Streszczenie
implanty dentystyczne często wykonywane są ze stopów tytanu. Terapia implantologiczna obiecuje obecnie dobre wyniki długoterminowe bez wpływu na zdrowie, jednak jej powodzenie zależy od wielu czynników. W artykule autorzy skupiają się na najczęstszych czynnikach ryzyka związanych z metalicznymi implantami chirurgicznymi. Nadwrażliwość wywołana tytanem może prowadzić do objawów odrzucenia implantu., Korozja i powstawanie biofilmu to dodatkowe sytuacje, w których mogą wystąpić te objawy. Dla celów medycznych ważne jest określenie i omówienie właściwości metali stosowanych w urządzeniach do implantacji oraz zapewnienie ich biokompatybilności. Aby uniknąć reakcji nadwrażliwości na metaliczne implanty zębowe, należy ustalić zasady ostrożności dotyczące profilaktyki pierwotnej.
1. Wprowadzenie
stomatologia jest ciągle rozwijającą się gałęzią medycyny, na którą znacząco wpływa rozwój technologiczny., Celem nowoczesnej stomatologii implantologicznej jest przywrócenie funkcji fizjologicznych, komfortu, estetyki, mowy i zdrowia osobom, które mają brakujące zęby. Utrata zęba jest głównie spowodowana próchnicą, nieudanym leczeniem kanałowym, zapalną utratą tkanki przyzębia lub złamaniem. W przeszłości, ubytek pojedynczego zęba leczył się zwykle za pomocą trzyczęściowej stałej protezy częściowej, wypełniającej lukę za pomocą kości pontycznej, która była podtrzymywana po obu stronach przez zęby zaczepu., Zabieg ten, znany również jako stały most, niekoniecznie jest optymalnym rozwiązaniem, ponieważ wymaga przygotowania korony zębów zaczepu. W rezultacie zęby te są bardziej podatne na próchnicę i choroby dziąseł, co może prowadzić do dalszej utraty zęba lub awarii protezy .
nieestetyczne szczeliny między zębami mogą być wypełnione implantami zębowymi bez powodowania dodatkowych uszkodzeń innych zębów . Ponadto implanty śródkostne mogą zapobiegać utracie kości wyrostka zębodołowego. Procesy pęcherzykowe, w obrębie żuchwy i szczęki, otaczają i wspierają zęby, aby zapewnić ich funkcję., Natomiast żucie, gryzienie i mówienie prowadzą do mikromovements radix zęba w obrębie jego gniazda (przyzębia), pośrednio powodując odbudowę i przebudowę kości wyrostka zębodołowego. Gdy ząb jest utracony, brak stymulacji kości prowadzi do zmniejszenia objętości wyrostka zębodołowego. Jak więcej zębów są tracone, więcej obszarów kości nie mogą być utrzymane . Implant śródkostny może zapobiec dalszej utracie kości, ale powinien być zintegrowany z kością wyrostka zębodołowego tak szybko, jak to możliwe po ekstrakcji w celu pobudzenia kości .,
wyżej wymienione zalety protetyki śródkostnej przyciągnęły wielu stomatologów, co skutkowało zwiększonym wykorzystaniem leczenia implantologicznego. Wraz ze wzrostem liczby implantów konieczne jest ciągłe skupianie się na biokompatybilności materiałów implantologicznych. W tym artykule autorzy omówią najczęstsze czynniki ryzyka związane z metalowymi implantami chirurgicznymi (tj. korozję, rozwój biofilmu i reakcje nadwrażliwości), a następnie skupią się na skutkach ubocznych, które mogą wystąpić u pacjentów chronicznie narażonych na materiały metaliczne.
2., Właściwości mechaniczne i chemiczne tytanu
Tytan jest uważany za doskonały biomateriał i najlepszy wybór do produkcji trwałych implantów bez biodegradowalnych. Tytan charakteryzuje się wygodnymi właściwościami mechanicznymi, takimi jak wysoki stosunek wytrzymałości do masy, plastyczność i niska gęstość. Tytan zwykle nie koroduje, ponieważ szybko staje się pasywny. Pasywacja polega na utworzeniu zewnętrznej warstwy materiału ekranującego, który chroni większość metalu przed środowiskiem., Tytan utlenia się natychmiast po wystawieniu na działanie powietrza, tworząc cienką warstwę dwutlenku tytanu (TiO2), która szybko się reformuje w przypadku uszkodzenia, pod warunkiem, że w otoczeniu jest wystarczająca ilość tlenu (efekt samoleczenia).
