*99739*

KLINICZNA MEDYCYNA

Волокитин Алексей Николаевич, Леликов Виталий Викторович, Золотарёв Александр Сергеевич

Коммунальное учреждение «Областная стоматологическая поликлиника» г. Днепропетровск

Сульфат кальция: свойства и клиническое применение.

Вступление.

Сульфат кальция занимает уникальное положение среди регенеративных материалов. Материал имеет длительную историю его применения. Никто не может похвастаться таким периодом. Материал фактически подвергается полному рассасыванию в естественных условиях, не вызывая воспаления в окружающих тканях. Сырье, из которого производится материал относительно недорогое и доступное. Сульфат кальция может выполнять транспортную роль, будучи смешанным, с антибиотиками, фармакологическими веществами и факторами роста. Материал нашел широкое применение в ортопедии и лечении зубов, включая периодонтальные проблемы, лечении остеомиелитов, поднятии дна гайморовой пазухи и в имплантологии. Материал был незаслуженно забыт, уступив место дорогим синтетическим материалам, эра которых внезапно стала угасать, интерес к сульфату кальция вновь был затронут в последнее время.

Химические, физические и биологические свойства.

Сульфат кальция, или «гипс» является минералом состоящим из дигидрата сульфата кальция (CaSO4×2H2O). Сырье получается различными путями. Перед его медицинским применением сырье очищают от силикатов, стронция и других примесей (1). Гипс прокаливают при температуре 110°С для того, что бы освободиться от воды. В итоге получается гемигидрат, который получил еще и название как «парижский пластырь» (2):

Гемигидрат сульфата кальция существует в двух формах, α и β, которые различаются по размеру кристаллов, площади их поверхности и недостаткам кристаллической решетки. И хотя эти материалы химически идентичны, они значительно разнятся по своим физическим свойствам. Форма α-гемигидрата напоминает по строению зубной камень. Эта форма более тверже и нерастворимей, чем β-гемигидат. β-гемигидат представляет собой хаотично располагаемые кристаллы между которыми имеются поры, в то время как α-гемигидратная форма имеет кристаллы в виде призм, которые по длине соприкасаются друг с другом (2). Когда гемигидрат смешивают с водой происходит небольшая экзотермическая реакция:

Поскольку гемигидрат растворяется, формируется две фазы частиц гемигидрата в водной суспензии. Когда раствор становится пересыщенным дигидратом, кристаллы в суспензии выпадают в осадок. Рост кристаллов продолжается пока раствор больше не насыщается, что приводит к дальнейшему растворению гемигидрата. Попеременно продолжаются растворение и выпадение в осадок, в то время как сама кристаллизация продолжается. Из-за различных особенностей α-форма кристаллов требует намного меньшего количества воды, чем β-форма (0,3 против 0,6 г, соответственно). В результате, α-форма гемигидрата, в результате дегидратации, становится более плотней и менее растворимей, чем β-форма гемигидрата. Во многом все зависит от окружающей среды. Используя, в качестве дополнения поваренную соль или же сульфата калия приводит к ускорению реакции отверждения, делает плотность кристаллов выше, хотя исследования некоторых ученых этого не подтвердили (3). Есть некоторые данные свидетельства того, что добавление полиакрилат хитозана оказывает влияние на рост кристаллов сульфата кальция (4). Белки и другие биологические макромолекулы могут тормозить полную гидратацию гемигидрата, ингибируя образование кристаллов, образуя комплексы белка с кристаллом. Загрязнение сульфата кальция кровью (например, при хирургическом вмешательстве) может увеличить время схватывания до 200 минут (1, 5-7). Orsini et al., использовали большеберцовую кость кролика, в дефект которой помещали в одном случае чистый сульфат кальция, а в другом случае сульфат кальция смешанный с белками крови. На процессе заживления это никак не сказалось в итоге (8). Растворимые в воде полимеры полиакриловой кислоты, как было показано, увеличили время индукции, уменьшили норму преципитации и изменили кристаллическую морфологию (9). Биологическая совместимость – непременное условие для вживляемых материалов и является результатом сложных взаимодействий в тканях человека (10). Недостаточный ответ хозяина, наступающий после внедрения материала, является важной особенностью биологически совместимого материала. Многие исследователи наблюдали незначительную воспалительную реакцию, после вживления сульфата кальция (11-19). Сообщения, приходящие от ортопедов и стоматологов говорят о том, что сульфат кальция рассасывался быстро и полно, по сравнению с другими вживляемыми материалами (11, 14, 20, 21). Есть свидетельство резорбции сульфата кальция, происходящее немного быстрее, при наличии у пациента остеопороза и это, в какой-то мере может нарушить образование новой кости (22, 23), произойдет как бы запаздывание: материал быстрее резорбируется прежде чем вырастит новая костная ткань. Wang et al. продемонстрировали более быструю резорбцию сульфата кальция у крыс у которых были удалены яичники, по сравнению с нормальными животными (23). Резорбция наступила через 4 недели вместо положенных 8 недель. Они же сообщили о том, что остеопороз вызвал и неблагоприятный рост кости, то есть неравномерный. Взаимодействие между клетками хозяина и клетками материала предлагают другой способ оценить биологическую совместимость. Payne et al. оценили способность мигрировать человеческие десневые фибробласты, через различные виды барьеров, в ответ на хемотаксис (24). Были использованы такие барьеры как ePTFE, poly(молочная кислота) (PLLA), и CS (сульфат кальция), и пенопластом, в качестве контроля. Клетки дальше всего мигрировали по поверхности сульфата кальция, чем по какому-нибудь другому. Электронномикроскопическая экспертиза показала, что фибробласты мигрирующие по поверхности сульфата кальция были морфологически не видоизменены, в отличие от фибробластов которые расползались по другим барьерам. На тех поверхностях морфология фибробластов были изменена и они очень плохо мигрировали. Авторы предполагают, что подобная особенность могла бы иметь особое значение в тех участках, где первичное закрытие раны не может быть достигнуто. Было предложено, что частицы сульфата кальция, контактирующие с костной тканью каким-то образом стимулируют размножение костных клеток, сами при этом как бы уступают им место, резорбируясь (25). Strocchi et al. заполняли дефекты болшеберцовой кости у кроликов сульфатом кальция и аутогенной костью (26). Плотность расположения капилляров была выше там, где дефект был заполнен сульфатом кальция – это говорит о том, что у этого материала есть еще и большой потенциал к ангиогенезу. Walsh et al. заполняли сульфатом кальция дефекты в бедренной кости, а затем подвергали материал гистохимическому анализу, что бы определить существование каких-либо факторов роста в новой ткани (27).

