DT News - Czech Republic and Slovakia - Bioaktivita v konzervační stomatologii: uživatelská příručka

Search Dental Tribune

Bioaktivita v konzervační stomatologii: uživatelská příručka

Cykly orálního pH během kariogenních ataků u přirozeně se vyskytujícího hydroxyapatitu (fotografie: Dr. Fay Goldstep)

Út. 31 srpna 2021

uložit

Pojem „bioaktivita“ je v poslední době ve stomatologii velmi užíván. Je to zdůrazňovaná vlastnost mnoha produktů v konzervační stomatologii. Popisy této vlastnosti často obsahují různá, a to i protichůdná, tvrzení, což vzbuzuje kontroverzi. Tento článek je sestaven jako odpověď pro praktikující konzervační stomatology na otázky: Co je bioaktivita? Co jsou bioaktivní produkty a jak mohou být využity v rámci poskytování co nejlepší stomatologické péče?

Termín „bioaktivní materiál“ poprvé použil Dr. Larry Hench v roce 1969. Hench hledal vylepšený štěpový materiál pro kostní rekonstrukce, které potřebovali ranění vojáci z vietnamské války. Hledal materiál, který by mohl vytvořit „živý“ spoj s tkáněmi v těle. Vyvinul bioglass (kalcium silikofosfátové sklo) – kompletně syntetický materiál, který se chemicky váže ke kosti.1 Hench definoval bioaktivní materiál jako „materiál, který vyvolá specifickou biologickou odpověď na jeho rozhraní, což vyústí ve vytvoření vazby mezi tkáněmi a materiálem“.2

Dnes lze ve stomatologické literatuře nalézt mnoho různých definic bioaktivity v závislosti na daném výzkumu a výzkumníkovi. Definice často koresponduje s daným výzkumem, zatímco by spíše měla odpovídat základnímu konceptu. Abychom se dostali k jasnému významu, bude nejlepší se držet toho, co bude nejjednodušeji pochopeno jak klinickými stomatology, tak pacienty. Definice nalezená ve slovníku: „bioaktivita“, podstatné jméno: jakýkoliv efekt na-, interakce s-, odpověď živé tkáně.

Tabulka 1: Příklady materiálů rozdělených dle mechanismu jejich působení od „neaktivních“ k „bioaktivním“: neaktivní | remineralizace | ukládání hydroxyapatitu a remineralizace | stimulace regenerace pulpy, remineralizace a ukládání hydroxyapatitu.

Historicky byly dentální materiály navrhovány tak, aby měly „neutrální“ účinek na zub.3 Mnoho současných dentálních materiálů není neutrálních: jsou „aktivními“, nikoliv „pasivními“ účastníky v procesu konzervačního ošetření a lze je tedy definovat jako bioaktivní.

Pro zjednodušení a srozumitelnost při diskuzi o bioaktivních konzervačních materiálech bude nejlepší je rozdělit podle jejich mechanismu působení. Existují tři různé mechanismy, které se zde uplatňují (tabulka 1). Bioaktivní konzervační materiál se může projevit jednou nebo více z následujících interakcí:

  1. Remineralizuje a zesiluje zubní struktury díky uvolňování fluoridu a/nebo uvolňování jiných minerálů
  2. Vytváří materiál podobný apatitu na svém povrchu, když je po určitou dobu ponořen do tělní tekutiny nebo simulované tělní tekutiny4
  3. Regeneruje živou tkáň a tím podporuje vitalitu zubu

Materiály, které remineralizují

Zubní kaz je kumulativní výsledek po sobě jdoucích cyklů demineralizace a remineralizace na rozhraní mezi biofilmem a zubním povrchem. Ústní bakterie exkretují kyseliny po konzumaci cukru, což vede k demineralizaci. Hydroxyapatitové krystaly jsou rozpuštěny z podpovrchové vrstvy. Remineralizace je přirozený opravný proces u nekavitovaných lézí. Závisí na vápníkových a fosfátových iontech za asistence fluoru a znovu vybudovává nový povrch na existujících zbytcích krystalů.5