Tytan jest nietoksyczny i rzadko odrzucany przez organizm. Ma wrodzoną zdolność do osseointegracji, umożliwiając jej wykorzystanie jako materiału implantu dentystycznego, który może pozostać na miejscu przez kilka lat. Wyniki badań w literaturze sugerują jednak, że tytan może wywoływać klinicznie istotne reakcje nadwrażliwości, jak również inne dysfunkcje immunologiczne .
3., Korozja
korozja jest definiowana jako spontaniczna i postępująca utrata materiału i jest spowodowana przez otaczające środowisko . Czysty tytan jest odporny na korozję w kontrolowanych środowiskach i przy braku obciążenia . Jednak w Warunkach doustnych i w połączeniu z cyklicznymi obciążeniami tytan może korodować, wpływając tym samym na stabilność mechaniczną implantu . Ponadto resztki metaliczne wytworzone po implantacji mogą wywołać wzmożoną reakcję zapalną lub przyczynić się do reakcji nadwrażliwości ., Istnieje wiele rodzajów korozji związanych z metalowymi implantami, takich jak korozja galwaniczna, fretting, wżery i korozja szczelinowa .
korozja galwaniczna często występuje, gdy dwa różne urządzenia metalowe są połączone drogą wodną (np. ślina) i może znacznie wpłynąć na stabilność mechaniczną i ostateczny wynik implantów dentystycznych . Podstawową jednostką elektrochemii jest ogniwo elektrochemiczne, które składa się z anody (śruba tytanowa), katody (wypełnienie metaliczne) i elektrolitu (ślina). Elektrody połączone w obwodzie wyrównują swoją różnicę potencjałów., W konsekwencji elektrony są zarówno generowane, jak i zużywane. Prąd wytwarzany przez przepływ jonów służy do pomiaru szybkości korozji metalu i jest bezpośrednio związany z utraconym materiałem. Produkty powstałe w wyniku korozji mogą mieć działanie cytotoksyczne lub nawet nowotworowe na tkankę otaczającą implant .
korozja progowa powstaje w wyniku rozerwania warstwy ochronnej na śrubach tytanowych. Korozja wżerowa wynika ze spontanicznego rozpadu folii pasywującej na płaskim lub prześwietlonym obszarze. Korozja szczelinowa jest związana z nierównymi powierzchniami .,
korozja metalowych implantów może zagrozić stabilności mechanicznej urządzenia, a także integralności otaczającej tkanki . Ponadto udowodniono, że ślady metalu pochodzące z implantów zakłócają homeostazę (np. syntezę DNA, mineralizację i ekspresję mRNA fosfatazy alkalicznej). Zostały one znalezione w wątrobie, płucach, węzłach chłonnych i krwiobiegu. Wpływ korozji elektrycznej na otaczającą tkankę pozostaje niejasny ., Wykazano jednak, że prądy elektryczne generowane podczas zdarzeń korozyjnych są wzmacniane przez obciążenia cykliczne (tj. żucie; gryzienie) . Sugeruje się, że otaczające tkanki są chronicznie narażone na nieprawidłowe sygnały elektryczne .
