Polyetheretherketone in dental practice: a review of current opportunities and prospects for clinical use

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Современная стоматология характеризуется активным поиском и разработкой новых биоматериалов, сочетающих высокие функциональные характеристики с эстетическими требованиями и биоинертностью [1, 2]. В этом контексте полиэфирэфиркетон (ПЭЭК, англ. PEEK), синтетический полимер из семейства полиарилэфиркетонов, привлекает значительное внимание исследователей и клиницистов [3, 4]. Его молекулярная структура, образованная ароматическими ядрами, связанными эфирными и кетонными группами, обусловливает исключительную химическую стабильность, термостойкость и механическую прочность [5]. PEEK, первоначально нашедший применение в аэрокосмической и машиностроительной отраслях, был адаптирован для медицинского использования благодаря подтвержденной биосовместимости и рентгенопрозрачности. В стоматологии PEEK рассматривается как многофункцио-нальная платформа для решения широкого спектра задач – от изготовления дентальных имплантатов и абатментов до ортодонтических аппаратов и челюстно-лицевых протезов, что актуализирует необходимость систематического анализа его возможностей и ограничений [6, 7].

Обзор литературы проведен нами в базах данных PubMed, Google Scholar и e-Library c 2014 по 2025 год. Для поиска использовались такие ключевые слова, как «PEEK», «имплантат», «протез», «эстетический» и «абатмент». Кроме того, мы изучили список литературы соответствующих исследований на предмет интересующих источников информации. В исследование включались сведения только при наличии доступа к полнотекстовым статьям.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА PEEK

Одним из ключевых преимуществ PEEK является модуль упругости (рисунок 1), величина которого приближается к таковой у кортикальной костной ткани в отличие от значительно более жестких титановых сплавов и диоксида циркония [8]. Это свойство минимизирует явление стресс-шилдинга – нефизиологического снижения нагрузки на периимплантатную кость, ведущего к ее резорбции [9]. Материал демонстрирует высокую устойчивость к усталостным нагрузкам, истиранию и воздействию агрессивных сред, включая ротовую жидкость. PEEK является радиолюцентным, что исключает появление артефактов при компьютерной и магнитно-резонансной томографии, обеспечивая качественную послеоперационную диагностику [10].

 

Рисунок 1. Модуль упругости различных материалов, используемых в клинической стоматологии, ГПа.

Figure 1. Modulus of elasticity of various materials used in clinical dentistry, GPa.

 

Биосовместимость PEEK подтверждена серией доклинических и клинических исследований, свидетельствующих об отсутствии цитотоксического, мутагенного и иммуногенного действия [11, 12]. Однако, будучи биоинертным, чистый PEEK проявляет ограниченную остеоинтеграционную способность, что стимулирует разработку стратегий поверхностной функционализации [13].

PEEK характеризуется отсутствием металлического блеска, что обеспечивает его высокие эстетические показатели. Данный материал пригоден для изготовления конструкций с применением технологий компьютерного проектирования и производства (CAD/CAM). Износостойкость PEEK сопоставима с аналогичным показателем для металлических сплавов, однако материал уступает им по значениям упругой прочности и твердости [14]. В сравнении с композитными смолами PEEK демонстрирует повышенную устойчивость к абразивному износу и истиранию [15]. Среди полимерных аналогов PEEK обладает максимальными значениями прочности на изгиб, материал отличается стабильностью в водной среде, проявляя устойчивость к химической деградации при длительном контакте с водой, в том числе при повышенных температурах [16].

Перспективным направлением является армирование матрицы PEEK углеродным или стеклянным волокном, что позволяет создавать композиты (CFR-PEEK, GFR-PEEK) с управляемыми механическими характеристиками, еще более приближенными к свойствам натуральных тканей [17, 18].

СТРАТЕГИИ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ PEEK ДЛЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Инертная поверхность PEEK, обладающая низкой свободной энергией, представляет вызов для достижения прочной адгезии с цементирующими системами и биологическими тканями. Для решения этой проблемы разработан ряд методов физического и химического повышения уровня фиксации.

Физические методы: пескоструйная обработка оксидом алюминия, лазерная абляция, обработка низкотемпературной плазмой [19, 20]. Эти технологии увеличивают микрошероховатость и функциональность поверхности, улучшая его механическое сцепление и смачиваемость.