Za normálních fyziologických podmínek, při pH 7, je slina hypersaturována vápníkovými a fosfátovými ionty, což kariézní proces zpomaluje. Jakmile je pH sníženo, vyšší koncentrace vápníku a fosfátu jsou nutné k dosažení saturace hydroxyapatitu.5 To se nazývá „kritické pH“ – je to bod, kde existuje rovnováha a nedochází ani k rozpouštění minerálů, ani k žádné precipitaci minerálů. Kritické pH hydroxyapatitu je kolem 5,5 a fluoroapatitu kolem 4,5. To se liší u jednotlivých pacientů. Pod kritickým pH nastává demineralizace, nad kritickým pH remineralizace (obr. 1, 2).43

Pokud je přítomen fluorid v tekutině plaku, penetruje sklovinu spolu s kyselinami do podpovrchové vrstvy, adsorbuje se na povrch apatitových krystalů a chrání je před rozpouštěním.6 Tím vznikají krystaly podobné fluoroapatitu (kritické pH 4,5) a je zajištěno, že nenastane demineralizace do doby, než pH dosáhne tohoto kritického bodu. Fluorid přítomný v roztoku v nízkých hodnotách kolem krystalů skloviny může významně snížit demineralizaci.7, 8

Když se pH navrátí k 5,5 nebo se zvýší nad tuto hodnotu, slina, která je hypersaturována vápníkem a fosfátem, navrátí minerály zpět do zubu.8 Fluorid zvýší remineralizaci sdružením vápníkových a fosfátových iontů a je přednostně začleněn do remineralizovaného povrchu, který je nyní odolnější kyselinám.

Výhody fluoridu jsou dlouhodobě udržovány pomocí mechanismu fluoridových rezervoárů. Fluorid perzistuje intraorálně po aplikacích například fluoridových past nebo fluoridových laků a je poté uvolňován postupně do sliny.9, 10 Fluorid může zůstat na zubu, sliznici nebo zubním plaku anebo v bioaktivních výplňových materiálech. Retence fluoridu je klinicky příznivá, protože může být uvolněna během kariogeních ataků a snížit tak demineralizaci a podpořit remineralizaci.5

Pokud již nemají sklovina ani dentin adekvátní strukturu k udržení jejich minerální mřížky, nastane kavitace a přirozená remineralizace již nemá nedostatečný efekt. Nyní už je potřeba preparace a náhrada části zubu.

Bioaktivní konzervační materiály nahrazují tvrdé zubní tkáně a pomáhají remineralizovat zbytkové zubní struktury. Do této kategorie spadají skloionomerní cementy a jejich deriváty, jako jsou pryskyřicí modifikované skloionomerní cementy, kompomery a giomery.

Skloionomerní cementy

Skloionomerní cementy byly vyvinuty na počátku roku 1970. Jsou obzvláště cenné u pacientů s vysokým rizikem kazu a v oblastech, kde omezené místo nebo možnost izolace vytváří obtíže při ošetření (obr. 3a, b). Skloionomery mají skutečnou chemickou vazbu se zubními tkáněmi. Podporují remineralizaci okolních struktur zubu a předchází bakteriální microleakage (mikro-netěsnostem) pomocí adheze skrze iontovou výměnu jak se sklovinou, tak s dentinem.11 Nová vrstva obohacená o ionty je vytvořena na rozhraní zub–skloionomer. Tato vrstva obsahuje fosfátové a vápenaté ionty ze zubní tkáně, a dále vápník (nebo stroncium), fosfát a hliník ze skloionomerního cementu.11 Remineralizační proces vytváří tvrdší povrch dentinu (obr. 4).12, 13 Fraktura výplně je většinou kohezivní a zanechává vrstvu s výměnou iontů pevně připojenou na stěnu kavity. Dentinové tubuly jsou zapečetěny a chráněny před bakteriální penetrací.13

Aby se zbavili fyzických nevýhod skloionomerů a využili jejich remineralizačních benefitů, vyvinuli dentální výzkumníci řadu skloionomerních derivátů: pryskyřicí modifikované skloionomerní cementy, kompomery a giomery. Dvě produktové řady v této kategorii jsou ACTIVA BioACTIVE-RESTORATIVE (Pulpdent) (obr. 5) a řada konzervačních materiálů Beautifil giomer, včetně Beautifil II a Beautifil Flow Plus (SHOFU) (obr. 6). Studie ukázaly remineralizační potenciál ACTIVA skrze uvolňování fluoridů a jejich znovunabytí, a také uvolňování vápníku.14, 15 Giomery jsou používány v záchovné stomatologii jako ekvivalent kompozitní pryskyřice ve všech jejích aplikacích.