4. Biofilm
biofilmy są złożoną społecznością mikroorganizmów przyczepionych do powierzchni . Biofilmy mogą tworzyć się zarówno na żywych, jak i nieożywionych powierzchniach i mogą być rozpowszechnione w naturalnym (system korzeniowy roślin), przemysłowym (system ogrzewania wody) i szpitalnym (cewniki; implanty) ., Powszechnie uznaje się, że większość bakterii współistnieje z powierzchniami. Innymi słowy, zwykle nie żyją swobodnie, ale mają tendencję do przyklejania się do siebie i przylegania do określonej powierzchni . Wytwarzają śluz (pozakomórkowe substancje polimerowe, EPS) składający się z kwasów nukleinowych, białek i polisacharydów . EPS ułatwia adhezję i służy jako składnik odżywczy do dzielenia drobnoustrojów. Zapewnia również komunikację między mikroorganizmami poprzez sygnały biochemiczne, a także środki do wymiany materiału genetycznego ., Biofilmy mogą być tworzone z jednego gatunku lub mieszanych gatunków . Bakterie zawsze współdziałają i współpracują na wiele sposobów. Komórki drobnoustrojów rosnące w biofilmie różnią się od bazalnych bakterii planktonowych. Ich rozwój strukturalny i genetyczny powoduje wzrost odporności na środki dezynfekujące . W niektórych przypadkach są one również odporne na antybiotyki . Ponadto ostatnim etapem powstawania biofilmu jest dyspersja. Struktura pozostaje niezmieniona, ale kolonie drobnoustrojów oddzielają się od oryginalnego biofilmu, spływając i kolonizując inne powierzchnie ., Tak więc biofilmy mogą powodować poważne problemy zdrowotne i poważne powikłania .
jednym z przykładów biofilmu doustnego jest płytka nazębna, składająca się zarówno z gatunków bakteryjnych, jak i grzybiczych. Jest zakotwiczony w zębach w polimerach śliny i powinien być usunięty przez regularne czyszczenie zębów. Gdy higiena jamy ustnej nie, zarówno zęby (lub implant dentystyczny) i otaczających tkanek (dziąseł, przyzębia, i pęcherzyków) są poddawane wysokim stężeniom produktów drobnoustrojów, które mogą powodować próchnicę, zapalenie dziąseł, zapalenie przyzębia, lub peri-implantitis., Powyższe warunki niekoniecznie są związane z tym samym gatunkiem drobnoustrojów; jednak wszystkie potencjalne patogeny doustne mogą tworzyć przylegającą populację i rosnąć w obrębie płytki nazębnej, aby następnie wywołać choroby tkanek jamy ustnej .
jednym z największych osiągnięć współczesnej medycyny jest postęp w leczeniu chorób zakaźnych. Obecnie większość ostrych infekcji można skutecznie leczyć antybiotykami. Jednak biofilmy są wyjątkiem od tej reguły. Nawet po udanej antybiotykoterapii objawy mogą nawracać bardzo szybko .,
implanty służą jako potencjalne powierzchnie do tworzenia biofilmów. Chirurgiczne usunięcie wszczepionych urządzeń jest najlepszym lekarstwem na infekcje związane z biofilmem, ale na ogół nie uważa się tego za optymalne rozwiązanie . Aby zapobiec powstawaniu biofilmu, ważne jest, aby dokładnie przestrzegać wszystkich zasad chirurgii aseptycznej . Inną metodą zmniejszenia ryzyka adhezji bakterii jest opracowanie nowych materiałów lub poprawa powierzchni wszczepianych wyrobów medycznych, aby nie przyciągały potencjalnych patogenów biofilmu ., Wielofunkcyjne powłoki na powierzchni tlenku cyrkonu, nanostrukturalnej powierzchni tytanu i kontrolowane uwalnianie antybiotyków mogą odegrać znaczącą rolę w osiągnięciu tego celu .
5. Nadwrażliwość metali
alergia jest definiowana jako reakcja nadwrażliwości. Jest to zaburzenie układu odpornościowego, nadmierna reakcja na coś, co zwykle jest nieszkodliwe, ale które wywołuje reakcję u każdego wrażliwego na daną substancję .
potencjalne alergeny metali są bardzo powszechne w życiu codziennym., Literatura sugeruje, że tytan może wywoływać klinicznie istotną nadwrażliwość u niektórych pacjentów przewlekle narażonych na ten reaktywny metal. Istnieją pewne oczywiste źródła, takie jak Zegarki, Biżuteria i monety; jednak produkty kosmetyczne mogą zawierać składniki uczulające. Większość pacjentów z alergią na tytan nie jest świadoma ich ekspozycji. Na przykład filtry przeciwsłoneczne zawierające TiO2 są nakładane na szerokie obszary skóry, aby uniknąć przedwczesnego starzenia się i raka skóry .
