Implantáty a biomateriály na tvár

Rozhodnutie vybrať biomateriál na implantáciu si vyžaduje pochopenie histopatológie interakcie materiálu s tkanivami, ako aj odpoveď príjemcu organizmu. Všetky materiály na implantáciu spôsobujú tvorbu kapsuly spojivového tkaniva, čo vytvára bariéru medzi implantátom a telom hostiteľa. Nežiaduce reakcie sú dôsledkom nevyriešenej zápalovej odpovede na implantovaný materiál. Chovanie implantátu tiež závisí od konfiguračných charakteristík miesta implantácie, ako je hrúbka krycej kože, zjazvenie tkanivového lôžka a architektúra základných kostí, ktoré môžu vytvárať podmienky pre nestabilitu implantátu. Napríklad implantáty umiestnené hlbšie a pokryté silnou vrstvou mäkkého tkaniva sú menej často vystavené alebo premiestnené. Ďalšími dôležitými faktormi, ako je prevencia tvorby hematómov, šedej a prístupovým infekcie, a to ako v priebehu operácie a v pooperačnom období, prispieť k prevencii interakcií vrúbľovania s hostiteľmi a na zvýšenie stability implantátu.

Ideálny implantát

Ideálny materiál na implantáciu by mal byť nákladovo efektívny, netoxický, neantigénny, nekarcinogénny, vnímaný príjemcom a odolný voči infekcii. Musí byť tiež inertný, ľahko tvarovateľný, pružný, ľahko implantovateľný a schopný neustále udržiavať pôvodný tvar. Pri chirurgickom zákroku by sa malo ľahko meniť a prispôsobovať potrebám zóny príjemcu bez toho, aby sa ohrozila integrita implantátu a aby bola stabilná pri tepelnej sterilizácii.

Na inštaláciu a stabilizáciu implantátu je dôležité mať priaznivé vlastnosti povrchu; paradoxne, ale tiež výrazne uľahčuje odstránenie a výmenu bez poškodenia okolitých tkanív. Imobilizácia implantátu znamená, že bude fixovaná v mieste inštalácie počas celého života pacienta. Materiály pre implantácie, napríklad silikónového elastomeru, spôsobujú tvorbu obklopujúce kapsulu, ktorá je držiteľom implantátu na mieste, zatiaľ čo porézny polytetrafluorethylen (ePTFE), ktorý je zapuzdrený v menšej miere, s minimálnou vrastaniu pevnej tkaniva. Každý typ interakcie materiálu s organizmom príjemcu poskytuje určité výhody v rôznych klinických situáciách. Materiály, ktoré spôsobujú významné narastanie tkaniva a trvalú fixáciu, sú často nežiaduce, najmä ak pacient chce v nasledujúcich rokoch zmeniť korekciu. Proces zapuzdrenie silikónového prírodné a minimálne povrchové vrastaniu ePTFE implantátov poskytujú tuhosť, zatiaľ čo stále ešte umožňuje implantáty vymeniť bez poškodenia okolité mäkké tkanivá.

Perfektné v tvare implantátu by mal mať skosené okraje, ktoré sa spájajú s priľahlým povrchom kosti, vytvára nehmatných, nepatrný prechod do prostredia prijímajúceho priestoru. Plastický implantát, ktorý sa dobre prispôsobí základným štruktúram, sa stáva ešte menej mobilným. Tvar jeho vonkajšieho povrchu musí napodobňovať prirodzené anatomické usporiadanie oblasti. Nový silikónový implantát Conform (Implantech Associates, USA) je navrhnutý tak, aby zlepšoval kompatibilitu s podkladovým kostným povrchom. Napríklad, implantáty, nový typ povrchu liate ok sa znižuje s tvarovou pamäťou silikónový elastomér a zlepšiť jej pružnosť. Zvýšenie prispôsobivosti nerovný povrch kostí znižuje pravdepodobnosť posunu a bráni vzniku mŕtveho priestoru medzi implantátom a základné kostí. Obnovený záujem o výskum a vývoj v oblasti biomateriálov viedlo k vzniku kompozitných implantátov (pozostávajúce zo silikónu a ePTFE), ktoré sľubujú kombináciu výhod oboch biomateriálov pre použitie v odbore tvárovej chirurgie (súkromné správy. Implantáty Associates a Gore, 1999).

