались небольшие по объёму имплантаты, которые легче адаптировались в организме человека и не вызывали побочных реакций.

С.Рапекта (2008, Пермская государственная медицинская академия) в диссертационной работе на соискание учёной степени кандидата медицинских наук изучила эффективность применения набора стандартных углеродных имплантатов из углеродного материала «Углекон-М» при дефектах нижней челюсти любой локализации. Автор обращает внимание, что применение углеродных имплантатов даёт возможность восстановить не только форму нижней челюсти, но и улучшить функции жевания, глотания и речи. Р.Головин, Ф.Набиев, А.Григорьян и др. (2005, Центральный НИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии) изучили возможности использования имплантатов из рентгеноконтрастного углерода при устранении дефектов лицевого черепа и мягких тканей лица как врождённой, так и приобретённой природы. Таким образом, на основании приведённых данных можно сделать заключение, что изделия из углеродных материалов положительно зарекомендовали себя при лечении заболеваний и повреждений костей лицевого черепа. С.Рапекта (2008, Пермская государственная медицинская академия) в диссертационной работе на соискание учёной степени кандидата медицинских наук изучила эффективность применения набора стандартных углеродных имплантатов из углеродного материала «Углекон-М» при дефектах нижней челюсти любой локализации. Автор обращает внимание, что применение углеродных имплантатов даёт возможность восстановить не только форму нижней челюсти, но и улучшить функции жевания, глотания и речи. Р.Головин, Ф.Набиев, А.Григорьян и др. (2005, Центральный НИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии) изучили возможности использования имплантатов из рентгеноконтрастного углерода при устранении дефектов лицевого черепа и мягких тканей лица как врождённой, так и приобретённой природы. Таким образом, на основании приведённых данных можно сделать заключение, что изделия из углеродных материалов положительно зарекомендовали себя при лечении заболеваний и повреждений костей лицевого черепа.

Использование углеродных имплантатов в хирургии скелета Изучение результатов экспериментальных исследований замещения костных дефектов показало, что углеродный материал и кость образуют прямое соединение. Через 3 месяца поры и неровности материала заполняются костной тканью, обеспечивая имплантатам биологическую фиксацию с формированием прочного костно-углеродного блока. Доказано, что имплантаты из УУКМ не уступают по своим механическим и биологическим характеристикам другим искусственным материалам и значительно ниже по себестоимости. Принципиальная возможность использования углеродных имплантатов для замещения костных дефектов доказана экспериментально. Результаты исследования успешно прошли клиническую апробацию (А.Ролик, 1987). А.Тяжелов, В.Органов, Л.Горидова (Институт патологии позвоночника и суставов им. М.Ситенко АМН Украины, Харьков, 2001) сообщают о проведённых ими клинико-биомеханических исследованиях при использовании углеродных имплантатов в медицине.

Описание углеродных наноструктурных имплантатов Углеродные наноструктурные имплантаты выпускаются компанией «НаноТехМед Плюс» 33 типов, включающих в себя широкую линейку более 2500 типоразмеров. С учётом показаний для применения эти типы УНИ объединены в 4 группы:     Имплантаты для замещения дефектов тел позвонков.      Имплантаты для замещения межпозвонковых дисков.      Имплантаты для замещения дефектов трубчатых костей.     Имплантаты для замещения дефектов костей мозгового отдела черепа.

Углеродные наноструктурные имплантаты выпускаются изделиями шести видов: 1. Параллелепипед в качестве опорного элемента при дефектах и клиновидных переломах тел позвонков, кифотических деформациях позвоночника, в качестве опорного элемента в комбинации с костным аутотрансплантатом из ребра или кортикальной пластинки. 2. Эллипсовидной или скошенной формы – для замены межпозвонковых дисков. Для усиления фиксации и предупреждения выдавливания из межпозвонкового канала на их поверхностях имеется пирамидальная остроконечная нарезка. 3. Цилиндрические - разной длины (от 10 до 100 мм с шагом 10 мм) и разных диметров (от 5 до 35 мм с шагом 5 мм). На боковых поверхностях цилиндров имеется продольная и поперечная резьбовая нарезка, увеличивающая площадь поверхности для усиления фиксации за счёт прорастания костной ткани в поры изделия. На торцах цилиндрических имплантатов имеются выступы диаметром и высотой 5-8 мм, которые вводятся в костномозговые каналы отломков. Этим обеспечивается их фиксация в послеоперационном периоде.

4. Клиновидные – с разной высотой клина. Для фиксации в межфрагментарном пространстве на поверхности скосов имеются продольные, поперечные или пирамидальной формы остроконечные нарезки. 5. Фигурные - с полостью и без для остеоиндуктивных наполнителей для получения межтелового спондилодеза при переломах и остеопорозе тел позвонков. 6. Округлой или продольной формы, двухуровневые – для замещения дефектов плоских костей черепа. 4. Клиновидные – с разной высотой клина. Для фиксации в межфрагментарном пространстве на поверхности скосов имеются продольные, поперечные или пирамидальной формы остроконечные нарезки. 5. Фигурные - с полостью и без для остеоиндуктивных наполнителей для получения межтелового спондилодеза при переломах и остеопорозе тел позвонков. 6. Округлой или продольной формы, двухуровневые – для замещения дефектов плоских костей черепа.

Углеродные наноструктурные имплантаты могут применяться у пациентов всех возрастов; не рекомендованы у детей в возрасте до 1 года и пациентов старше 80 лет. Для пациентов с различными массой тела и антропометрическими данными ограничения не установлены. Углеродные наноструктурные имплантаты могут применяться у пациентов всех возрастов; не рекомендованы у детей в возрасте до 1 года и пациентов старше 80 лет. Для пациентов с различными массой тела и антропометрическими данными ограничения не установлены. выраженные психические расстройства, хронические декомпенсированные заболевания внутренних органов, выраженный нагноительный процесс в зоне реконструкции позвоночника с невозможностью полного удаления патологических тканей и восстановления опорности позвоночника, наличие у больного травматического шока, обусловленного наличием тяжёлой скелетной или сочетанной травмы, дерматозы и поверхностная кожная инфекция кожных покровов в зоне предполагаемого вмешательства.

Порядок работы с изделием: При полном или частичном замещении дефектов тел позвонков используются углеродные наноструктурные имплантаты 1-15-го типов. Для доступа к повреждённому телу позвонка грудного отдела производят торакотомию. Рассекается паравертебральная плевра над травмированным телом позвонка. Производятся парциальная или субтотальная корпорэктомия и резекция прилежащих межпозвонковых дисков. В полученный межтеловой дефект вводится углеродный имплантат соответствующего размера.

  ЗАКЛЮЧЕНИЕ   Представленные данные о клиническом применении УНИ убедительно свидетельствуют об их безопасности: нетоксичности, апирогенности, отсутствии сенсибилизирующего действия и реакции отторжения, т.е. УНИ обладают высокой биологической совместимостью. Установлено, что УНИ и кость образуют прямое соединение без миграции имплантата и признаков резорбции костной ткани на границе «имплантат-кость». Углеродные наноструктурные имплантаты по своим токсикологическим и санитарно-химическим показателям полностью отвечают требованиям, предъявляемым к материалам, контактирующим с внутренней средой и тканями организма человека.