Abstract
Gli impianti dentali sono spesso realizzati in leghe di titanio. La terapia implantare promette attualmente un buon risultato a lungo termine senza influire sulla salute; tuttavia, il suo successo dipende da molti fattori. In questo articolo, gli autori si concentrano sui fattori di rischio più comuni associati agli impianti chirurgici metallici. L’ipersensibilità indotta dal titanio può portare a sintomi di rigetto dell’impianto., La corrosione e la formazione di biofilm sono situazioni aggiuntive in cui possono verificarsi questi sintomi. Per scopi medici, è importante definire e discutere le caratteristiche dei metalli utilizzati nei dispositivi impiantabili e garantire la loro biocompatibilità. Per evitare reazioni di ipersensibilità agli impianti dentali metallici, devono essere stabiliti principi precauzionali per la prevenzione primaria.
1. Introduzione
L’odontoiatria è una branca della medicina in continua evoluzione che è significativamente influenzata dagli sviluppi tecnologici., L’obiettivo della moderna odontoiatria implantare è quello di ripristinare la funzione fisiologica, il comfort, l’estetica, la parola e la salute alle persone che hanno i denti mancanti. La perdita dei denti è principalmente causata dal decadimento, dal trattamento canalare fallito, dalla perdita infiammatoria del tessuto parodontale o dalla frattura . In passato, la perdita di un dente singolo veniva solitamente trattata con una protesi parziale fissa a tre unità, riempiendo lo spazio con un pontico supportato su entrambi i lati dai denti dell’abutment., Questo trattamento, noto anche come ponte fisso, non è necessariamente la soluzione ottimale, in quanto richiede la preparazione della corona dei denti dell’abutment. Di conseguenza, questi denti sono più suscettibili al decadimento e alle malattie gengivali, che possono portare a un’ulteriore perdita dei denti o al fallimento della protesi .
Gli spazi antiestetici tra i denti possono essere riempiti da impianti dentali senza causare ulteriori danni ad altri denti . Inoltre, gli impianti endossei possono prevenire la perdita dell’osso alveolare. I processi alveolari, all’interno della mandibola e della mascella, circondano e sostengono i denti per garantire la loro funzione., Al contrario, masticare, mordere e parlare portano a micromovimenti della radice del dente all’interno della sua presa (parodonto), causando indirettamente la ricostruzione e il rimodellamento dell’osso alveolare. Quando un dente viene perso, la mancanza di stimolazione ossea porta a una diminuzione del volume alveolare. Come più denti sono persi, più aree di osso non possono essere mantenute . Un impianto endosseo può prevenire ulteriori perdite ossee, ma deve essere integrato nell’osso alveolare il prima possibile dopo l’estrazione per sollecitare la stimolazione ossea .,
I suddetti vantaggi delle protesi endossee hanno attirato molti dentisti, con conseguente aumento dell’uso del trattamento implantare. Con l’aumentare del numero di impianti, è necessario concentrarsi continuamente sulla biocompatibilità dei materiali implantari. In questo articolo, gli autori esamineranno i fattori di rischio più comuni associati agli impianti chirurgici metallici (ad esempio, corrosione, sviluppo di biofilm e reazioni di ipersensibilità) e quindi si concentreranno sugli effetti collaterali che possono insorgere nei pazienti cronicamente esposti a materiali metallici.
2., Proprietà meccaniche e chimiche del titanio
Il titanio è considerato un eccellente biomateriale e la scelta migliore per la produzione di impianti permanenti non biodegradabili. Il titanio è caratterizzato da proprietà meccaniche convenienti come il suo elevato rapporto resistenza-peso, malleabilità e bassa densità. Il titanio di solito non si corrode perché diventa rapidamente passivo. La passivazione comporta la creazione di uno strato esterno di materiale schermante che protegge la maggior parte del metallo dall’ambiente., Il titanio si ossida immediatamente dopo l’esposizione all’aria, formando un sottile strato di biossido di titanio (TiO2), che si riforma rapidamente se danneggiato, a condizione che ci sia sufficiente ossigeno nell’ambiente circostante (effetto di auto-guarigione) .
Il titanio non è tossico e raramente rifiutato dal corpo. Ha la capacità intrinseca di osteointegrare, consentendo il suo utilizzo come materiale implantare dentale che può rimanere sul posto per diversi anni. I risultati in letteratura, tuttavia, suggeriscono che il titanio può indurre reazioni di ipersensibilità clinicamente rilevanti così come altre disfunzioni immunitarie .