Biomateriály pre implantáty

• Polymérne materiály / monolitické polyméry
  • Silikónové polyméry

Od 50. Rokov minulého storočia má silikón dlhú históriu širokej klinickej aplikácie s konštantným, vynikajúcim pomerom bezpečnosti a účinnosti. Chemický názov silikónu je poly-siloxán. V súčasnosti je možné spracovať len silikónový elastomér pomocou trojrozmerného počítačového modelovania a CAD / CAM technológie (počítačom podporovaná konštrukcia / automatizovaná výroba). Vlastnosti výroby sú dôležité pre stabilitu a čistotu výrobku. Napríklad čím je implantát ťažší, tým je stabilnejší. Implantát, ktorý má tvrdosť (na durometer) menej ako 10, približuje vlastnosti gélu a v priebehu času "vyleje" alebo stráca časť svojho vnútorného molekulového obsahu. Avšak, väčšina súčasných štúdií prsných implantátov pre silikónového gélu nevykazovali objektívnu silikón vzhľadom na vývoj sklerodermia, systémový lupus erythematosus, systémovej vaskulitídy, spojivového tkaniva, alebo iných autoimunitných ochorení. Hustý silikónový elastomér má vysoký stupeň chemickej inertnosti, je hydrofóbny, extrémne stabilný a nespôsobuje toxické alebo alergické reakcie. Reakcia tkaniva na hustý silikónový implantát je charakterizovaná tvorbou vláknitej kapsuly bez intravitácie tkaniva. V prípade nestability alebo inštalácie bez dostatočného pokrytia mäkkých tkanív implantát môže spôsobiť mierny letargický zápal a prípadne tvorbu sérom. Kontrakcia kapsúl a deformácia implantátu sa vyskytujú zriedkavo, ak nie sú umiestnené príliš povrchne alebo migrujú na pokožku, ktorá ich pokrýva.

• • Polymetylmetakrylátový (akrylový) polymér

Polymér polymetylmetakrylátu je dodávaný ako prášková zmes a katalyzovaný sa mení na veľmi tvrdý materiál. Tuhosť a tvrdosť akrylových implantátov je problémom v mnohých situáciách, ak je to potrebné, zavádzaním veľkých implantátov cez malé otvory. Pripravený implantát sa ťažko prispôsobí obrysu základnej kosti.

• • polyetylén

Polyetylén sa môže vyrábať v rôznych konzistenciách; teraz najpopulárnejšia forma je porézna. Pórovitý polyetylén, tiež známy ako Medpore (WL Gore, USA), je stabilný s minimálnou zápalovou odpoveďou. Je však hustá a ťažko sa formuje. Pórovitosť polyetylénu umožňuje výrazné zväčšenie fibrózneho tkaniva, čo zaručuje dobrú stabilitu implantátu. Je však mimoriadne ťažké odstrániť bez poškodenia okolitých mäkkých tkanív, najmä ak je implantát v oblastiach s tenkou vrstvou mäkkých tkanív.

• • polytetrafluorethylen

Polytetrafluóretylén pokrýva skupinu materiálov, ktoré majú vlastné klinické použitie v anamnéze. Veľmi známa ochranná známka bola Poroplast, ktorá sa v Spojených štátoch už nevyrába kvôli komplikáciám spôsobeným jej použitím v kĺboch temporomandibulárnych kĺbov. Pri značnom mechanickom zaťažení sa materiál rozpadol s následným intenzívnym zápalom, infekciou tvorbou hrubých kapsúl a nakoniec vylúčením alebo explantáciou.

• • Pórovitý polytetrafluóretylén

Tento materiál bol prvýkrát vyrobený na použitie pri kardiovaskulárnej chirurgii. Štúdie na zvieratách preukázali, že umožňujú obmedzené narastanie spojivového tkaniva bez tvorby kapsuly as minimálnou zápalovou odpoveďou. Sledovateľná včasná zápalová reakcia sa priaznivo líši od zápalu mnohých materiálov používaných na korekciu tváre. Ukázalo sa, že materiál je prijateľný na zvýšenie objemu subkutánnych tkanív a na výrobu implantátov s vopred určeným tvarom. V dôsledku nedostatku významného množstva tkaniva má pPTFE výhody pri zvyšovaní podkožného tkaniva, pretože v prípade infekcie môže byť opätovne upravená a odstránená.