Giomery

Giomery reprezentují vlastnosti skloionomeru a kompozitní pryskyřice: uvolňování a znovudobíjení fluoridu do skloionomerů, estetiku, fyzikální vlastnosti a manipulaci kompozitních pryskyřic.16 Koncept giomerů je založen na technologii PRG (předzreagované sklo): skelné jádro je obaleno skloionomerní fází a je součástí polyacidické matrix. Studie ukázaly, že se objevuje dentinová remineralizace na povrchu preparace sousedící s giomerem.17

Giomery efektivně uvolňují fluoridy a znovu se jimi doplňují díky vytvoření fluoridových rezervoárů, a to podstatně lépe než kompomery18 a kompozitní pryskyřice, i když ne tak dobře jako skloionomery.19 Klinická výkonnost giomerů byla testována proti hybridním pryskyřičným kompozitům. Giomery se ukázaly pozitivně ve srovnání všech kritérií.20

Materiály, které deponují hydroxyapatit

Některé bioaktivní materiály nejen remineralizují zubní struktury, ale také vytvářejí materiál podobný apatitu na svém povrchu, jestliže jsou po určitou dobu ponořeny do reálných nebo simulovaných tělních tekutin.4 Existují dvě chemické třídy těchto bioaktivních konzervačních materiálů: kalcium silikáty a kalcium alumináty.21, 22 Tyto materiály nejsou založeny na pryskyřici. Oba druhy materiálů se uvolňují acidobazickou reakcí a vytvářejí alkalické pH po ztuhnutí. Zdá se, že vysoké hodnoty pH (7,5 nebo vyšší) stimulují aktivnější a kompletnější bioaktivitu.4

Ceramir (Doxa Dental) (obr. 7) je kalcium aluminátový materiál vyvinutý pro cementaci. V jedné z in vitro studií výzkumníci zjistili, že tento apatit formující bioaktivní cement může uzavírat umělé okrajové spáry. To je klinicky výhodné na rozhraní preparovaného zubu a cementované náhrady. Naznačuje to, že bioaktivní materiály by mohly značně vylepšit klinické výsledky a trvanlivost ošetření zubů.23

U kalcium silikátů se také ukázalo, že uvolňují hydroxyapatit.23 Dokonce mohou stimulovat regeneraci živé tkáně: dentinu, pulpy, cév a kosti.24–26

Materiály, které regenerují živou tkáň

Některé bioaktivní materiály nejen remineralizují a vytváří hydroxyapatit, ale také regenerují živou tkáň. To je zásadní u mnoha výplňových a endodontických ošetření. Jeden z hlavních příkladů je vitální terapie pulpy. Cílem vitální terapie pulpy (přímého překrytí a pulpotomie) je ošetřit reverzibilní pulpální poranění vzniklé traumatem, kazem nebo iatrogenně. Tato poranění ničí normální pulpální architekturu na pulpodentinovém rozhraní, které ale může být zahojeno, pokud je rána správně chráněna.27

Léčba musí udržet vitalitu a funkci pulpy a obnovit dentinovou kontinuitu pod poraněním vytvořením přemostění z tvrdých tkání.28 Optimální kvalita toho přemostění z tvrdých tkání je zásadní pro dlouhodobý úspěch vitálního ošetření pulpy.29, 30 Existuje specifická odpověď pulpální tkáně na krycí materiál, a to určuje kvalitu dentinového přemostění.28

Produkty z hydroxidu vápenatého byly používány v terapii vitální pulpy po mnoho let. Schopnost hydroxidu vápenatého vyvolat tvorbu dentinového můstku a jeho podpora hojení rány jsou dobře prokázány.31 Avšak hydroxid vápenatý má neadekvátní fyzické vlastnosti a vytváří hůře formovanou dentinovou vrstvu, která obsahuje tunely.32 To nasměrovalo výzkum k hledání nového materiálu pro tuto léčbu.

