Електретни покрития
Начало>> Научни статии>>Електретни покрития
Перспективи за използване на електретни покрития в клиниката по ортопедична стоматология.
Автор: Олейник П.М. зъболекар ортопед
През последните 5-7 години се формира и интензивно се развива нов клон на медицината, основан на използването на статични електрически полета с малък обсег за стимулиране на положителни биологични процеси в човешкото тяло. Основната отличителна черта на практическите методи, базирани на тази концепция, е, че електрическите полета се създават не от традиционни източници на електрическа енергия с мрежово или батерийно захранване, а от автономни електретни филми, нанесени върху импланти за различни цели, широко използвани в медицината.
Електретът е диелектрик, на повърхността или в обема на който се съхраняват некомпенсирани електрически заряди за дълго време, създавайки квазистатично (бавно променящо се във времето) електрическо поле в пространството около електрета. Попадайки заедно с импланта в човешкото тяло, електретният филм със своето поле има дозирано локално въздействие върху увредения орган, като допринася за лечението му при оптимални биофизични условия. Този процес се основава на естествен ефект, който се състои в това, че външно електрическо поле с къс обхват с определена величина и знак, действащо на клетъчно ниво, е катализатор за появата на здрави новообразувания в живите тъкани. Резултатът от изследването беше набор от фундаментални технологии за прилагане във вакуум на био- и химически инертни материали с желани електретни свойства, висока адхезия и чистота,еднакви свойства върху разширени субстрати със сложна пространствена конфигурация на филми от танталов пентоксид върху повърхността на медицински импланти за различни цели.
Изборът на електретни покрития със стехиометричен състав Ta2O5 се обяснява с техните уникални свойства. Така че танталът, на второ място след волфрама по отношение на точката на топене, има рекордна химическа устойчивост, значително надминавайки такъв метал като златото по този параметър. Танталът е добър проводник и единственият метал, който не се отхвърля от жива човешка тъкан. Най-високият оксид на тантал, Ta2O5, е отличен диелектрик ((
28. 32), има високи механични свойства, био- и химически инертен. След специална обработка придобива електретни свойства, т.е. способността да се създава квазистатично електрическо поле в непосредствена близост до повърхността му за дълго време.
Изолирането на протези от акрилна пластмаса с тънки вакуумни филми от танталов пентоксид позволява напълно да се премахнат всички патологични прояви, причинени от непоносимост към акрилати: химико-токсични, алергични, електрогалванични.При наличие на непоносимост към акрилни протези, пациентите се оплакват от парене на устната лигавица, парене и изтръпване на езика, подуване на лигавицата , сухота в устата. Обективно явленията на непоносимост могат да бъдат придружени от хиперемия (ограничена до протезното легло или разлята), подуване на лигавицата на устните, бузите, езика, петехиални кръвоизливи, наличие на папули и ерозии. Наред с локалните реакции са възможни общи прояви на непоносимост под формата на ринит, уртикария, дерматит, конюнктивит, реакции от централната нервна система (безсъние, замаяност), обострянехронични болести. Общите прояви могат да се комбинират с локални симптоми или да се реализират изолирано. Постоянното отделяне на малки дози токсични вещества от протезите води до хронична интоксикация на организма.
Причината за тези патологични прояви е ефектът върху човешкото тяло на продуктите от повърхностна ерозия и елиминиране на компонентите на акрилните пластмаси, които включват метилметакрилат, съединения на метакрилова и акрилова киселина, различни пластификатори, помътняващи вещества, багрила и катализатори. Ерозията на пластмасата възниква под въздействието на редица причини, включително непълно свързване на мономера по време на полимеризация, селективно извличане на компоненти, химични и механични напрежения, възникващи по време на работа на протезата.
Опитите за елиминиране на явленията на непоносимост към акрилни пластмаси в стоматологията са свързани със създаването на изолационни бариерни слоеве на тяхната повърхност, които предотвратяват освобождаването на продукти от ерозия в устната кухина.
Радикално решение на проблема е нанасянето на покрития от различни материали върху повърхността на протезите. Най-често за тази цел се използват галванични покрития от благородни метали (злато, платина, паладий, сребро) с дебелина до 50 микрона. Сериозен недостатък на тези покрития е, че изброените метали не винаги отговарят на изискванията за биосъвместимост. В допълнение, метализираната пластмаса води до появата на галванични двойки в устната кухина. Галваничните покрития с дебелина от няколко десетки микрометра променят микрорелефа на повърхността на протезите и нарушават тяхното фиксиране.
В идеалния случай материалът за антиерозионно пластмасово покритие трябва да има следните свойства:
- биоинертност към телесните тъкани;
- Високоздравина, осигуряваща целостта на покритието при механични натоварвания, възникващи по време на работа;
- химическа инертност към агресивната среда в устната кухина и прилаганите дентални материали;
- материалът на покритието трябва да има диелектрични свойства, за да се изключи възможността за образуване на галванични двойки в устната кухина.
Тези изисквания са напълно изпълнени от танталов пентоксид (Ta2O5).
Друг важен проблем, който успешно се решава с помощта на диелектрични покрития от танталов пентоксид, е проблемът с галванизма в устната кухина. В момента за терапевтично и ортопедично лечение в стоматологията се използват голям брой електропроводими елементи - изделия от метали и техните сплави. Всеки път, когато проводник и електролит са в контакт, възниква електрически ефект, който се състои в тенденцията на метала да отдава положително заредени йони в разтвора, като същевременно запазва своите електрони. В резултат на това върху проводник, потопен в електролит (слюнка), възниква електрически заряд и между различни проводници възниква електрохимична потенциална разлика, т.е. образува се галваничен елемент. Получените потоци от електрони и йони водят до сериозни заболявания.
При наличие на метални включвания в устата са възможни три вида патологични ефекти върху човешкото тяло: химико-токсични, електрогалванични (увреждащо действие на галваничния ток) и алергични. Разработена е оригинална технология за нанасяне на висококачествени диелектрични филми от танталов пентоксид, които напълно изолират повърхностите на проводимите продукти от електролита, минимизирайки риска от галванизъм в устната кухина.
Използванеимпланти с електретно покритие от танталов пентоксид елиминира локалните възпалителни усложнения, намалява времето за зарастване на импланта и ускорява използването на дозирани функционални натоварвания. Понастоящем се правят опити за изследване на биоелектричните процеси в костната тъкан и нейните електретни свойства. Това позволява използването на различни материали с електретни свойства за насочено въздействие върху процесите на репаративна остеогенеза, което е от значение както при лечението на пациенти с травматични увреждания на костите на лицевия череп, така и при денталната имплантация.
Литература:
1. Ефашкин Г., Електрети - диелектрични аналози на магнити
2. Гороховатски Ю.А., Електретен ефект и неговото приложение
3. Gridnev S.A., Диелектрици с метастабилна електрическа поляризация
Начало>> Научни статии>>Електретни покрития