jeśli alergen zostanie spożyty, prawdopodobnie wystąpią objawy trawienia., Wdychane cząstki wpływają na oczy, nos i płuca . Nadwrażliwość na Metal może objawiać się szeregiem działań niepożądanych, w tym przewlekłym zapaleniem i bólem. Typowe objawy nadwrażliwości metali obejmują przewlekłe zmęczenie, depresja, lub fibromialgia (ból bez znanej przyczyny). Najczęstszą prezentacją pacjenta z alergią na metale jest reakcja lichenoidowa charakteryzująca się uszkodzeniami porostowymi jamy ustnej. Objawy te występują zwykle u pacjentów z metalowymi implantami, którzy są chronicznie narażeni na alergeny metali., Jednak metalowe implanty mogą być odrzucone bez żadnych dowodów wcześniejszej reakcji nadwrażliwości .
nadwrażliwość jest sekwencją niepożądanych reakcji układu odpornościowego. Ich rodzaj i rozwój mogą się różnić. Zazwyczaj dzieli się je na cztery grupy (I-IV). Nadwrażliwość na Metal jest zwykle nadwrażliwością typu IV, znaną jako reakcja nadwrażliwości opóźnionej, ponieważ reakcja trwa od 48 do 72 godzin . Pierwszy kontakt z antygenem metalicznym powoduje pochłanianie antygenu (przez komórki dendrytyczne Langerhansa) i prezentowanie antygenu limfocytom., – limfocyty mają swój początek w grasicy i są skierowane do produkcji cytokin, które regulują szlaki odpowiedzi immunologicznej. Jeśli pacjent jest ponownie narażony na antygen metaliczny, limfocyty aktywują makrofagi . Stąd, stan zapalny jest wywołany, aby przeciwdziałać postrzegane zagrożenie. Odpowiedź immunologiczna może prowadzić do uszkodzenia tkanek i ostatecznie do aseptycznej utraty implantu .
narażenie na metale z implantów śródkostnych, wypełnień amalgamatowych lub protez stawów może prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych ., Uzasadnione podejrzenie nadwrażliwości metali może pozwolić na testowanie u wrażliwych pacjentów, przy użyciu testu immunostymulacji limfocytów pamięci, znanego jako test MELISA®. Jest to badanie krwi w celu wykrycia nadwrażliwości metali. – limfocyty z próbek krwi są wyizolowane i badane pod kątem wybranych metali, na podstawie ekspozycji pacjenta. Wskaźnik stymulacji służy do pomiaru reaktywności pacjenta na różne metale., MELISA ® jest szczególnie pomocna u pacjentów z objawami alergii metali (przewlekłe zmęczenie, przewlekły ból stawów, kontaktowe zapalenie skóry i reakcje lichenoidów jamy ustnej), ale którzy mieli negatywne testy płatkowe .
przewlekłe problemy mogą wystąpić dopiero po wprowadzeniu implantu. Bardzo często można znaleźć ślady innych metali (aluminium lub nikiel) w komercyjnie czystym Tytanie, ponieważ substancje te przyczyniają się do lepszej przetwarzalności i zapobiegają korozji ., Wypełnienia dentystyczne, mosty i implanty mogą być potencjalnymi substancjami uczulającymi, podobnie jak filtry przeciwsłoneczne, ponieważ zawierają metale (nikiel, aluminium i tytan). Ważne jest, aby dokładnie określić, na które metale pacjent jest obecnie narażony. Na podstawie zabiegów stomatologicznych i medycznych, a także historii środowiskowej należy sporządzić listę wszystkich potencjalnych alergenów. Aby określić problematyczny metal, bardzo pomocne może być usunięcie innych szkodliwych czynników (takich jak wypełnienia amalgamatowe i mosty metalowe) w celu zmniejszenia potencjalnej liczby reakcji specyficznych dla metalu ., Ocena alergii na tytan jest sugerowana u tych pacjentów, którzy wskazani są na implantację tytanu, u których w przeszłości występowała alergia na inne metale .