Prvním z těchto materiálů vytvořeným pro praktické klinické využití bylo MTA (Mineral Trioxide Aggregate).33 MTA bylo původně navrženo jako výplň zakončení kořene pro výkony apexektomie a k opravě perforací kořene.34 Indikace pro jeho použití se velmi rozšířily i do konzervačního zubního lékařství a pedostomatologie.21

MTA je materiál založený na kalcium silikátu (derivovaný z portlandského cementu) s vysoce těsnicími schopnostmi a excelentní biokompatibilitou. Materiály založené na MTA stimulují rychlejší tvorbu dentinových přemostění, která jsou navíc lepší kvality než ty od hydroxidu vápenatého.35, 36 Od poloviny devadesátých let bylo MTA uznáno jako standard v konzervativní léčbě pulpální vitality.37 Avšak i materiály založené na MTA mají svá omezení:

  • dlouhý čas tuhnutí38
  • slabé mechanické vlastnosti38
  • složitou manipulaci38
  • mohou způsobit zabarvení zubu39
  • mohou obsahovat těžké kovy40

Mnoho výzkumů je postaveno na výhodách MTA a současně eliminaci většiny nevýhod. Jeden z těchto materiálů je Biodentine (Septodont) (obr. 8). Byl vytvořen vylepšením fyzikálních a manipulačních vlastností technologie endodontického opravného cementu založeného na MTA a tím vznikl materiál nahrazující dentin s význačnými reparativními kvalitami.

Biodentine může být použit jako kompletní náhrada dentinu při ošetření jak poškozeného dentinu v korunce, tak i na kořeni, s klinickými indikacemi, které dokonce převyšují MTA anebo jiné kalcium silikátové produkty související s portlandským cementem.21 Biodentine může být aplikován jako:

  • podložka nebo liner u hlubokých kariézních lézí
  • materiál na překrytí pulpy při vitální pulpální terapii (jak přímé překrytí, tak i pulpotomie)
  • materiál na opravu kořenových perforací, resorpcí, apexifikaci a výplň konce kořene v endodontické chirurgii
  • výplňový materiál na náhradu chybějícího nebo defektního dentinu

Nemůže být použit jako náhrada skloviny.

Výhody Biodentinu oproti MTA a modifikovaným MTA materiálům zahrnují:

  • jednoduchou manipulaci
  • vysokou viskozitu
  • kratší čas tuhnutí (12 minut)
  • lepší fyzikální vlastnosti41
  • složení z výchozích materiálů se známou hodnotou čistoty42
  • dobrou stabilitu barvy, takže se nevyskytují diskolorace43

Biodentine poskytuje hermetické utěsnění, které chrání zubní pulpu před bakteriální infiltrací. Tím se vytváří chráněné prostředí, kde může nastat hojení. Utěsnění je vytvořeno pomocí mikromechanické retence infiltrací do dentinových tubulů a stimulací odontoblastů k apozici dentinu.25

To, co indukuje regeneraci pulpální tkáně, je schopnost materiálů překrývajících pulpu uvolňovat vápník. Materiály založené na trikalcium silikátu, jako je Biodentine, vytváří hydroxid vápenatý jako produkt hydratace.50

Reakce tuhnutí kalcium silikátu je následující: Kalcium silikát v prášku reaguje s vodou, což vede k tuhnutí a tvrzení cementu, vzniká hydratovaný kalcium silikátový gel a hydroxid vápenatý. Hydroxid vápenatý nyní může stimulovat pulpální regeneraci jako součást materiálu podobného gelu, který je pevný a neporézní, což přináší regenerativní sílu hydroxidu vápenatého bez jeho fyzických nevýhod.

Biodentine u vitální pulpální terapie skrze svou aktivitu hydroxidu vápenatého v tomto vylepšeném fyzikálním stavu zesiluje ukládání reparačního dentinu odontoblasty. Vytváří se hustá dentinová bariéra51, 52 a také se hojí poškozené pulpální fibroblasty.53 Klinické výsledky potvrdily schopnost Biodentine uchovat vitalitu dřeně i u velmi složitých případů. Má potenciál hojit pulpu tam, kde by dříve bylo nevyhnutelné endodonticky zakročit.

