2025-06-25 10:53 Статьи

Нано-эра в обработке поверхности

Технология XPEED® – следующее поколение технологии S-L-A

Запатентованная нанотехнология изменения физико-биологических свойств поверхности титанового дентального имплантата
Результаты научных исследований

Тезисы

Нанотехнология XPEED® – следующая ступень обработки поверхности дентальных имплантатов. Далее приводятся научные подтверждения того, что нано-структура титаната кальция CaTiO₃ ~300 нм наиболее благоприятна для адгезии клеток.

Ионы Ca стимулируют клетки, формирующие костную ткань: высвобождение ионов Ca²⁺активирует остеобласты, которые комбинируются с ионами PO₄^3- в процессе формирования слоя костного матрикса на поверхности дентального имплантата.

Нано-структура титаната кальция CaTiO3

SEM структуры поверхности S-L-A

SEM структуры поверхности с обработкой XPEED®

Ссылка на публикацию: Universal implant surface structure and biological performance analysis, YJ Chae et al, Journal of Future Dentistry. 2023: Vol.3: No. 4: 16-19

Имплантаты после RBM- и S-L-A-обработки погружаются в смешанный раствор 0,2M гидроксида натрия (NaOH) и 2 мМ оксида кальция (CaO), растворенных в деионизированной воде, и выдерживаются при температуре 180◦C и давлении жидкости 1 МПа² в течение 24 часов в гидротермальном реакторе с тефлоновой оболочкой. С помощью этой процедуры к поверхности присоединяется нанослой ионов Ca²⁺, образуя наноструктуру CaTiO₃ (титанат кальция).

Формирование на поверхности нано-структуры увеличивает площадь поверхности. Сформированное соединение с повышенной реактивностью создает благоприятную среду для адгезии белков и клеток костной ткани.

Нано-структура ~300нм CaTiO₃ увеличивает адгезию клеток. Клетки нарастают на частицы ~300нм с филоподиями, захватывающими и увеличивающимися вокруг этих частиц.

Ссылки на научные исследования:

Повышенная адгезия остеобластов на покрытом титаном гидроксиапатите, который образует структуру CaTiO3
Thomas J Webster, et al., (2003). J Biomed Mater Res A. : 975-80
Результат:
CaTiO₃ усиливает интеграцию с прилегающей костью, что необходимо для повышения эффективности имплантата

Улучшенная остео-кондуктивность микроструктурированных титановых имплантатов (XiVE S CELLplusTM) за счет добавления поверхностного кальциевого химического состава: гистоморфометрическое исследование на бедренных костях кроликов
Jin-Woo Park, et al., (2009). Clin Oral Implants Res: 684-90
Результат:
Исследование с макро-увеличением поверхности с включенным Ca показало высокую степень BIC (контакт имплантат-кость) с окружающей костной тканью.
Активное образование костной ткани; отчетливо виден остеоид, покрытый остеобластами, на внешней поверхности минерализованной кости, покрывающей поверхность имплантата.

Воздействие инкорпорации ионов кальция на экспрессию генов остеобластами в клетках MC3T3-E1, образованных на микроструктурированной титовой поверхности
Jin-Woo Park, et al., (2008). J Biomed Mater Res A : 117-26
Результат:
Титанат кальция (CaTiO3) способствует адгезии и пролиферации остеобластов, увеличивает содержание Ca во внешнем оксидном слое и повышает адсорбцию белка на титановых поверхностях за счет ионной связи при физиологическом pH, что впоследствии влияет на прикрепление клеток.

Клеточное поведение на нанонодулярных структурах TiO₂ в модели иерархии от микро до наномасштаба
Katsutoshi Kubo, et al, (2009), Biomaterials : 5319-29
Результат:
Минерализующая активность культивируемых остеобластов, оцененная по общему отложению кальция, была более чем на 100% выше на нодулярной поверхности размером 300 нм, что подтверждает ускоренную дифференциацию остеобластов посредством нанобугорков.

Ускоренное образование костной ткани посредством ионов Ca

Научные доказательства

Исследования in-vitro, in-vivo

Крутящее усилие на выкручивание и BIC (контакт имплантат-кость) (исследование in-vivo)

6 кроликов
36 имплантатов (RBM, S-L-A & XPEED), установленных на 4 недели

1) Торк на выкручивание [Н/см]

Контакт имплантат-кость BIC [%]

*Effects of treating titanium with continuous Ca2+ nano crystal structures
Hyunwook Albert An1*, Yoonjeong Chae1, & Sang Min Lee1, International Journal of Future Dentistry, 2023: Vol 3: No. 1 08-1

2) Cравнение скорости пролиферации клеток, необходимых для образования костной ткани (исследование in-vitro)

Углеводородный пик (%)

Более 50% снижение содержания углеводорода, которое препятствует прикреплению костных клеток

Первичная адсорбция белка (коллаген)

Более чем 2-кратное увеличение адсорбции основного белка для начального нарастания костной ткани

Пролиферация клеток (SAOS-2, остеобласт)

Увеличение пролиферации остеобластов более чем на 20% для лучшего прикрепление костной ткани

3) Эксперимент по прикреплению клеток (исследование in-vitro)

XPEED

S-L-A

*Universal implant surface structure & biological performance analysis,
YJ Chae et al, Journal of Future Dentistry. 2023: Vol.3: No. 4: 16-19

4) Cравнение показателей стабильности имплантата ISQ (исследования in-vitro)

*Evaluating the effectiveness of plasma-treated implants using a rabbit model/ Daegu-Gyeongbuk Medical Innovation Foundation (2022)

5) Исследования на людях

Nanostructured Calcium-Incorporated Surface Compared to Machined and S-L-A Dental Implants ·A Split-Mouth Randomized Case / Double-Control Histological Human Study
Christian Makary1,*, Abdallah Menhall1, Pierre Lahoud1, Hyun-Wook An2, Kwang-Bum Park3 and Tonino Traini, nanomaterials, 2023

Пациенты: 6 женщин, 5 мужчин
Операционное поле: 2 имплантата с обеих сторон беззубой верхней челюсти в области моляров
Тестовые образцы: имплантаты 3.5 x 8.5 мм
Тестовые группы:

XPEED: 16 шт., 4 пациента
S-L-A: 13 шт., 4 пациента
Машинная обработка: 6 шт., 3 пациента

Через 4 недели: имплантаты с поверхностью S-L-A и XPEED (слева направо)

Через 6 недель: имплантаты с поверхностью S-L-A и XPEED (слева направо)

Показатель BIC:
S-L-A = 26,1 %
XPEED = 30,5 %