wykazano, że osoby z alergią na metale w wywiadzie mają większe ryzyko wystąpienia reakcji nadwrażliwości na metalowy implant . Dla osób wrażliwych nie ma bezpiecznego limitu lub dopuszczalnego poziomu danej substancji metalowej ., Chociaż alergia na tytan ma niski wskaźnik rozpowszechnienia, u pacjentów z alergią w przeszłości, może być wskazane, aby przeprowadzić ocenę alergii metali i testy alergiczne przed umieszczeniem stałych implantów, w celu uniknięcia awarii implantu z powodu reakcji alergicznej na Tytan . Test MELISA® pozwala określić, które metale są tolerowane u wrażliwego pacjenta i które wywołują niepożądaną odpowiedź immunologiczną .
5.1., Leczenie reakcji nadwrażliwości metali
częstość występowania wrażliwości tytanu rośnie, a jego zastosowanie w stomatologii rośnie również z dnia na dzień . Standardem kryterium postępowania z nadwrażliwością typu IV jest unikanie odpowiedzialnego alergenu .
dlatego badania skupiły się obecnie na projektowaniu alternatywnych substytutów tytanu . Można wziąć pod uwagę cyrkon . Oliva i współpracownicy zgłosili pacjenta z amelogenesis imperfecta, który wymagał implantów dentystycznych w pełnej jamie ustnej; czułość tytanu zdiagnozowano na podstawie podwyższonego poziomu melisy., Implanty tlenku cyrkonu i uzupełnienia zostały wykorzystane bez komplikacji w 3-letniej obserwacji . Jednym z innych nowych materiałów jest Polyetheretherketone, który jest częściowo krystalicznym poliaromatycznym liniowym termoplastem o doskonałych właściwościach mechanicznych. Badania sugerują, że wszczepialny Polietereteroketon ma zdolność formowania kości porównywalną z szorstkim tytanem .,
u pacjenta z tytanowym rozrusznikiem serca oraz u pacjenta z bioprotezą tytanową w przypadku złamania kręgosłupa odnotowano skuteczne postępowanie medyczne z doustnym siarczanem atropiny.
Jeśli u pacjenta z implantem tytanowym wystąpią ciężkie objawy kliniczne silnie sugerujące nadwrażliwość tytanu, można rozważyć usunięcie implantu ., Jednak wiele implantów dentystycznych (i inne implanty tytanowe) są przeznaczone do funkcjonowania przez pozostały okres życia pacjenta, a usunięcie urządzenia może spowodować znaczną zachorowalność, utratę podstawowej funkcji, a nawet śmiertelność. W tych scenariuszach klinicznych należy dokładnie rozważyć ryzyko i korzyści .
6. Wnioski
zalety protetyki śródkostnej przyciągnęły wielu stomatologów, co spowodowało Zwiększone wykorzystanie leczenia implantologicznego., Zwiększona średnia długość życia populacji wymaga projektowania biomateriałów implantologicznych wykazujących minimalny szkodliwy wpływ na tkanki gospodarza. Chociaż tradycyjne materiały, takie jak tytan lub jego stopy, są szeroko stosowane i promują osseointegrację, istnieją pewne obawy, takie jak uwalnianie jonów metali, reakcje alergiczne i tworzenie biofilmu. Ostatecznym leczeniem potwierdzonej reakcji nadwrażliwości tytanu jest usunięcie wyrobu, jednak w niektórych przypadkach możliwe jest postępowanie Medyczne., Lepsze zrozumienie czynników ryzyka związanych z metalicznymi implantami chirurgicznymi jest konieczne u pacjentów poddawanych leczeniu implantologicznemu oraz operacji wymiany stawu.
konflikty interesów
autorzy oświadczają, że nie ma konfliktów interesów dotyczących publikacji niniejszego artykułu.
podziękowania
publikacja była wspierana przez PROGRES Q29 / LF1 (Uniwersytet Karola, Praga, Czechy) oraz przez projekty nr NV19-08-00070 i 17-30753a (Ministerstwo Zdrowia, Czechy).