Comparative characteristics of osseointegration processes of the calcium phosphate coating implants and implants with germanium enriched calcium phosphate coatings

Abstract

Introduction. Osseointegration process exerts considerable influence on the term of biological fixation of the implants and is an important parameter that is to be focused on at the implant placement. Purpose: to conduct a comparative analysis of the osseointegration of the titanium alloy implants with different coatings for the determination of the optimum coating compound for osteogenesis. Materials and methods. Comparative analysis of osteogenic properties of the implants with thermal chemical surface treatment, calcium phosphate coating and Germanium enriched (3% and 5%) calcium phosphate coatings applied by electrochemical technique was performed. Implant recipients were 29 not pedigree male cats aged 1.5 to 4.0 years with 2500 to 3400 g body weight. Experimental animals were euthanized in 90 days after surgical intervention. Results. Histological study results showed that bone tissue regeneration was most active when implants with higher level (5%) of Germanium in calcium phosphate coating were used. Calcium phosphate coatings and Germanium enriched ones showed better osseointegration as compared to the implants with thermal chemical surface treatment.

Keywords

endoprosthesis / calcium phosphate coatings / implant / germanium / osseointegration / bone tissue / micro-arch treatment

References

[1] Миронов С.П., Еськин Н.А., Андреева Т.М. Болезни костно-мышечной системы как социально-экономическая проблема. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2012; 2: 3-7.

[2] Миронов С.П. Состояние ортопедо-травматологической службы в Российской Федерации и перспективы внедрения инновационных технологий в травматологии и ортопедии. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2010; 4: 10-3.

[3] Берглезов М.А., Андреева Т.М. Асептическое расшатывание эндопротеза тазобедренного сустава: механизмы остеолизиса и потенциальная терапия. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2010; 3: 82-8.

[4] Косяков А.Н., Розенберг О.А., Бондарь В.К. и др. Биосовместимость материалов эндопротеза нового поколения при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава. Ортопедия, травматология и протезирование. 2010; 4: 105-15.

[5] Назаров Е.А., Рябова М.Н. Применение отечественных имплантатов в эндопротезировании тазобедренного сустава. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2007; 2: 13-20.

[6] Баринов С.М. Керамические и композиционные материалы на основе фосфатов кальция для медицины. Успехи химии. 2010; 79: 15-32.

[7] Легостаева Л.В., Комарова Е.Г., Шаркеев Ю.П., Уваркин П.В. Исследование влияния напряжения микродугового оксидирования на физико-химические свойства кальцийфосфатных покрытий на титане. Перспективные материалы. 2011; 13: 456-65.

[8] Попков А.В. Биосовместимые имплантаты в травматологии и ортопедии (обзор литературы). Гений ортопедии. 2014; 3: 94-9.

[9] Каменчук Я.А., Зеличенко Е.А., Гузеев В.В. и др. Сравнительный анализ свойств кальций-фосфатных и композитных кальций-фосфатных хитозановых покрытий, получаемых методом электрохимического осаждения, для ортопедических имплантатов. Перспективные материалы. 2009; 6: 66-71.

[10] Назаров Е.А., Папков В.Г., Кузьманин С.А. и др. Сравнительная морфологическая оценка применения германиевых покрытий в имплантологии. В кн.: Материалы Всероссийской научно-практической конференции и конференции молодых ученых. М.; 2015: 188.

[11] Папков В.Г., Назаров Е.А., Кузьманин С.А. и др. Экспериментальная оценка остеоинтеграции некоторых интрамедуллярных имплантатов. В кн.: Митрошин А.Н., Геращенко С.М., ред. Актуальные проблемы медицинской науки и образования (АПМНО-2015): сборник статей V Международной научной конференции. Пенза: ПГУ; 2015: 33-6.

[12] Кудрин А.В., Скальный А.В., Жаворонков А.А. и др. Германий и иммунный ответ. В кн.: Кудрин А.В., Cкальный А.В., Жаворонков А.А. и др. Иммунофармакология микроэлементов. М.: КМК; 2000: 386.

[13] Комаров Б.А., Погорельская Л.В., Фролова М.А. и др. Почему необходим повсеместный контроль микроэлементного состава растительного сырья. Потенциал современной науки. 2014; 5: 27-35.

[14] Лукевиц Э.Я., Гар Т.К., Игнатович Л.М., Миронов В.Ф. Биологическая активность соединений германия. Рига: Зинатне; 1990.

[15] Снежко Л.А., Черненко В.И., Павлюс С.Г. Анодный процесс при формовке силикатных покрытий. Защита металлов. 1984; 20 (2): 292-5.

[16] McNeil W., Grass L.L. Anodic film growth by anion deposition in aluminate, tungstate and phosphate solution. J. Electrochem. Soc. 1964; 110 (8): 853-5.

[17] Arakawa S. Effects of germanium dioxide D-fructose solution on the X-ray injury of mice. Tanken. 1959; 10: 289-13.

[18] Вырва О.Е., Зыкова А.В., Сафонов В.И. Модификация поверхностных свойств материалов путем нанесения многослойных покрытий для их применения в ортопедии. Ортопедия, травматология и протезирование. 2009; 4: 62-5.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector