Abstract
die Zahnärztliche Implantate bestehen oft aus Titan-Legierungen. Die Implantattherapie verspricht derzeit ein gutes langfristiges Ergebnis, ohne die Gesundheit zu beeinträchtigen; Ihr Erfolg hängt jedoch von vielen Faktoren ab. In diesem Artikel konzentrieren sich die Autoren auf die häufigsten Risikofaktoren, die mit metallischen chirurgischen Implantaten verbunden sind. Titan-induzierte Überempfindlichkeit kann zu Symptomen einer Implantatabstoßung führen., Korrosion und Biofilmbildung sind zusätzliche Situationen, in denen diese Symptome auftreten können. Für medizinische Zwecke ist es wichtig, die Eigenschaften von Metallen, die in implantierbaren Geräten verwendet werden, zu definieren und zu diskutieren und ihre Biokompatibilität sicherzustellen. Um Überempfindlichkeitsreaktionen auf metallische Zahnimplantate zu vermeiden, sollten Vorsorgeprinzipien für die Primärprävention festgelegt werden.
1. Einführung
Die Zahnmedizin ist ein sich ständig weiterentwickelnder Zweig der Medizin, der von technologischen Entwicklungen erheblich beeinflusst wird., Das Ziel der modernen Implantatzahnheilkunde ist es, Personen mit fehlenden Zähnen physiologische Funktion, Komfort, Ästhetik, Sprache und Gesundheit wiederherzustellen. Zahnverlust wird meist durch Karies, durch fehlgeschlagene Wurzelkanalbehandlung, durch entzündlichen Verlust von Parodontalgewebe oder durch Fraktur verursacht . In der Vergangenheit wurde der einzelne Zahnverlust in der Regel mit einer dreiteiligen festen Teilprothese behandelt, die den Spalt mit einem Pontic füllte, der auf beiden Seiten von den Abutmentzähnen gestützt wurde., Diese Behandlung, auch als feste Brücke bekannt, ist nicht unbedingt die optimale Lösung, da sie eine Kronenvorbereitung der Abutmentzähne erfordert. Infolgedessen sind diese Zähne anfälliger für Karies und Zahnfleischerkrankungen, was zu weiterem Zahnverlust oder Prothesenversagen führen kann .
Unschöne Zahnlücken können durch Zahnimplantate ohne zusätzliche Schäden an anderen Zähnen gefüllt werden . Darüber hinaus können endossäre Implantate den Verlust von Alveolarknochen verhindern. Die Alveolarfortsätze innerhalb des Unterkiefers und des Oberkiefers umgeben und unterstützen die Zähne, um ihre Funktion sicherzustellen., Im Gegensatz dazu führen Kauen, Beißen und Sprechen zu Mikrobewegungen des Zahnradix in seiner Buchse (Parodontium), was indirekt zum Wiederaufbau und Umbau des Alveolarknochens führt. Wenn ein Zahn verloren geht, führt der Mangel an Knochenstimulation zu einem verringerten Alveolarvolumen. Da mehr Zähne verloren gehen, können mehr Knochenbereiche nicht aufrechterhalten werden . Ein endossäres Implantat kann weiteren Knochenverlust verhindern, sollte jedoch so schnell wie möglich nach der Extraktion in den Alveolarknochen integriert werden, um eine Knochenstimulation zu ermöglichen .,
Die oben genannten Vorteile der endossären Prothetik haben viele Zahnärzte angezogen, was zu einem verstärkten Einsatz der Implantatbehandlung führte. Wenn die Anzahl der Implantate zunimmt, ist es notwendig, sich kontinuierlich auf die Biokompatibilität von Implantatmaterialien zu konzentrieren. In diesem Artikel werden die Autoren die häufigsten Risikofaktoren im Zusammenhang mit metallischen chirurgischen Implantaten (d. H. Korrosion, Biofilmentwicklung und Überempfindlichkeitsreaktionen) untersuchen und sich dann auf die Nebenwirkungen konzentrieren, die bei Patienten auftreten können, die chronisch metallischen Materialien ausgesetzt sind.
2., Mechanische und chemische Eigenschaften von Titan
Titan gilt als ausgezeichnetes Biomaterial und die beste Wahl für die Herstellung von permanenten nicht biologisch abbaubaren Implantaten. Titan zeichnet sich durch günstige mechanische Eigenschaften wie sein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Formbarkeit und geringe Dichte aus. Titan korrodiert normalerweise nicht, da es schnell passiv wird. Passivierung beinhaltet die Schaffung einer äußeren Schicht aus Schutzmaterial, die den Großteil des Metalls vor der Umwelt schützt., Titan oxidiert unmittelbar nach der Einwirkung von Luft und bildet eine dünne Titandioxidschicht (TiO2), die sich bei Beschädigung schnell verformt, sofern genügend Sauerstoff in der Umgebung vorhanden ist (selbstheilende Wirkung) .
Titan ist ungiftig und wird selten vom Körper abgelehnt. Es hat die inhärente Fähigkeit, osseointegrieren, so dass seine Verwendung als Zahnimplantat Material, das an Ort und Stelle für mehrere Jahre bleiben kann. Befunde in der Literatur legen jedoch nahe, dass Titan klinisch relevante Überempfindlichkeitsreaktionen sowie andere Immunstörungen auslösen kann .
3., Korrosion
Korrosion ist definiert als der spontane und fortschreitende Materialverlust und wird durch die Umgebung verursacht . Reines Titan ist korrosionsbeständig in kontrollierten Umgebungen und ohne Belastung . Unter oralen Bedingungen und in Kombination mit zyklischen Belastungen kann Titan jedoch korrodieren und dadurch die mechanische Stabilität des Implantats beeinträchtigen . Darüber hinaus können metallische Ablagerungen, die nach der Implantation entstehen, eine verstärkte Entzündungsreaktion hervorrufen oder zu einer Überempfindlichkeitsreaktion beitragen ., Es gibt viele Arten von Korrosion, die mit metallischen Implantaten verbunden sind, wie galvanische, Bund -, Lochfraß-und Spaltkorrosion .
Galvanische Korrosion tritt häufig auf, wenn zwei verschiedene metallische Vorrichtungen durch einen wässrigen Weg (z. B. Speichel) verbunden sind, und kann die mechanische Stabilität und das Endergebnis von Zahnimplantaten stark beeinflussen . Die Grundeinheit der Elektrochemie ist die elektrochemische Zelle, die aus einer Anode (Titanschraube), einer Kathode (metallische Füllung) und einem Elektrolyten (Speichel) besteht. Die in einem Stromkreis angeschlossenen Elektroden gleichen ihre Potentialdifferenz aus., Folglich werden Elektronen sowohl erzeugt als auch verbraucht. Der durch den Ionenfluss erzeugte Strom wird zur Messung der Korrosionsrate eines Metalls verwendet und steht in direktem Zusammenhang mit dem Materialverlust. Die durch Korrosion hervorgerufenen Produkte können zytotoxische oder sogar neoplastische Wirkungen auf das das Implantat umgebende Gewebe haben .
Bretting Korrosion entsteht durch Unterbrechung der Schutzschicht auf Titanschrauben. Lochfraßkorrosion resultiert aus dem spontanen Abbau der passivierenden Folie auf einer ebenen oder überbelichteten Fläche. Spaltkorrosion ist mit unebenen Oberflächen verbunden .,
Korrosion metallischer Implantate kann die mechanische Stabilität des Gerätes sowie die Integrität des umgebenden Gewebes gefährden . Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass Metallspuren, die von Implantaten stammen, die Homöostase stören (z. B. DNA-Synthese, Mineralisierung und mRNA-Expression von alkalischer Phosphatase). Sie wurden in der Leber, in der Lunge, in den Lymphknoten und im Blutkreislauf gefunden. Die elektrischen Auswirkungen von Korrosion auf das umgebende Gewebe bleiben unklar ., Es wurde jedoch gezeigt, dass elektrische Ströme, die während korrosiver Ereignisse erzeugt werden, durch zyklische Belastungen (d. H. Kauen; Beißen) verstärkt werden . Es wird vorgeschlagen, dass das umgebende Gewebe chronisch abnormalen elektrischen Signalen ausgesetzt ist .
4. Biofilm
Biofilme sind eine komplexe Gemeinschaft von Mikroorganismen, die an Oberflächen haften . Biofilme können sich sowohl auf lebenden als auch auf nichtlebenden Oberflächen bilden und können in natürlichen (Pflanzenwurzelsystem), industriellen (Wasserheizsystem) und Krankenhauseinstellungen (Katheter; Implantate) vorherrschen ., Es ist allgemein anerkannt, dass die meisten Bakterien in Verbindung mit Oberflächen koexistieren. Mit anderen Worten, sie leben normalerweise nicht frei schwebend, sondern neigen dazu, aneinander zu haften und an einer bestimmten Oberfläche zu haften . Sie produzieren einen Schleim (extrazelluläre polymere Substanzen, EPS), der aus Nukleinsäuren, Proteinen und Polysacchariden besteht . EPS erleichtert die Haftung und dient als Nährstoff für die Teilung von Mikroben. Es bietet auch die Kommunikation zwischen Mikroorganismen durch biochemische Signale sowie die Mittel zum Austausch von genetischem Material ., Biofilme können aus einer einzigen Spezies oder gemischten Spezies gebildet werden . Bakterien interagieren und kooperieren immer in vielerlei Hinsicht. Mikrobielle Zellen, die in einem Biofilm wachsen, unterscheiden sich von basalen planktonischen Bakterien. Ihre strukturelle und genetische Entwicklung führt zu einer zunehmenden Resistenz gegen Desinfektionsmittel . In einigen Fällen sind sie auch resistent gegen Antibiotika . Weiterhin ist die letzte Stufe der Biofilmbildung die Dispersion. Die Struktur bleibt unverändert, aber mikrobielle Kolonien trennen sich vom ursprünglichen Biofilm, fließen weg und besiedeln andere Oberflächen ., So können Biofilme ernsthafte Gesundheitsprobleme und schwere Komplikationen verursachen .
Ein Beispiel für einen oralen Biofilm ist Zahnbelag, der sowohl aus bakteriellen als auch aus mykotischen Arten besteht. Es ist an den Zähnen in Speichelpolymeren verankert und sollte durch regelmäßige Zahnreinigung entfernt werden. Wenn die Mundhygiene versagt, werden sowohl die Zähne (oder das Zahnimplantat) als auch das umgebende Gewebe (Zahnfleisch, Parodontium und Alveolarknochen) hohen Konzentrationen mikrobieller Produkte ausgesetzt, die zu Karies, Gingivitis, Parodontitis oder Periimplantitis führen können., Die oben genannten Zustände sind nicht notwendigerweise mit derselben mikrobiellen Spezies assoziiert; Jedoch können alle potenziellen oralen Krankheitserreger eine anhaftende Population bilden und innerhalb des Zahnbelags wachsen, um anschließend Erkrankungen des Mundgewebes auszulösen .
Eine der größten Errungenschaften in der modernen Medizin war der Fortschritt bei der Heilung von Infektionskrankheiten. Gegenwärtig können die meisten akuten Infektionen effektiv mit Antibiotika behandelt werden. Biofilme sind jedoch eine Ausnahme von dieser Regel. Auch nach erfolgreicher Antibiotikatherapie können die Symptome sehr schnell wieder auftreten .,
Implantate dienen als mögliche Oberflächen zur Bildung von Biofilmen. Die chirurgische Entfernung implantierter Geräte ist das beste Heilmittel für biofilmbedingte Infektionen, dies wird jedoch im Allgemeinen nicht als optimale Lösung angesehen . Um die Bildung von Biofilmen zu verhindern, ist es wichtig, alle Regeln der aseptischen Chirurgie sorgfältig zu befolgen . Eine andere Methode zur Verringerung des Risikos einer bakteriellen Adhäsion besteht darin, neue Materialien zu entwickeln oder die Oberfläche implantierter Medizinprodukte zu verbessern, damit sie keine potenziellen Biofilmpathogene anziehen ., Multifunktionale Beschichtungen auf einer Zirkoniumoxidoberfläche , einer nanostrukturierten Titanoberfläche und einer kontrollierten Antibiotikafreisetzung können eine bedeutende Rolle bei der Erreichung dieses Ziels spielen .
5. Metallüberempfindlichkeit
Eine Allergie ist definiert als Überempfindlichkeitsreaktion. Es ist eine Störung des Immunsystems, eine Überreaktion auf etwas, das normalerweise harmlos ist, aber bei jedem, der empfindlich auf die betreffende Substanz reagiert, eine Reaktion auslöst .
Potenzielle Metallallergene sind im täglichen Leben sehr häufig., Die Literatur legt nahe, dass Titan bei bestimmten Patienten, die chronisch diesem reaktiven Metall ausgesetzt sind, eine klinisch relevante Überempfindlichkeit hervorrufen kann. Es gibt einige offensichtliche Quellen wie Uhren, Schmuck und Münzen; Kosmetische Produkte können jedoch sensibilisierende Inhaltsstoffe enthalten. Die meisten Patienten mit einer Titanallergie sind sich ihrer Exposition nicht bewusst. Beispielsweise werden TiO2-haltige Sonnenschutzmittel auf große Hautpartien aufgetragen, um vorzeitiges Altern und Hautkrebs zu vermeiden .
Wenn das Allergen eingenommen wird, leidet man wahrscheinlich an Verdauungssymptomen., Inhalierbare Partikel beeinflussen Augen, Nase und Lunge . Metallüberempfindlichkeit kann sich als eine Reihe von Nebenwirkungen manifestieren, einschließlich chronischer Entzündungen und Schmerzen. Häufige Symptome einer Metallüberempfindlichkeit sind chronische Müdigkeit, Depression oder Fibromyalgie (Schmerzen ohne bekannte Ursache). Die häufigste Darstellung eines Patienten mit einer Metallallergie ist eine lichenoide Reaktion, die durch orale lichenoide Läsionen gekennzeichnet ist. Diese Symptome treten normalerweise bei Patienten mit Metallimplantaten auf, die chronisch Metallallergenen ausgesetzt sind., Metallimplantate können jedoch ohne Anzeichen einer früheren Überempfindlichkeitsreaktion zurückgewiesen werden .
Überempfindlichkeit ist eine Folge unerwünschter Reaktionen des Immunsystems. Ihr Typ und ihre Entwicklung können unterschiedlich sein. Sie werden im Allgemeinen in vier Gruppen eingeteilt (I-IV) . Metallüberempfindlichkeit ist normalerweise eine Überempfindlichkeit vom Typ IV, die als Reaktion einer verzögerten Überempfindlichkeit bekannt ist, da die Entwicklung der Reaktion 48 bis 72 Stunden dauert . Der erste Kontakt mit einem metallischen Antigen verursacht Antigen-konsumierende (durch Langerhans-dendritische Zellen) und Antigen-präsentierende to-Lymphozyten., – Lymphozyten haben ihren Ursprung im Thymus und sind darauf gerichtet, Zytokine zu produzieren, die die Immunantwortwege regulieren. Wenn der Patient wieder dem metallischen Antigen ausgesetzt ist, aktivieren die-Lymphozyten Makrophagen . Daher wird eine Entzündung induziert, um der wahrgenommenen Bedrohung entgegenzuwirken. Die Immunantwort kann zu Gewebeschäden und schließlich zu aseptischem Implantatverlust führen .
Die Exposition gegenüber Metallen aus endossären Zahnimplantaten, Amalgamfüllungen oder Gelenkprothesen kann zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen ., Ein begründeter Verdacht auf eine Metallüberempfindlichkeit kann bei empfindlichen Patienten mit dem Memory Lymphozyten-Immunstimulationstest, dem MELISA® – Test, getestet werden . Dies ist ein Bluttest zum Nachweis von Metallüberempfindlichkeit. – lymphozyten aus Blutproben werden isoliert und anhand der Exposition des Patienten gegen ausgewählte Metalle getestet. Der Stimulationsindex wird verwendet, um die Reaktivität eines Patienten auf verschiedene Metalle zu messen., MELISA® ist besonders hilfreich bei Patienten mit Symptomen einer Metallallergie (chronische Müdigkeit, chronische Gelenkschmerzen, Kontaktdermatitis und orale lichenoide Reaktionen), die jedoch negative Patch-Tests hatten .
Chronische Probleme können erst auftreten, wenn das Implantat eingesetzt wurde. Es ist sehr üblich, Spuren anderer Metalle (Aluminium oder Nickel) in kommerziell reinem Titan zu finden, da diese Substanzen zu einer besseren Verarbeitbarkeit beitragen und Korrosion verhindern ., Zahnfüllungen, Brücken und Implantate können wie Sonnenschutzmittel potenzielle Sensibilisatoren sein , da sie Metalle (Nickel, Aluminium und Titan) enthalten . Es ist wichtig, genau zu bestimmen, welchen Metallen der Patient derzeit ausgesetzt ist. Basierend auf zahnärztlichen und medizinischen Behandlungen sowie auf der Umweltgeschichte sollte eine Liste aller potenziellen Allergene erstellt werden. Um das problematische Metall zu bestimmen, kann es sehr hilfreich sein, andere Schadstoffe (wie Amalgamfüllungen und Metallbrücken) zu entfernen, um die potenzielle Anzahl metallspezifischer Reaktionen zu verringern ., Eine Allergiebewertung für Titan wird bei Patienten mit Titan-Implantat-Indikation vorgeschlagen, bei denen in der Vorgeschichte eine Allergie gegen andere Metalle aufgetreten ist .
Es wurde gezeigt, dass Menschen mit einer Allergie gegen Metalle in der Vorgeschichte ein höheres Risiko haben, eine Überempfindlichkeitsreaktion auf ein Metallimplantat zu entwickeln . Für empfindliche Personen gibt es keine sichere Grenze oder ein akzeptables Niveau einer bestimmten Metallsubstanz ., Obwohl die Titanallergie eine geringe Prävalenzrate aufweist, kann es für Patienten mit Allergien in der Vorgeschichte ratsam sein, vor der Platzierung permanenter Implantate eine Metallallergieuntersuchung und Allergietests durchzuführen, um ein Versagen des Implantats aufgrund einer allergischen Reaktion auf Titan zu vermeiden . Der MELISA ® – Test ist in der Lage zu definieren, welche Metalle bei dem empfindlichen Patienten verträglich sind und welche eine unerwünschte Immunantwort auslösen .
5.1., Management von Metallüberempfindlichkeitsreaktionen
Die Inzidenz von Titanempfindlichkeit nimmt zu und ihre Verwendung in der Zahnheilkunde nimmt von Tag zu Tag zu . Der Kriterienstandard für die Behandlung von Typ-IV-Überempfindlichkeit ist die Vermeidung des verantwortlichen Allergens .
Daher konzentrierte sich die Forschung nun auf die Entwicklung alternativer Ersatzstoffe für Titan . Zirkonium kann in Betracht gezogen werden . Oliva und Kollegen berichteten von einem Patienten mit Amelogenesis imperfecta, der Zahnimplantate mit vollem Mund benötigte; Die Titanempfindlichkeit wurde basierend auf erhöhten MELISA-Spiegeln diagnostiziert., Zirkoniumoxid-Implantate und Restaurationen wurden ohne Komplikationen bei einem 3-Jahres-Follow-up verwendet . Eines der anderen neuartigen Materialien ist Polyetheretherketon, ein teilkristalliner polyaromatischer linearer Thermoplast mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Studien legen nahe, dass das implantierbare Polyetheretherketon eine knochenbildende Kapazität aufweist, die mit rauem Titan vergleichbar ist .,
Ein erfolgreiches medizinisches Management mit oralem Atropinsulfat wurde bei einem Patienten mit Titanschrittmacher sowie mit oralen Kortikosteroiden bei einem Patienten mit Titanbioprothese für eine Wirbelsäulenfraktur berichtet .
Wenn ein Patient mit einem Titanimplantat schwere klinische Symptome entwickelt, die stark auf eine Titan-Überempfindlichkeit hindeuten, kann eine Entfernung des Implantats in Betracht gezogen werden ., Viele Zahnimplantate (und andere Titanimplantate) sollen jedoch für die verbleibende Lebensdauer des Patienten funktionieren, und das Entfernen des Geräts kann zu erheblicher Morbidität, Verlust der wesentlichen Funktion oder sogar Mortalität führen. In diesen klinischen Szenarien müssen Risiken und Nutzen sorgfältig abgewogen werden .
6. Schlussfolgerungen
Die Vorteile der endossären Prothetik haben viele Zahnärzte angezogen, was zu einem verstärkten Einsatz der Implantatbehandlung führte., Die erhöhte Lebenserwartung der Bevölkerung erfordert das Design von Implantatbiomaterialien, die minimale schädliche Auswirkungen auf das Wirtsgewebe aufweisen. Obwohl traditionelle Materialien wie Titan oder seine Legierungen weit verbreitet sind und die Osseointegration fördern, gibt es einige Bedenken wie die Freisetzung von Metallionen, allergische Reaktionen und die Bildung von Biofilmen. Die endgültige Behandlung für eine Titan-Überempfindlichkeitsreaktion ist die Entfernung des Geräts; In einigen Fällen ist jedoch ein medizinisches Management möglich., Ein besseres Verständnis der mit metallischen chirurgischen Implantaten verbundenen Risikofaktoren ist bei Patienten erforderlich, die sich einer Zahnimplantatbehandlung sowie einer Gelenkersatzoperation unterziehen.
Interessenkonflikte
Die Autoren erklären, dass es bezüglich der Veröffentlichung dieses Papiers keine Interessenkonflikte gibt.
Danksagungen
Diese Publikation wurde von PROGRES Q29/LF1 (Karls-Universität, Prag, Tschechische Republik) und den Projekten NV19-08-00070 und 17-30753A (Gesundheitsministerium, Tschechische Republik) unterstützt.