Abstrakt
tandimplantat är ofta gjorda av titanlegeringar. Implantatterapi lovar för närvarande ett bra långsiktigt resultat utan att påverka hälsan.men dess framgång beror på många faktorer. I denna artikel fokuserar författarna på de vanligaste riskfaktorerna i samband med metalliska kirurgiska implantat. Titaninducerad överkänslighet kan leda till symtom på implantatavstötning., Korrosion och biofilmbildning är ytterligare situationer där dessa symtom kan uppstå. För medicinska ändamål är det viktigt att definiera och diskutera egenskaperna hos metaller som används i implanterbara anordningar och för att säkerställa deras biokompatibilitet. För att undvika överkänslighetsreaktioner mot metalliska tandimplantat bör försiktighetsprinciper för primärprevention fastställas.
1. Inledning
tandvård är en ständigt utvecklande gren av medicin som påverkas väsentligt av den tekniska utvecklingen., Målet med modern implantatandvård är att återställa fysiologisk funktion, komfort, estetik, tal och hälsa till individer som saknar tänder. Tandförlust orsakas mestadels av förfall, genom misslyckad rotkanalbehandling, genom inflammatorisk förlust av periodontal vävnad eller genom fraktur . Tidigare behandlades enstaka tandförlust vanligtvis med en tre-enhet fast partiell protes, vilket fyllde gapet med en pontic som stöddes på båda sidor av anliggningständerna., Denna behandling, även känd som en fast bro, är inte nödvändigtvis den optimala lösningen, eftersom det kräver kronberedning av anliggningständerna. Som ett resultat är dessa tänder mer mottagliga för sönderfall och tandköttssjukdom, vilket kan leda till ytterligare tandförlust eller protesfel .
fula luckor mellan tänderna kan fyllas av tandimplantat utan att orsaka ytterligare skador på andra tänder . Dessutom kan endosseösa implantat förhindra förlust av alveolärt ben. De alveolära processerna, inom mandibeln och maxillaen, omger och stöder tänderna för att säkerställa deras funktion., Däremot tuggar, biter och talar leder till mikromovereringar av tandradixen i sitt uttag (periodontium), vilket indirekt orsakar ombyggnad och ombyggnad av alveolärt ben. När en tand förloras leder bristen på benstimulering till minskad alveolär volym. Eftersom fler tänder går förlorade kan fler benområden inte upprätthållas . Ett endosseöst implantat kan förhindra ytterligare benförlust men bör integreras i alveolärt ben så snart som möjligt efter extraktion för att stimulera benstimuleringen.,
de ovan nämnda fördelarna med endosseous proteser har lockat många tandläkare, vilket resulterar i ökad användning av implantatbehandling. När antalet implantat ökar är det nödvändigt att ständigt fokusera på biokompatibiliteten hos implantatmaterial. I denna artikel kommer författarna att granska de vanligaste riskfaktorerna i samband med metalliska kirurgiska implantat (dvs korrosion, biofilm utveckling, och överkänslighetsreaktioner) och sedan fokusera på de biverkningar som kan uppstå hos patienter kroniskt utsatta för metalliska material.
2., Mekaniska och kemiska egenskaper hos Titan
Titan anses vara utmärkt biomaterial och det bästa valet för tillverkning av permanenta icke -jodegradabla implantat. Titan kännetecknas av praktiska mekaniska egenskaper, såsom dess höga hållfasthets-till-vikt-förhållande, formbarhet och låg densitet. Titan korroderar vanligtvis inte eftersom det snabbt blir passivt. Passivering innebär skapandet av ett yttre lager av skärmmaterial som skyddar huvuddelen av metallen från miljön., Titan oxiderar omedelbart vid exponering för luft och bildar ett tunt titandioxid (TiO2) skikt, som snabbt reformerar om det skadas, förutsatt att det finns tillräckligt med syre i omgivningen (självläkande effekt) .
Titan är nontoxic och sällan avvisas av kroppen. Det har den inneboende förmågan att osseointegrera, vilket möjliggör dess utnyttjande som ett tandimplantat material som kan stanna på plats i flera år. Fynd i litteraturen tyder dock på att titan kan inducera kliniskt relevanta överkänslighetsreaktioner såväl som andra immundysfunktioner .