Химические методы: травление концентрированной серной кислотой («сульфирование»), нанесение тонкопленочных покрытий (гидроксиапатит, диоксид титана, кремнийсодержащие слои). Такие покрытия не только повышают адгезию, но и могут придавать поверхности остео-индуктивные и антибактериальные свойства [21].

ОБЛАСТИ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ PEEK В СТОМАТОЛОГИИ

Дентальная имплантология

PEEK применяется для изготовления как временных, так и постоянных имплантатов, в особенности в эстетически значимых зонах [6, 22, 23]. Его естественный белый цвет и отсутствие металлического блеска под слизистой оболочкой обеспечивают превосходный эстетический результат. Основным направлением исследований является разработка пористых или покрытых гидроксиапатитом имплантатов из PEEK для ускорения и усиления остеоинтеграции.

Ортопедическая стоматология

Временные абатменты из PEEK эффективно распределяют жевательную нагрузку и способствуют формированию естественного контура десны [24]. Для постоянных абатментов требуются модифицированные высокопрочные сорта PEEK. Благодаря технологиям CAD/CAM из PEEK изготавливаются каркасы мостовидных протезов, базисы съемных протезов, кламмеры и обтураторы [25, 26]. Материал обеспечивает легкость конструкции, высокую износостойкость и биосовместимость. Для улучшения эстетики производится винирование композитными материалами [27]. В челюстно-лицевом протезировании PEEK используется для реконструкции костных дефектов черепа и лицевого скелета благодаря возможности точного 3D-моделирования и биосовместимости.

Ортодонтия

Эстетические ортодонтические дуги и лигатуры из PEEK представляют альтернативу металлическим аналогам, в особенности для пациентов с высокими эстетическими запросами или аллергией на металлы [7, 28]. Материал демонстрирует хорошую упругость и управляемую силовую характеристику.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ PEEK С ТРАДИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Клиническое использование титановых имплантатов сопряжено с рядом ограничений, таких как риск развития гиперчувствительности, возникновение избыточного механического напряжения в зоне контакта «имплантат – кость» вследствие разницы модулей упругости, а также наличие эстетических дефектов [8, 29]. В качестве альтернативы титану был предложен PEEK, первоначально коммерциализированный в качестве биоматериала для имплантологических систем.

Благодаря способности уменьшать стресс-шилдинг между дентальным имплантатом и прилегающей альвеолярной костью, PEEK также применяется в качестве материала для временных абатментов. Этот полимер обеспечивает анатомически корректный контур вестибулярной поверхности и адекватную поддержку межзубных сосочков [30]. Экономическая доступность, адаптивность для фиксации временной конструкции на этапе имплантации, а также высокие эстетические характеристики являются дополнительными преимуществами PEEK-абатментов [31]. Однако их устойчивость к механическому разрушению ниже, чем у титановых аналогов, что ограничивает сроки применения и определяет рекомендации по использованию PEEK преимущественно для кратковременных временных реставраций [32, 33].

Конструкции на основе PEEK обладают значительно меньшей массой по сравнению с металлическими реставрациями, а также допускают возможность проведения интраорального ремонта [34]. Данный материал демонстрирует сниженную хрупкость и более выраженный амортизирующий эффект при нагрузке по сравнению с керамическими системами [35]. В качестве биосовместимого ударопрочного полимера для безметалловых реставраций PEEK минимизирует риски аллергических реакций и явлений коррозии. Его меньшая плотность относительно металлических сплавов обеспечивает снижение веса ортопедических конструкций. Уникальным свойством PEEK является сочетание амортизации нагрузки и низкой склонности к хрупкому разрушению среди материалов, применяемых для каркасов керамических реставраций [36]. Сходство модуля упругости PEEK с таковым у костной ткани обосновывает его применение в имплантологических реставрациях при отсутствии периодонтальной связки. Низкие показатели адсорбции зубного налета и влагопоглощения расширяют потенциал его внутриротового использования.

