Современные материалы и сплавы для восстановления костных дефектов челюстно-лицевой области: от традиционных решений к инновационным технологиям

Цель данной обзорной статьи – систематизировать современные данные о материалах и сплавах, применяемых для восстановления костных дефектов челюстно-лицевой области, оценить их преимущества, ограничения и перспективы внедрения в клиническую практику. Титан продолжает оставаться «золотым стандартом» в области медицинских имплантатов благодаря своей высокой прочности, биосовместимости и долговечности. Однако современные тенденции в медицине и материаловедении указывают на растущий интерес к биорезорбируемым материалам и 3D-технологиям, которые открывают новые горизонты для создания более совершенных и функциональных имплантатов. Эти инновационные подходы позволяют не только улучшить интеграцию имплантатов с тканями организма, но и минимизировать риски долгосрочных осложнений, таких как стресс-экранирование кости или необходимость повторных операций для удаления имплантата. Одним из наиболее важных аспектов современной имплантологии является необходимость персонализированного подхода к каждому пациенту. Это включает учет не только анатомических особенностей, но и индивидуальных биологических и физиологических параметров. Междисциплинарные исследования, объединяющие усилия хирургов, материаловедов, биоинженеров и биологов, становятся ключевым фактором успеха в разработке новых материалов и технологий, которые открывают огромные возможности для улучшения качества жизни пациентов. Однако для реализации этого потенциала необходимо продолжать активные исследования, укреплять междисциплинарное сотрудничество и уделять внимание не только техническим, но и этическим, а также экономическим аспектам разработки и внедрения инноваций.

1. Müller-Heupt L.K., Schiegnitz E., Kaya S., Jacobi-Gresser E., Kämmerer P.W., Al-Nawas B. Diagnostic tests for titanium hypersensitivity in implant dentistry: a systematic review of the literature. Int. J. Implant. Dent. 2022;8(1):29. doi: 10.1186/s40729-02200428-0

2. Gentile P., Chiono V., Carmagnola I., Hatton P.V. An overview of poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA)-based biomaterials for bone tissue engineering. Int. J. Mol. Sci. 2014;15(3):3640–3659. doi: 10.3390/ijms15033640

3. Kochanowski A., Hoene A., Patrzyk M., Walschus U., Finke B., Luthringer B., Feyerabend F., Willumeit R., Lucke S., Schlosser M. In vivo investigation of the inflammatory response against phospholipid-coated titanium implants in a rat model. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2011;22(4):1015–1026. doi: 10.1007/s10856-011-4287-6

4. Hornberger H., Virtanen S., Boccaccini A.R. Biomedical coatings on magnesium alloys – A review. Acta Biomater. 2012;8(7):2442–2455. doi: 10.1016/j.actbio.2012.04.012

5. Wang X., Xu S., Zhou S., Xu W., Leary M., Choong P., Qian M., Brandt M., Xie Y.M. Topological design and additive manufacturing of porous metals for bone scaffolds and orthopaedic implants: A review. Biomaterials. 2016;83:127–141. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.01.012

6. Yin C., Zhang Y., Cai Q., Li B., Yang H., Wang H., Qi H., Zhou Y., Meng W. Effects of the micro-nano surface topography of titanium alloy on the biological responses of osteoblast. J. Biomed. Mater. Res. A. 2017;105(3):757–769. doi: 10.1002/jbm.a.35941

7. Nayak T.R., Andersen H., Makam V.S., Khaw C., Bae S., Xu X., Ee P.L., Ahn J.H., Hong B.H., Pastorin G., Özyilmaz B. Graphene for controlled osteogenic differentiation of stem cells. ACS Nano. 2011;5(6):4670–4678. doi: 10.1021/nn200500h

8. Salgado A.J., Coutinho O.P., Reis R.L. Bone tissue engineering: state of the art and future trends. Macromol. Biosci. 2004;4(8):743–765. doi: 10.1002/mabi.200400026

9. Zheng Z., Gan S., Yang S., Hou C., Zhu Z., Wang H., Yu D., Qian Z., Xu H.H.K., Chen W. Enhanced surface hydrophilicity improves osseointegration of titanium implants via integrin-mediated osteoimmunomodulation. J. Mater. Chem. B. 2025;13(2):496–510. doi: 10.1039/D4TB02360A