3., Korrosion
korrosion definieras som spontan och progressiv förlust av material och orsakas av omgivningen . Ren titan är korrosionsbeständig i kontrollerade miljöer och i avsaknad av belastning . Under orala förhållanden och i kombination med cykliska belastningar kan Titan korrodera och därigenom påverka implantatets mekaniska stabilitet . Dessutom kan metallavfall som produceras efter implantation inducera ett förbättrat inflammatoriskt svar eller bidra till en överkänslighetsreaktion ., Det finns många typer av korrosion i samband med metallimplantat, såsom galvanisk, fretting, pitting och sprickkorrosion .
galvanisk korrosion uppstår ofta när två olika metalliska anordningar är anslutna med en vattenhaltig väg (t .ex. saliv), och det kan i hög grad påverka den mekaniska stabiliteten och slutresultatet av tandimplantat. Den grundläggande enheten för elektrokemi är den elektrokemiska cellen, som består av en anod (titanskruv), en katod (metallfyllning) och en elektrolyt (saliv). Elektroderna anslutna i en krets utjämnar deras potentiella skillnad., Följaktligen genereras elektroner både och konsumeras. Den ström som produceras av jonflödet används för att mäta korrosionshastigheten hos en metall och är direkt relaterad till det förlorade materialet. De produkter som framställs genom korrosion kan ha cytotoxiska eller till och med neoplastiska effekter på vävnaden som omger implantatet .
fräsande korrosion uppstår på grund av störningar av det skyddande skiktet på titanskruvar. Grovkorrosion beror på den spontana nedbrytningen av den passiverande filmen på ett plant eller överexponerat område. Fogkorrosion är förknippad med ojämna ytor .,
korrosion av metallimplantat kan äventyra enhetens mekaniska stabilitet, liksom integriteten hos den omgivande vävnaden . Dessutom har metallspår som härrör från implantat visat sig störa homeostas (t.ex. DNA-syntes, mineralisering och mRNA-uttryck för alkaliskt fosfatas). De har hittats i levern, lungorna, lymfkörtlarna och blodomloppet. De elektriska konsekvenserna av korrosion på den omgivande vävnaden är fortfarande oklara ., Det har dock visat sig att elektriska strömmar som genereras under frätande händelser förstärks av cykliska belastningar (dvs tuggning; bitning) . Det föreslås att de omgivande vävnaderna kroniskt utsätts för onormala elektriska signaler .
4. Biofilm
biofilmer är en komplex gemenskap av mikroorganismer som är fästa på ytor . Biofilmer kan bildas på både levande och icke-levande ytor och kan vara vanliga i naturligt (växtrotsystem), industriellt (vattenvärmesystem) och sjukhusinställningar (katetrar; implantat) ., Det är allmänt erkänt att de flesta bakterier samexisterar i samband med ytor. Med andra ord lever de vanligtvis inte fritt flytande men tenderar att hålla sig till varandra och hålla sig till en viss yta . De producerar en slem (extracellulära polymera ämnen, EPS) bestående av nukleinsyror, proteiner och polysackarider . EPS underlättar vidhäftning och fungerar som ett näringsämne för att dela mikrober. Det ger också kommunikation mellan mikroorganismer genom biokemiska signaler samt medel för utbyte av genetiskt material ., Biofilmer kan bildas av en enda art eller blandade arter . Bakterier interagerar alltid och samarbetar på många sätt. Mikrobiella celler som växer i en biofilm skiljer sig från basala planktoniska bakterier. Deras strukturella och genetiska utveckling resulterar i ökad resistens mot desinfektionsmedel . I vissa fall är de också resistenta mot antibiotika . Vidare är det sista steget i biofilmbildning spridning. Strukturen förblir oförändrad, men mikrobiella kolonier skiljer sig från den ursprungliga biofilmen, flyter bort och koloniserar andra ytor ., Således kan biofilmer orsaka allvarliga hälsoproblem och allvarliga komplikationer .
ett exempel på en oral biofilm är dental plaque, bestående av både bakteriella och mykotiska arter. Det är förankrat till tänderna inom salivpolymerer och bör avlägsnas genom regelbunden tandrengöring. När munhygien misslyckas utsätts både tänderna (eller tandimplantatet) och den omgivande vävnaden (tuggummi, periodontium och alveolärt ben) för höga koncentrationer av mikrobiella produkter, vilket kan orsaka förfall, gingivit, periodontit eller peri-implantit., De ovan nämnda förhållandena är inte nödvändigtvis förknippade med samma mikrobiella art; alla potentiella orala patogener kan emellertid bilda en vidhäftande population och växa inom tandplåten för att därefter utlösa sjukdomar i orala vävnader .
