DT News - Czech Republic and Slovakia - Role kovových nano a mikročástic v periimplantitidě

Search Dental Tribune

Role kovových nano a mikročástic v periimplantitidě

Dr. Ioannis Papadimitriou, Německo

Dr. Ioannis Papadimitriou, Německo

Út. 6 června 2023

uložit

Dentální implantologie se stala základní součástí rehabilitace úst a je úzce spojena s protetickou léčbou. Cílem implantologie i protetiky je nahradit ztracený přirozený chrup a dosáhnout původního stavu. Již mnoho století je ve snaze dosáhnout tohoto cíle využívána řada různých materiálů a technik. V posledních několika desetiletích se velmi úspěšně prosadily zejména  kovové implantáty, coby alternativa k čistě protetické formě rehabilitace, nicméně je třeba důkladněji prozkoumat míru, v jaké mohou mít negativní dopad na organismus a aspekty, které mohou vést k zánětlivým reakcím.

V polovině dvacátého století poprvé zkoumala biokompatibilitu různých materiálů s kostí Brånemarkova výzkumná skupina Gothenburg a od té doby zažívá dentální implantologie neustálý vzestup. Bylo zjištěno, že implantáty vyrobené z čistého titanu mají schopnost vhojení se do kosti bez jakýchkoli příznaků zánětu nebo odmítnutí implantátu. Brånemark definoval tento proces jako oseointegraci, která zahrnuje všechny součásti biokompatibility, bioinertních vlastností materiálu a bioaktivitu. Termínem „biokompatibilní“ se označují materiály, které nemají žádné negativní účinky na živé organismy. Zvláště důležitá pak je u implantátů, které zůstávají v živé tkáni dlouhou dobu. Materiály implantátů musí být rovněž bioinertní, což znamená, že se z nich v průběhu času nesmí uvolňovat žádné toxické látky. Bioaktivita spočívá ve vytvoření chemické vazby mezi implantátem a okolními tkáněmi. Protože Brånemark dokázal prokázat tyto vlastnosti u čistého titanu, je titan nyní pro implantáty materiálem první volby. Alternativou k čistému titanu je zirkon, který má také velmi dobré biokompatibilní vlastnosti. V medicíně se jako biokompatibilní materiály používají i jiné kovy, kovové slitiny, polymery a keramika. V mnoha studiích bylo také potvrzeno ukládání kosti na povrchu titanových implantátů, důležité pro oseointegraci. Primární stability je dosahováno prostřednictvím mechanického zajištění.

Zatímco přirozené zuby se vyvíjejí současně s periodontálními tkáněmi, aby vytvořily funkční celek, nitrokostní implantáty jsou umělé, vyrobené z anorganického materiálu, a nebylo pro ně dosud vynalezeno umělé periodoncium. To představuje slabé místo, pokud jde o pozdější zánět v okolí implantátu. Morfologické rozdíly mezi přirozeným zubem a titanovým implantátem způsobují, že jsou implantáty náchylnější k zánětu. Celkově vzato mají kovy dobré mechanické vlastnosti, ale nevýhodu představuje jejich náchylnost ke korozi, možné uvolňování kovových iontů a následná senzibilizace organismu. Proto jsou pro dlouhodobou úspěšnost implantátu, i protetické náhrady, nezbytné stabilní měkké tkáně po celém obvodu implantátu. Proces vhojování po implantaci může začít pouze v případě vitální kosti.

Parodontitida a periimplantitida

Pro vznik parodontitidy je zásadní biofilm. Bakterie z něj infiltrují periodontální tkáně, což vede k zánětlivým reakcím a následnému nevratnému poškození tkání. Migraci bakterií do tkání umocňují rizikové faktory jako je užívání nikotinu a alkoholu, systémová onemocnění (např. diabetes mellitus) nebo dokonce stres. Periimplantitida je progresivní úbytek kosti v okolí implantátu se současným zánětem a zanícením měkkých tkání. Za její spouštěče jsou považovány bakteriální infekce a biomechanické přetížení. Důsledkem je klinicky a radiologicky rozpoznatelná destrukce, protože kost bez ochranného periodontálního vazu je více vystavena zánětlivému infiltrátu. Vzhledem k tomu, že je periimplantitida klinicky a mikrobiologicky podobná chronické marginální parodontitidě, je vyloučeno, že by mohl periimplantátová onemocnění způsobovat plak. Stále však zůstává nejasné, zda predispozice k periodontálnímu onemocnění nepřispívá také k zánětu v okolí implantátu. U pacientů se zvýšenou náchylností k periodontálním onemocněním se nicméně doporučuje upřednostnit některou alternativní formu ošetření než nitrokostní implantáty. Na workshopu World Workshop on the Classification of Periodontal and Peri-Implant Diseases and Conditions v roce 2017 byla periimplantitida defi nována jako „patologický stav spojený s plakem nacházejícím se v tkáních kolem dentálních implantátů, charakteristický zánětem sliznice v okolí implantátů a následným progresivním úbytkem podpůrné kosti“. Tato definice nebere v potaz faktory jako je přítomnost částic kovu nebo cytotoxicita kovů.