• Sieťové polyméry

Mriežkové polyméry ako Marlex (Davol, USA), Dacron - a Mersilene (Dow Corning, USA) majú podobné výhody - sú ľahko zložené, šité a tvarované; Umožňujú však zväčšenie spojivového tkaniva, čo sťažuje odstránenie sietí. Polyamidová sieť (Supramid) je nylonový derivát, ktorý je hygroskopický a nestabilný in vivo. Spôsobuje slabú reakciu na cudzie teleso zahŕňajúce mnohojadrové obrovské bunky, čo nakoniec vedie k degradácii a resorpcii implantátu.

• kovy

Kovy sú predovšetkým reprezentované nehrdzavejúcou oceľou, živicou, zlatom a titánom. Okrem individuálnych prípadov, napríklad pri výrobe pružín pre horné viečka alebo pri zubných náhradách, kde sa používa zlato, je titán kovom, ktorý sa rozhodne pre dlhodobú implantáciu. Je to spôsobené vysokou biokompatibilitou a odolnosťou proti korózii, silou a minimálnym zoslabením röntgenových lúčov v počítačovej tomografii.

• Fosforečnan vápenatý

Materiály na báze fosforečnanu vápenatého alebo hydroxyapatitu nestimulujú tvorbu kostnej hmoty, ale sú substrátom, na ktorom môže kosť vyrastať zo susedných oblastí. Granulovaná forma kryštálov hydroxyapatitu sa používa pri maxilofaciálnej chirurgii na zvýšenie alveolárneho procesu. Materiál vo forme blokov sa používa ako vložený implantát pri osteotómii. Avšak, bolo preukázané, že hydroxyapatit je menej vhodný pre väčšie alebo vytvorenie prekryvnej vrstvy pre drobivosť, ťažkosti pri tvarovaní a tvarovanie, a tiež v dôsledku neschopnosti prispôsobiť sa nerovnom povrchu kostí.

Autotransplantát, homotransplantát a xenoimplantát

Použitie autotransplantátov, ako je autológna kosť, chrupavka a tuk, je brzdené komplikáciami z donorového lôžka a obmedzenou dostupnosťou donorového materiálu. Spracovaný chrupavkový gomotransplantát sa používa na rekonštrukciu nosa, ale v priebehu času podstupuje resorpciu a fibrózu. Iné materiály a injekčné formy sú komerčne dostupné.

Tkanivové inžinierstvo a tvorba biokompatibilných implantátov

V posledných rokoch sa tkanivové inžinierstvo stalo interdisciplinárnou oblasťou. Vlastnosti syntetických zlúčenín sa menia tak, že je možné dodávať organizmu príjemcu agregáty oddelených buniek, schopné vytvoriť nové funkčné tkanivo. Tkanivové inžinierstvo je založené na vedeckých úspechoch mnohých oblastí vrátane prírodných vied, pestovania tkaniva a transplantácie. Tieto techniky umožňujú prenesenie buniek do suspenzie poskytujúcej trojrozmerné médium na vytvorenie tkanivovej matrice. Matrica zachytáva bunky, rozvíja výmenu živín a plynov a nasleduje tvorba nového tkaniva vo forme želatínového materiálu. Na základe týchto nových princípov tkanivového inžinierstva vzniklo množstvo chrupavkových implantátov. Bola to artikulárna chrupavka, chrupavka tracheálnych krúžkov a ušná chrupavka. Na vytvorenie chrupavky in vivo sa úspešne použila injekcia alginátu, ktorá bola injikovaná striekačkou na liečbu vesikoureterálneho refluxu. To viedlo k vzniku hniezd chrupavkových buniek nepravidelného tvaru, ktoré zabraňovali návratu moču. Tkanivové inžinierstvo môže zabezpečiť rast chrupavky s presne špecifikovaným tvarom, teraz sa vyvíjajú rôzne typy obrysových implantátov, ktoré pozostávajú z imunokompatibilných buniek a intersticiálnej látky. Zavedenie takýchto technológií zníži počet komplikácií v darcovských zónach a podobne ako u aloplastických implantátov zníži trvanie operácií.

[1], [2], [3], [4], [5]