Ранние сообщения.

Ранние сообщения относительно клинического применения сульфата кальция датируются 1961 годом, когда их применил Peltier (16). Материал использовался при различных дефектах кости, травмирующего и туберкулезного происхождения. Пельтье сообщал тогда, что сульфат кальция необходимо стерилизовать при температуре 160°С, на протяжении 4 часов. По сообщениям Белла сульфат кальция полностью резорбировался через 5 недель (14).

Cписок литературы.

1. Ricci JL, Alexander H, Nadkarni P, Hawkins M, Turner J, Rosenblum SF, Brezenoff L, De Leonardis D, Pecora G.

Biological mechanisms of calcium-sulfate replacement by bone. In: Davies JE, editor. Bone Engineering. Toronto: Em Squared Inc.; 2000. pp 332–344.

2. Anusavice KJ. Gypsum products. In: Anusavice KJ, editor.

Phillips’ Science of Dental Materials. St. Louis, MO: Saunders; 2003. pp 255–281.

3. Gao C, Huo S, Li X, You X, Zhang Y, Gao J. Characteristics of calcium sulfate/gelatin composite biomaterials for bone repair. J Biomater Sci Polym Ed 2007;18:799–824.

4. Neira-Carrillo A, Yazdani-Pedram M, Retuert J, Diaz-Dosque M, Gallois S, Arias JL. Selective crystallization of calcium salts by poly(acrylate)-grafted chitosan. J Colloid Interface Sci 2005;286:134–141.

5. Wright HB. Ridge Preservation Using Pre-Formed, Root-Shaped Calcium Sulfate Inserts. Lexington, KY: University of Kentucky College of Dentistry; 2004. 62p.

6. Guarnieri R, Grassi R, Ripari M, Pecora G. Maxillary sinus augmentation using granular calcium sulfate (surgiplaster sinus): Radiographic and histologic study at 2 years. Int J Periodontics Restorative Dent 2006;26:79–85.

7. Guarnieri R, Bovi M. Maxillary sinus augmentation using prehardened calcium sulfate: A case report. Int J Periodontics Restorative Dent 2002;22:503–508.

8. Orsini G, Ricci J, Scarano A, Pecora G, Petrone G, Iezzi G, Piattelli A. Bone-defect healing with calcium-sulfate particles and cement: An experimental study in rabbit. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 2004;68:199–208.