10. Sailer I., Strasding M., Valente N.A., Zwahlen M., Liu S., Pjetursson B.E. A systematic review of the survival and complication rates of zirconia-ceramic and metal-ceramic multiple-unit fixed dental prostheses. Clin. Oral Implants. Res. 2018;29(Suppl 16):184–198. doi: 10.1111/clr.13277

11. Chen Y., Xu Z., Smith C., Sankar J. Recent advances on the development of magnesium alloys for biodegradable implants. Acta Biomater. 2014;10(11):4561– 4573. doi: 10.1016/j.actbio.2014.07.005

12. Macak J.M., Zlamal M., Krysa J., Schmuki P. Self-organized TiO2 nanotube layers as highly efficient photocatalysts. Small. 2007;3(2):300–304. doi: 10.1002/smll.200600426

13. Zhang E., Yang L. Microstructure, mechanical properties and bio-corrosion properties of Mg-Zn-MnCa alloy for biomedical application. Mater. Sci. Eng. A. 2008;497:111–118. doi: 10.1016/j.msea.2008.06.019

14. Hench L.L. The story of bioglass. J. Mater. Sci Mater. Med. 2006;17(11):967–978. doi: 10.1007/s10856-006-0432-z

15. Liu C., Ren Z., Xu Y., Pang S., Zhao X., Zhao Y. Biodegradable magnesium alloys developed as bone repair materials: a review. Scanning. 2018;2018:9216314. doi: 10.1155/2018/9216314

16. Visscher D.O., Farré-Guasch E., Helder M.N., Gibbs S., Forouzanfar T., van Zuijlen P.P., Wolff J. Advances in bioprinting technologies for craniofacial reconstruction. Trends Biotechnol. 2016;34(9):700–710. doi: 10.1016/j.tibtech.2016.04.001

17. Hadi S., Al-Mizraqchi A. Antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles on the growth of enterococcus faecalis, candida and total root canal microbiota (in vitro study). Indian J. Public Health Res. Dev. 2019;10(11):2134. doi: 10.5958/09765506.2019.03874.9

18. Yuan L., Ding S., Wen C. Additive manufacturing technology for porous metal implant applications and triple minimal surface structures: A review. Bioact. Mater. 2018;4(1):56–70. doi: 10.1016/j.bioactmat.2018.12.003

19. Ma R., Tang T. Current strategies to improve the bioactivity of PEEK. Int. J. Mol. Sci. 2014;15(4):5426– 5445. doi: 10.3390/ijms15045426

20. Dorozhkin S.V. Bioceramics of calcium orthophosphates. Biomaterials. 2010;31(7):1465–1485. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.11.050

21. Tarsitano A., Battaglia S., Ricotta F., Bortolani B., Cercenelli L., Marcelli E., Cipriani R., Marchetti C. Accuracy of CAD/CAM mandibular reconstruction: A three-dimensional, fully virtual outcome evaluation method. J. Craniomaxillofac. Surg. 2018;46(7):1121– 1127. doi: 10.1016/j.jcms.2018.05.010

22. Wang X., Xu S., Zhou S., Xu W., Leary M., Choong P., Qian M., Brandt M., Xie Y.M. Topological design and additive manufacturing of porous metals for bone scaffolds and orthopaedic implants: A review. Biomaterials. 2016;83:127–141. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.01.012

23. Jensen S.S., Terheyden H. Bone augmentation procedures in localized defects in the alveolar ridge. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2009;(24, Suppl.):218–236.

24. Urban I.A., Monje A., Nevins M., Nevins M.L., Lozada J.L., Wang H.L. Vertical bone augmentation utilizing titanium-reinforced d-PTFE membranes: A retrospective multicenter study. Clin. Oral Implants. Res. 2021;32(7):828–839. doi: 10.1111/clr.13755

25. Starch-Jensen T., Mordenfeld A., Spin-Neto R., Jensen S.S. Maxillary sinus floor augmentation with synthetic bone substitutes compared with other grafting materials: A systematic review and meta-analysis. Implant. Dent. 2018;27(3):363–374. doi: 10.1097/ID.0000000000000768

26. Miron R.J., Sculean A., Shuang Y., Bosshardt D.D., Gruber R., Buser D., Chandad F., Zhang Y. Osteoinductive potential of a novel biphasic calcium phosphate bone graft in comparison with autographs, xenografts, and DFDBA. Clin. Oral Implants Res. 2016;27(6):668–675. doi: 10.1111/clr.12647