en av de största resultaten i modern medicin har varit framstegen i härdning av infektionssjukdomar. För närvarande kan de flesta akuta infektioner behandlas effektivt med antibiotika. Biofilmer är dock ett undantag från denna regel. Även efter framgångsrik antibiotikabehandling kan symtomen återkomma mycket snabbt .,
implantat tjänar som potentiella ytor för bildandet av biofilmer. Kirurgiskt avlägsnande av implanterade enheter är det bästa botemedlet för biofilmrelaterade infektioner, men detta anses i allmänhet inte vara en optimal lösning . För att förhindra biofilmbildning är det viktigt att noggrant följa alla regler för aseptisk kirurgi . En annan metod för att minska risken för bakteriell vidhäftning är att utveckla nya material eller förbättra ytan av implanterade medicintekniska produkter så att de inte lockar potentiella biofilm patogener ., Multifunktionella beläggningar på en zirkoniumoxid-yta, en nanostrukturerad titanyta och kontrollerad antibiotikafrisättning kan spela en viktig roll för att uppnå detta mål .
5. Metall överkänslighet
en allergi definieras som en överkänslighetsreaktion. Det är en störning i immunsystemet, en överreaktion till något som vanligtvis är ofarligt, men som utlöser en reaktion hos alla som är känsliga för ämnet i fråga .
potentiella metallallergener är mycket vanliga i det dagliga livet., Litteraturen tyder på att titan kan inducera kliniskt relevant överkänslighet hos vissa patienter som kroniskt exponeras för denna reaktiva metall. Det finns några uppenbara källor som Klockor, Smycken och mynt; kosmetiska produkter kan dock innehålla sensibiliserande ingredienser. De flesta patienter med titanallergi är omedvetna om deras exponering. Till exempel appliceras solskyddsmedel som innehåller TiO2 på breda områden av huden för att undvika för tidig åldrande och hudcancer .
om allergenet intas, kommer man sannolikt att drabbas av matsmältningsbesvär., Inandningsbara partiklar påverkar ögon, näsa och lungor . Metall överkänslighet kan manifesteras som en rad biverkningar, inklusive kronisk inflammation och smärta. Vanliga symtom på överkänslighet i metall är kronisk trötthet, depression eller fibromyalgi (smärta utan känd orsak). Den vanligaste presentationen av en patient med metallallergi är en lichenoid reaktion som kännetecknas av orala lichenoida lesioner. Dessa symtom uppträder vanligtvis hos patienter med metallimplantat som kroniskt utsätts för metallallergener., Metallimplantat kan dock avvisas utan några tecken på en tidigare överkänslighetsreaktion .
överkänslighet är en sekvens av oönskade reaktioner av immunsystemet. Deras typ och deras utveckling kan skilja sig åt. De klassificeras i allmänhet i fyra grupper (i-IV) . Metall överkänslighet är vanligtvis en typ IV överkänslighet, känd som en reaktion av fördröjd överkänslighet, eftersom reaktionen tar 48 till 72 timmar att utveckla . Den första kontakten med ett metalliskt antigen orsakar antigenkrävande (av Langerhans dendritiska celler) och antigenpresenterande till-lymfocyter., – lymfocyter har sitt ursprung i tymus och syftar till att producera cytokiner som reglerar immunsvar vägar. Om patienten utsätts för det metalliska antigenet igen aktiverar lymfocyterna makrofager . Därför induceras inflammation för att motverka det upplevda hotet. Immunsvaret kan leda till vävnadsskada och så småningom till aseptisk implantatförlust .
exponering för metaller från dentala endosseösa implantat, amalgamfyllningar eller gemensamma proteser kan leda till allvarliga hälsoproblem ., Rimlig misstanke om en metall överkänslighet kan möjliggöra testning hos känsliga patienter, med hjälp av minne Lymfocytimmunostimuleringstestet, känt som MELISA® – testet . Detta är ett blodprov för att upptäcka metall överkänslighet. – lymfocyter från blodprover isoleras och testas mot utvalda metaller, baserat på patientens exponering. Stimuleringsindexet används för att mäta patientens reaktivitet mot olika metaller., MELISA® är särskilt användbart hos patienter med symptom på metallallergi (kronisk trötthet, kronisk ledsmärta, kontaktdermatit och orala lichenoida reaktioner) men som har haft negativa patchtester .