Вопрос достижения уровня поверхностной полировки, сопоставимого с глазурованной керамикой или промышленно изготовленными титановыми компонентами, остается дискуссионным. Тем не менее изготовление каркасов из PEEK с использованием как традиционных методик, так и CAD/CAM-технологий является экономически более эффективным по сравнению с керамическими аналогами. Современные протоколы включают прямое фрезерование заготовок или 3D-печать восковых/полимерных каркасов с последующей термопрессовкой по технологии выплавленной модели [37]. Применение светоотверждаемых полимерных облицовочных материалов дополнительно оптимизирует производственный процесс, сокращая время и затраты. Значительным клиническим преимуществом реставраций на основе PEEK является возможность интра-оральной замены облицовочного материала в случае его скола без необходимости демонтажа всей конструкции [34].

Актуальной нерешенной задачей является оценка усталостной прочности PEEK-каркасов, что обусловлено недостаточным количеством соответствующих исследований in vitro. Верификация долговечности адгезионного соединения между полимерными облицовочными материалами и каркасами из PEEK требует проведения как in vitro, так и in vivo исследований. Таким образом, до внедрения данного материала в широкую клиническую практику необходима комплексная оценка его клинической эффективности в рамках долгосрочных контролируемых испытаний.

ТЕКУЩИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основными вызовами для широкого внедрения PEEK остаются необходимость дальнейшего повышения биологической активности поверхности для обеспечения надежной остеоинтеграции; оптимизация протоколов адгезивного цементирования; изучение долгосрочной клинической эффективности и усталостной прочности в условиях ротовой полости; снижение стоимости материала и обработки.

Перспективными направлениями являются разработка нанокомпозитов на основе PEEK, создание биомиметических пористых структур, а также интеграция в материал антимикробных агентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полиэфирэфиркетон представляет собой высокотехнологичный полимерный материал, свойства которого открывают новые горизонты в реставрационной стоматологии. Его ключевые преимущества – биосовместимость, механические характеристики, имитирующие природные ткани, и технологичность обработки – делают его выгодной альтернативой металлам и керамике. Успешное клиническое применение PEEK напрямую зависит от выбора оптимального метода поверхностной модификации для конкретной клинической задачи. Дальнейшие междисциплинарные исследования в области материаловедения, клеточной биологии и клинической стоматологии необходимы для полной реализации потенциала PEEK и перевода его из категории перспективных в категорию стандартных материалов для повседневной клинической практики.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ	ADDITIONAL INFORMATION
Источник финансирования. Работа выполнена по инициативе авторов без привлечения финансирования.	Study funding. The study was the authors’ initiative without external funding.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с содержанием настоящей статьи.	Conflict of interest. The authors declare that there are no obvious or potential conflicts of interest associated with the content of this article.
Участие авторов. Нестеров А.М., Садыков М.И., Потапов В.П. – подбор литературы, редактирование текста. Сагиров М.Р. – анализ данных, написание текста. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.	Contribution of individual authors. Nesterov A.M., Sadykov M.I., Potapov V.P.: selection of literature, editing of the text. Sagirov M.R.: data analysis, writing of the text. All authors gave their final approval of the manuscript for submission, and agreed to be accountable for all aspects of the work, implying proper study and resolution of issues related to the accuracy or integrity of any part of the work.
Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).	Statement of originality. No previously published material (text, images, or data) was used in this work.
Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе не применима.	Data availability statement. The editorial policy regarding data sharing does not apply to this work.
Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.	Generative AI. No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.
Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовал 1 внешний рецензент.	Provenance and peer review. This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved 1 external reviewer.

About the authors

A. M. Nesterov

Samara State Medical University

Email: nesterov003@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-4187-4375

MD, Professor, Head of the Department of Orthopedic Dentistry

Russian Federation, Samara

M. I. Sadykov

Samara State Medical University

Email: sadykov1949@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1986-8996
SPIN-code: 4206-1902

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor, Head of the Department of Orthopedic Dentistry

Russian Federation, Samara

V. P. Potapov

Samara State Medical University

Email: v.p.potapov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9582-7657

MD, Dr. Sci. (Medicine), Associate professor, Professor of the Department of Orthopedic Dentistry

Russian Federation, Samara

M. R. Sagirov

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: m.r.sagirov@samsmu.ru

MD, Cand. Sci. (Medicine), Associate professor of the Department of Orthopedic Dentistry

Russian Federation, Samara

References

Supplementary files