27. Renvert S., Persson G.R., Pirih F.Q., Camargo P.M. Peri-implant health, peri-implant mucositis, and peri-implantitis: case definitions and diagnostic considerations. J. Clin. Periodontol. 2018;45(Suppl 20):S278–S285. doi: 10.1111/jcpe.12956

28. Dube E., Okuthe G.E. Silver nanoparticle-based antimicrobial coatings: sustainable strategies for microbial contamination control. Microbiol. Res. 2025; 16(6):110. doi: 10.3390/microbiolres16060110

29. Dhawan P. Hypersensitivity to titanium dental implants: a review. J. Oral Implantol. 2023;49(1):1–8. doi: 10.1563/aaid-joi-D-22-00105

30. Schwarz M.S. Mechanical complications of dental implants. Clin. Oral Implants Res. 2000;11(Suppl 1):156–158. doi: 10.1034/j.1600-0501.2000.011s1156.x

31. Nokar S., Moslehifard E., Bahman T., Bayanzadeh M., Nasirpouri F., Nokar A. Accuracy of implant placement using a CAD/CAM surgical guide: an in vitro study. Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 2011;26(3):520–526.

32. Schwarz F., Derks J., Monje A., Wang H.L. Peri-implantitis. J. Clin. Periodontol. 2018;45(Suppl 20):S246–S266. doi: 10.1111/jcpe.12954

33. Kassanos P., Hourdakis E. Implantable passive sensors for biomedical applications. Sensors. 2025;25(1):133. doi: 10.3390/s25010133

34. Dirzu N., Lucaciu O., Dirzu D.S., Soritau O., Cenariu D., Crisan B., Tefas L., Campian R.S. BMP-2 delivery through liposomes in bone regeneration. Appl. Sci. 2022;12(3):1373. doi: 10.3390/app12031373

35. Daneshmandi L., Barajaa M., Tahmasbi Rad A., Sydlik S.A., Laurencin C.T. Graphene-based biomaterials for bone regenerative engineering: a comprehensive review of the field and considerations regarding biocompatibility and biodegradation. Adv. Healthc Mater. 2021;10(1):e2001414. doi: 10.1002/adhm.202001414

36. Huan Y., Zhou D., Wu X., He X., Chen H., Li S., Jia B., Dou Y., Fei X., Wu S., … Fei F. 3D bioprinted autologous bone particle scaffolds for cranioplasty promote bone regeneration with both implanted and native BMSCs. Biofabrication. 2023;15(2):025019. doi: 10.1088/1758-5090/acbe21

37. Dell A.C., Wagner G., Own J., Geibel J.P. 3D bioprinting using hydrogels: cell inks and tissue engineering applications. Pharmaceutics. 2022;14(12):2596. doi: 10.3390/pharmaceutics14122596

38. Chae S., Ha D.H., Lee H. 3D bioprinting strategy for engineering vascularized tissue models. Int. J. Bioprint. 2023;9(5):748. doi: 10.18063/ijb.748

39. Cao D., Ding J. Recent advances in regenerative biomaterials. Regen. Biomater. 2022;9:rbac098. doi: 10.1093/rb/rbac098

40. Kassim A., Alotaibi K.F. Factors that influence the adoption of digital dental technologies and dental informatics in dental practice. Int. J. Online Biomed. Eng. (iJOE). 2023;19(15):4–18. doi: 10.3991/ijoe.v19i15.43015

41. Revilla-León M., Gomez-Polo M., Vyas S., Barmak A.B., Gallucci G., Att W., Krishnamurthy V. Artificial intelligence applications in implant dentistry: A systematic review. J. Prosthet. Dent. 2023;129(2):293–300. doi: 10.1016/j.prosdent.2021.05.008

42. Panahi O., Farrokh S., Dadkhah S. Biosensors for monitoring peri-implantitis: current status and future directions. Am. J. Biomed. Sci. Res. 2025;25(1):666– 671. doi: 10.34297/AJBSR.2025.25.003366

43. Viswanathan V.K., Jain V.K., Sangani C., Botchu R., Iyengar K.P., Vaishya R. SMART (self-monitoring analysis and reporting technology) and sensor-based technology applications in trauma and orthopaedic surgery. J. Orthop. 2023;44:113–118. doi: 10.1016/j.jor.2023.09.006