3., Corrosione
La corrosione è definita come la perdita spontanea e progressiva di materiale ed è causata dall’ambiente circostante . Il titanio puro è resistente alla corrosione in ambienti controllati e in assenza di carico . Tuttavia, in condizioni orali e in combinazione con carichi ciclici, il titanio può corrodersi, influenzando così la stabilità meccanica dell’impianto . Inoltre, i detriti metallici prodotti dopo l’impianto possono indurre una maggiore risposta infiammatoria o contribuire a una reazione di ipersensibilità ., Esistono molti tipi di corrosione associati agli impianti metallici, come galvanica, fretting, pitting e corrosione interstiziale .
La corrosione galvanica si verifica spesso quando due diversi dispositivi metallici sono collegati da un percorso acquoso (ad esempio, saliva) e può influire notevolmente sulla stabilità meccanica e sul risultato finale degli impianti dentali . L’unità di base dell’elettrochimica è la cella elettrochimica, che è composta da un anodo (vite in titanio), un catodo (riempimento metallico) e un elettrolita (saliva). Gli elettrodi collegati in un circuito equalizzano la loro differenza di potenziale., Di conseguenza, gli elettroni sono sia generati che consumati. La corrente prodotta dal flusso ionico viene utilizzata per misurare la velocità di corrosione di un metallo ed è direttamente correlata al materiale perso. I prodotti prodotti dalla corrosione possono avere effetti citotossici o addirittura neoplastici sul tessuto circostante l’impianto .
La corrosione da sfregamento si verifica a causa della rottura dello strato protettivo sulle viti in titanio. La corrosione vaiolatura deriva dalla rottura spontanea del film passivante su un’area piana o sovraesposta. La corrosione interstiziale è associata a superfici irregolari .,
La corrosione degli impianti metallici può compromettere la stabilità meccanica del dispositivo e l’integrità del tessuto circostante . Inoltre, è stato dimostrato che tracce metalliche provenienti da impianti disturbano l’omeostasi (ad esempio, sintesi del DNA, mineralizzazione ed espressione di mRNA di fosfatasi alcalina). Sono stati trovati all’interno del fegato, dei polmoni, dei linfonodi e del flusso sanguigno. Le implicazioni elettriche della corrosione sul tessuto circostante rimangono poco chiare ., Tuttavia, è stato dimostrato che le correnti elettriche generate durante gli eventi corrosivi sono amplificate da carichi ciclici (cioè, masticare; mordere) . Si suggerisce che i tessuti circostanti siano cronicamente esposti a segnali elettrici anormali .
4. Biofilm
I biofilm sono una complessa comunità di microrganismi attaccati alle superfici . I biofilm possono formarsi su superfici viventi e non viventi e possono essere prevalenti in ambienti naturali (apparato radicale delle piante), industriali (sistema di riscaldamento dell’acqua) e ospedalieri (cateteri; impianti) ., È ampiamente riconosciuto che la maggior parte dei batteri coesistono in associazione con le superfici. In altre parole, di solito non vivono fluttuanti, ma tendono ad attaccarsi l’uno all’altro e ad aderire a una superficie specifica . Producono una melma (sostanze polimeriche extracellulari, EPS) costituita da acidi nucleici, proteine e polisaccaridi . EPS facilita l’adesione e serve come nutriente per dividere i microbi. Fornisce anche la comunicazione tra microrganismi attraverso segnali biochimici e i mezzi per lo scambio di materiale genetico ., I biofilm possono essere formati da una singola specie o specie miste . I batteri interagiscono e cooperano sempre in molti modi. Le cellule microbiche che crescono in un biofilm differiscono dai batteri planctonici basali. Il loro sviluppo strutturale e genetico si traduce in una maggiore resistenza ai disinfettanti . In alcuni casi, sono anche resistenti agli antibiotici . Inoltre, la fase finale della formazione del biofilm è la dispersione. La struttura rimane invariata, ma le colonie microbiche si separano dal biofilm originale, fluendo via e colonizzando altre superfici ., Pertanto, i biofilm possono causare gravi problemi di salute e gravi complicazioni .
Un esempio di biofilm orale è la placca dentale, costituita da specie batteriche e micotiche. È ancorato ai denti all’interno dei polimeri della saliva e dovrebbe essere rimosso dalla pulizia regolare dei denti. Quando l’igiene orale fallisce, sia i denti (o l’impianto dentale) che il tessuto circostante (gomma, parodonto e osso alveolare) sono sottoposti ad alte concentrazioni di prodotti microbici, che possono causare decadimento, gengivite, parodontite o peri-implantite., Le condizioni sopra menzionate non sono necessariamente associate alle stesse specie microbiche; tuttavia, tutti i potenziali patogeni orali possono formare una popolazione aderente e crescere all’interno della placca dentale per innescare successivamente malattie dei tessuti orali .
Uno dei più grandi successi nella medicina moderna è stato il progresso nella cura delle malattie infettive. Allo stato attuale, la maggior parte delle infezioni acute può essere trattata efficacemente con antibiotici. Tuttavia, i biofilm sono un’eccezione a questa regola. Anche dopo una terapia antibiotica di successo, i sintomi possono ripresentarsi molto rapidamente .,
Gli impianti servono come potenziali superfici per la formazione di biofilm. La rimozione chirurgica dei dispositivi impiantati è la migliore cura per le infezioni correlate al biofilm, ma in genere non è considerata una soluzione ottimale . Per prevenire la formazione di biofilm, è importante seguire attentamente tutte le regole della chirurgia asettica . Un altro metodo per ridurre il rischio di adesione batterica è quello di sviluppare nuovi materiali o migliorare la superficie dei dispositivi medici impiantati in modo che non attraggano potenziali agenti patogeni del biofilm ., Rivestimenti multifunzionali su una superficie di zirconio , una superficie di titanio nanostrutturata e un rilascio controllato di antibiotici possono svolgere un ruolo significativo nel raggiungimento di questo obiettivo .
5. Ipersensibilità al metallo
Un’allergia è definita come una reazione di ipersensibilità. È un disturbo del sistema immunitario, una reazione eccessiva a qualcosa che di solito è innocuo, ma che innesca una reazione in chiunque sia sensibile alla sostanza in questione .
I potenziali allergeni metallici sono molto comuni nella vita quotidiana., La letteratura suggerisce che il titanio può indurre ipersensibilità clinicamente rilevante in alcuni pazienti cronicamente esposti a questo metallo reattivo. Ci sono alcune fonti ovvie come orologi, gioielli e monete; tuttavia, i prodotti cosmetici possono contenere ingredienti sensibilizzanti. La maggior parte dei pazienti con allergia al titanio non sono consapevoli della loro esposizione. Ad esempio, i filtri solari contenenti TiO2 vengono applicati su ampie aree della pelle per evitare l’invecchiamento precoce e il cancro della pelle .
Se l’allergene viene ingerito, è probabile che uno soffra di sintomi digestivi., Le particelle inalabili colpiscono gli occhi, il naso e i polmoni . L’ipersensibilità del metallo può manifestarsi come una serie di reazioni avverse, tra cui infiammazione cronica e dolore. I sintomi più comuni di ipersensibilità del metallo includono stanchezza cronica, depressione o fibromialgia (dolore senza una causa nota). La presentazione più comune di un paziente con un’allergia al metallo è una reazione lichenoide caratterizzata da lesioni lichenoidi orali. Questi sintomi di solito si verificano in pazienti con impianti metallici che sono cronicamente esposti ad allergeni metallici., Tuttavia, gli impianti metallici possono essere rifiutati senza alcuna prova di una precedente reazione di ipersensibilità .
L’ipersensibilità è una sequenza di reazioni indesiderate da parte del sistema immunitario. Il loro tipo e il loro sviluppo possono differire. Sono generalmente classificati in quattro gruppi (I-IV) . L’ipersensibilità del metallo è solitamente un’ipersensibilità di tipo IV, nota come reazione di ipersensibilità ritardata, perché la reazione richiede da 48 a 72 ore per svilupparsi . Il primo contatto con un antigene metallico provoca il consumo di antigene (da parte delle cellule dendritiche di Langerhans) e la presentazione di antigene ai linfociti., – i linfociti hanno la loro origine nel timo e sono diretti a produrre citochine che regolano le vie di risposta immunitaria. Se il paziente viene nuovamente esposto all’antigene metallico, i linfociti attivano i macrofagi . Quindi, l’infiammazione è indotta per contrastare la minaccia percepita. La risposta immunitaria può portare a danni ai tessuti e alla fine alla perdita asettica dell’impianto .
L’esposizione ai metalli da impianti endossei dentali, otturazioni in amalgama o protesi articolari può portare a gravi problemi di salute ., Un ragionevole sospetto di ipersensibilità al metallo può consentire il test in pazienti sensibili, utilizzando il test di immunostimolazione dei linfociti della memoria, noto come test MELISA®. Questo è un esame del sangue per rilevare l’ipersensibilità al metallo. – i linfociti da campioni di sangue sono isolati e testati contro metalli selezionati, in base all’esposizione del paziente. L’indice di stimolazione viene utilizzato per misurare la reattività di un paziente a diversi metalli., MELISA® è particolarmente utile nei pazienti con sintomi di allergia ai metalli (stanchezza cronica, dolori articolari cronici, dermatite da contatto e reazioni lichenoidi orali) ma che hanno avuto test patch negativi .
Problemi cronici possono non verificarsi fino a quando l’impianto non è stato messo in atto. È molto comune trovare tracce di altri metalli (alluminio o nichel) nel titanio commercialmente puro, poiché queste sostanze contribuiscono a una migliore lavorabilità e prevengono la corrosione ., Otturazioni dentali, ponti e impianti possono essere potenziali sensibilizzanti, proprio come i filtri solari, perché contengono metalli (nichel, alluminio e titanio) . È importante determinare con precisione a quali metalli è attualmente esposto il paziente. Sulla base di trattamenti dentali e medici, nonché sulla storia ambientale, dovrebbe essere stabilito un elenco di tutti i potenziali allergeni. Per determinare il metallo problematico, può essere molto utile rimuovere altri agenti nocivi (come otturazioni in amalgama e ponti metallici) per ridurre il numero potenziale di reazioni specifiche del metallo ., Una valutazione di allergia per titanio è suggerita in quei pazienti titanio-implant-indicati che hanno una storia di allergia ad altri metalli .
È stato dimostrato che le persone con una storia di allergia ai metalli hanno un rischio maggiore di sviluppare una reazione di ipersensibilità a un impianto metallico . Per gli individui sensibili, non esiste un limite sicuro o un livello accettabile di una determinata sostanza metallica ., Sebbene l’allergia al titanio abbia un basso tasso di prevalenza, per i pazienti con una precedente storia di allergie, può essere consigliabile eseguire una valutazione dell’allergia al metallo e test allergologici prima di posizionare impianti permanenti, al fine di evitare un guasto dell’impianto a causa di una reazione allergica al titanio . Il test MELISA® è in grado di definire quali metalli sono tollerati nel paziente sensibile e quali inducono una risposta immunitaria indesiderabile .
5.1., Gestione delle reazioni di ipersensibilità al metallo
L’incidenza della sensibilità al titanio è in aumento e il suo uso in odontoiatria aumenta di giorno in giorno . Lo standard di criterio per la gestione dell’ipersensibilità di tipo IV è evitare l’allergene responsabile .
Pertanto, la ricerca si è ora concentrata sulla progettazione di sostituti alternativi al titanio . Zirconio può essere considerato . Oliva e colleghi hanno riportato un paziente con amelogenesi imperfetta, che ha richiesto impianti dentali a bocca piena; la sensibilità al titanio è stata diagnosticata in base a livelli elevati di MELISA., Impianti e restauri di ossido di zirconio sono stati utilizzati senza complicazioni in un follow-up di 3 anni . Uno di altri nuovi materiali è il polietereterchetone, che è un termoplastico lineare poliaromatico parzialmente cristallino con eccellenti proprietà meccaniche. Gli studi suggeriscono che il polietereterketone impiantabile del grado ha capacità di formazione dell’osso comparabile al titanio grezzo .,
È stata riportata una gestione medica di successo con atropina solfato orale in un paziente con pacemaker al titanio e con corticosteroidi orali in un paziente con bioprotesi al titanio per una frattura spinale .
Se un paziente con impianto in titanio sviluppa sintomi clinici gravi, fortemente indicativi di ipersensibilità al titanio, può essere presa in considerazione la rimozione dell’impianto ., Tuttavia, molti impianti dentali (e altri impianti in titanio) sono destinati a funzionare per la durata residua del paziente e la rimozione del dispositivo può causare una significativa morbilità, perdita della funzione essenziale o persino mortalità. In questi scenari clinici, rischi e benefici dovranno essere attentamente valutati .
6. Conclusioni
I vantaggi delle protesi endossee hanno attirato molti dentisti, con conseguente aumento dell’uso del trattamento implantare., L’aumento dell’aspettativa di vita della popolazione richiede la progettazione di biomateriali implantari che dimostrino effetti deleteri minimi sui tessuti ospiti. Sebbene i materiali tradizionali, come il titanio o le sue leghe siano stati ampiamente utilizzati e promuovano l’osteointegrazione, ci sono alcune preoccupazioni come il rilascio di ioni metallici, le risposte allergiche e la formazione di biofilm. Il trattamento definitivo per la reazione di ipersensibilità al titanio confermata è la rimozione del dispositivo; tuttavia, la gestione medica è possibile in alcuni casi., Una migliore comprensione dei fattori di rischio associati agli impianti chirurgici metallici è necessaria nei pazienti sottoposti a trattamento implantare dentale e a interventi di sostituzione articolare.
Conflitti di interesse
Gli autori dichiarano che non ci sono conflitti di interesse per quanto riguarda la pubblicazione di questo documento.
Riconoscimenti
Questa pubblicazione è stata sostenuta da PROGRES Q29 / LF1 (Università Carlo, Praga, Repubblica Ceca) e dai progetti nr. NV19-08-00070 e 17-30753A (Ministero della Salute, Repubblica Ceca).