Kalcium silikáty modifikované pryskyřicí

Studie ukázaly, že přítomnost pryskyřičné matrix modifikuje mechanismus tuhnutí a vyluhování vápníku z kalcium silikátů.54 Klinická studie parciální pulpotomie srovnala TheraCal (BISCO) – světlem tuhnoucí, kalcium silikátový, pryskyřicí modifikovaný liner/bázi vyvinutý pro přímé a nepřímé krytí pulpy, s materiály neobsahujícími pryskyřici – Biodentine a ProRoot MTA (Dentsply Sirona). Výsledky ukázaly, že s Biodentine bylo dosaženo vytvoření kompletního dentinového přemostění u všech zubů. Hodnoty tvorby přemostění u ProRoot MTA byly 56 % a u TheraCal 11 %.55 Normální struktura pulpy byla pozorována u 66,6 % zubů ze skupiny s Biodentine, u 33,3 % ze skupiny s ProROOT MTA a u 11,1 % ze skupiny s TheraCal. V závěrech studie bylo konstatováno, že nepryskyřičné materiály u parciální pulpotomie vykazují lepší efekt než materiály založené na pryskyřici, a představují potenciál pro ty nejlepší klinické výsledky.55

Další nedávná studie porovnávala Biodentine s TheraCal s ohledem na to, jak ovlivňují zánět a regeneraci pulpy u přímého překrytí pulpy na in vitro modelu. Ukázalo se, že TheraCal zvyšuje množství zánětlivých buněk a snižuje regenerativní procesy v pulpě, zatímco Biodentine nezvyšoval zánět a podporoval regenerativní procesy v pulpě.56

Zdá se, že tyto dvě studie doporučují opatrnost při používání materiálů na základě pryskyřic u vitální pulpální terapie. Biodentine má dobrou biokompatibilitu a bioaktivitu pro použití při vitální pulpální terapii.

Kalcium silikáty jako endodontické sealery

Schopnost deponovat hydroxyapatit a regenerovat živou tkáň přivedla technologii kalcium silikátů do hledáčku endodontických sealerů. Po obturaci kořenového kanálku většinou existuje kontakt mezi obturujícím materiálem a periapikální tkání. Úspěch léčby z velké části závisí na integritě těsnicího materiálu, aby se předešlo rekurentní infekci periapikálního prostoru.

Představení bioaktivních endodotických sealerů změnilo koncept obturační těsnicí výplně z hermetického těsnění pomocí inertních materiálů na biologickou vazbu vykazující bioaktivitu.57 Sealer se stává výplní, nejen sealerem.

Kalcium silikáty se dobře hodí pro endodontickou obturaci díky následujícím vlastnostem:58

  • vysoké pH (antibakteriální)
  • hydrofilie (využívají vlhkost přítomnou v dentinových tubulech k iniciaci tuhnutí)
  • biokompatibilita
  • nekontrahují a neresorbují se
  • výborné těsnění (váží se chemicky a mechanicky na dentin)
  • jednoduché použití (mohou být použity u mnoha metod kondenzace)

Navíc jsou bioaktivní:

  • remineralizují tvrdou tkáň
  • deponují hydroxyapatit a tím postupem času zlepšují těsnost výplně
  • regenerují a hojí okolní periapikální tkáň

BioRoot (Septodont) (obr. 9) byl vyvinut tak, aby zahrnoval uvedené bioaktivní vlastnosti. Výzkumy ukázaly:

  • vytváření hydroxyapatitu během reakce tuhnutí: biokeramické sealery se váží k dentinu pomocí procesu alkalického etchingu, a to díky alkalicitě sealeru – zóna minerální infiltrace se vytváří mezi dentinem a sealerem59
  • hojení tkání: studie, která srovnávala efekt BioRoot RCS na buňky lidských periodontálních ligament se standardním sealerem na bázi zinkoxid eugenolu – Pulp Canal Sealer (Kerr Dental), ukázala, že BioRoot měl méně toxický efekt na buňky periodontálních vazů a indukoval vyšší sekreci angiogenních a osteogenních růstových faktorů. Tyto vlastnosti jsou zásadní pro regeneraci periapikálních tkání.60, 61 BioRoot také ukázal excelentní biokompatibilitu ve srovnání s mnoha jinými současnými endodontickými sealery.62

Závěr

S mírným zjednodušením a přihlédnutím k základní definici bioaktivity lze konstatovat, že bioaktivita je v současnosti již nezbytnou součástí praxe klinického zubního lékaře. Stomatolog může nyní využívat potenciál remineralizace, regenerovat zubní tkáně a hojit biologické struktury pro konečný cíl: dosažení co nejlepšího klinického výsledku ošetření pro své pacienty.

 

Redakční poznámka: Článek byl publikován v mezinárodním vydání časopisu roots – international magazine of endodontics, Vol. 14, Issue 2/2018.

Seznam použité literatury na vyžádání u vydavatele.

 

To post a reply please login or register
advertisement
advertisement