kroniska problem kan inte uppstå förrän implantatet har satts på plats. Det är mycket vanligt att hitta spår av andra metaller (aluminium eller nickel) i kommersiellt rent titan, eftersom dessa ämnen bidrar till bättre bearbetbarhet och förhindrar korrosion ., Tandfyllningar, broar och implantat kan vara potentiella sensibilisatorer , precis som solskyddsmedel, eftersom de innehåller metaller (nickel, aluminium och Titan) . Det är viktigt att bestämma exakt vilka metaller patienten för närvarande utsätts för. Baserat på dentala och medicinska behandlingar, liksom på miljöhistoria, bör en lista över alla potentiella allergener upprättas. För att bestämma den problematiska metallen kan det vara till stor hjälp att ta bort andra skadliga ämnen (såsom amalgamfyllningar och metallbroar) för att minska det potentiella antalet metallspecifika reaktioner ., En allergiutvärdering för Titan föreslås hos de Titan-implantat-indikerade patienter som har en historia av allergi mot andra metaller .
det har visats att personer med en historia av allergi mot metaller har större risk att utveckla en överkänslighetsreaktion mot ett metallimplantat . För känsliga individer finns det ingen säker gräns eller acceptabel nivå av ett visst metallämne ., Även om Titan allergi har en låg prevalens, för patienter med en tidigare historia av allergier, kan det vara lämpligt att utföra en metall allergi bedömning och allergitestning innan du placerar permanenta implantat, för att undvika ett misslyckande av implantatet på grund av en allergisk reaktion mot Titan . MELISA® – testet kan definiera vilka metaller som tolereras i den känsliga patienten och som inducerar ett oönskat immunsvar .
5. 1., Hantering av metall överkänslighetsreaktioner
incidensen av Titan känslighet ökar och dess användning inom tandvården ökar dag för dag också . Kriteriestandarden för hantering av typ IV överkänslighet är undvikande av det ansvariga allergenet .
därför har forskningen nu fokuserat på att designa alternativa substitut till Titan . Zirkonium kan övervägas . Oliva och kollegor rapporterade en patient med amelogenesis imperfecta, som krävde tandimplantat med full mun; titankänslighet diagnostiserades baserat på förhöjda MELISA-nivåer., Zirkoniumoxidimplantat och restaureringar användes utan komplikationer vid en 3-årig uppföljning . Ett av andra nya material är Polyeteretherketon, som är en delvis kristallin polyaromatisk linjär termoplast med utmärkta mekaniska egenskaper. Studier tyder på att den implanterbara Polyetheretherketonen har benformningskapacitet jämförbar med grovt Titan .,
framgångsrik medicinsk behandling med oralt atropinsulfat har rapporterats hos en patient med titanpacemaker såväl som med orala kortikosteroider hos en patient med titanbioprostes för en spinalfraktur .
om en patient med ett titanimplantat utvecklar allvarliga kliniska symptom som starkt tyder på överkänslighet mot titan, kan avlägsnande av implantatet övervägas ., Men många tandimplantat (och andra titanimplantat) är avsedda att fungera för patientens återstående livstid, och borttagning av enheten kan leda till signifikant sjuklighet, förlust av väsentlig funktion eller till och med dödlighet. I dessa kliniska scenarier måste risker och fördelar noggrant vägas .
6. Slutsatser
fördelarna med endosseous proteser har lockat många tandläkare, vilket resulterar i ökad användning av implantatbehandling., Ökad förväntad livslängd hos befolkningen kräver utformning av implantatbiomaterial som visar minimala skadliga effekter på värdvävnader. Även om traditionella material, såsom titan eller dess legeringar har använts i stor utsträckning och främjar osseointegration, finns det vissa problem som metalljonfrisättning, allergiska reaktioner och biofilmbildning. Den definitiva behandlingen för bekräftad överkänslighetsreaktion i titan är avlägsnandet av enheten; medicinsk hantering är emellertid möjlig i vissa fall., Bättre förståelse för de riskfaktorer som är förknippade med metalliskt kirurgiska implantat är nödvändigt hos patienter som genomgår tandimplantatbehandling samt gemensam ersättningskirurgi.
intressekonflikter
författarna förklarar att det inte finns några intressekonflikter när det gäller publiceringen av detta dokument.
Tack
Denna publikation stöds av PROGRES F29/LF1 (Charles University, Prag, tjeckien) och av projekt nr. NV19-08-00070 och 17-30753A (Ministeriet för Hälsa, tjeckien).