Na obrázcích 1a a 1b jsou zdokumentovány klinické případy periimplantitidy. Je na nich patrná hnisavá sekrece z „kapes“ kolem implantátů. Není již přítomný okrajový uzávěr z měkkých tkání a lze předpokládat úbytek kosti. Panuje vědecká shoda, že parodontitida nebo periimplantitida je způsobována nadměrnou bakteriální kolonizací gingivy v důsledku nevyhovující dentální nebo ústní hygieny. Je prokázáno, že progresivní parodontitida se častěji objevuje v celých rodinách. Přestože je její původ multifaktoriální, jsou důležité i genetické predispozice, protože některé geny byly izolovány jako jednoznačné rizikové faktory, včetně genu interleukin 1, proteináza 3 a katepsin. Jako další příčina a spouštěč periimplantitidy jsou stále důkladněji zkoumány nanočástice, které získají přístup do oblasti kosti během implantace prostřednictvím chirurgických nástrojů a samotného zavedení implantátu. Stále však neexistuje jednoznačně defi novaný standard nebo protokol léčby periimplantitidy. Vzhledem k velmi vysoké míře recidivy periimplantitidy po jednom roce, navzdory všem léčebným zákrokům (chirurgickým i nechirurgickým), nyní vyvstává otázka, zda periimplantitidu neudržují kovové částice uvolňující se z povrchu implantátu abrazí. Nechirurgická a chirurgická opatření zatím nesrovnávaly žádné studie.

Nanočástice

V posledních 20 letech zažívají velký boom nanočástice. Jako nanočástice se označují částice menší než 100 nm. Vyrábějí se průmyslově, ale vyskytují se i v přírodě (např. viry nebo sopečný popel či popel z lesních požárů). Vyznačují se extrémně velkým povrchem ve vztahu k malé hmotnosti. Nanočástice se vyrábějí hlavně z křemičitanů a různých oxidů kovů, včetně oxidu titaničitého a oxidu hlinitého. Nacházejí se například v cukrovinkách a mnoha produktech pro péči o tělo, zejména v opalovacích krémech. Částice oxidu titaničitého a oxidu zinečnatého se používají jako stabilizátory. Bylo zjištěno, že orálně požité částice oxidu titaničitého se ukládají ve střevu a v jiných tkáních (v peritoneálních tkáních, játrech, slezině, ledvinách a srdci), aniž by se vylučovaly, což způsobuje poruchy epitelu a může spouštět chronická poškození střevních buněk. U neporušené kůže lze nalézt důkazy o přítomnosti oxidu titaničitého pouze v horní epidermální vrstvě. Nanočástice se rovněž využívají v medicíně. Díky jejich vyšší účinnosti a přesnosti jsou například v diagnostice a zobrazovacích technikách nepostradatelné fluorescentní markery na bázi nanočástic. Používání nanočástic ve farmaceutických přípravcích zase ukázalo, že mají lepší biologickou dostupnost a účinnost, méně vedlejších účinků a především menší orgánovou toxicitu. Vzhledem k těmto pozitivním a negativním aspektům vyvstává otázka, zda mohou nano nebo mikročástice z implantátů nebo kovových nástrojů vést ke zvýšenému riziku vzniku periimplantitidy během implantace. O rizicích a šíření nanočástic oxidu titaničitého z implantátů nebo kovových nástrojů je toho známo jen velmi málo. Měla by být přezkoumána existující literatura od roku 2010 do současnosti, protože aspekty tvorby částic během implantace jsou podrobněji zkoumány až v posledních několika letech.

Vlastnosti titanu

Šedá barva titanu je způsobena oxidovou vrstvou, která se tvoří na povrchu hned poté, co se kov dostane do kontaktu s kyslíkem a má tloušťku 2–5 mm. Tato obvykle velice hustá a chemicky stabilní oxidová vrstva dodává titanu jeho biokompatibilitu a zprostředkovává oseointegraci tím, že umožňuje hromadění adhezivních  buněčných molekul. V některých případech ale lze klinicky sledovat různé typy koroze: bodová, štěrbinová, koroze způsobená napětím a eroze (obr. 2a, 2b). Bodová koroze se vyskytuje primárně a převážně v místě spojení mezi implantátem a abutmentem, takže může později způsobit štěrbinovou korozi. Důsledkem je to, že dochází ke koncentraci chloridu, který snižuje pH v bezprostřední blízkosti implantátu. Oxidová vrstva na titanovém implantátu se tak nenávratně rozpouští a kvůli Streptococcus sanguinis se nemůže sama obnovit. Tyto bakterie tvoří překážku kyslíku prostřednictvím biofilmu vytvářeného na implantátu a kvůli nedostatku kyslíku se z komplexní titanové struktury uvolňují ionty titanu a další částice. Na jedné straně tedy dochází k zánětu tkání a na druhé straně titanový implantát dále koroduje. Sliny, které mohou působit jako elektrolyt rovněž přispívají k trvalému poškození oxidové vrstvy, protože koroze je podporována právě elektrolytickými procesy v ústech. Rozsah poškození povrchu implantátu, který již je značný, je zachycen na obrázku 3a–d. Nakagawa a kol. kromě toho v další studii zjistili, že čistý titan a titanové slitiny korodují rychleji díky vlivu fluoridů na nízký obsah kyslíku, zatímco bez fluoridu vykazovaly vyšší odolnost vůči korozi za stejné koncentrace kyslíku. Z tohoto důvodu byla vyhodnocována koncentrace fluoridu v běžně prodávaných zubních pastách, která se ukázala se být příliš vysoká a nechránící kovy před poškozením v důsledku koroze.

Abraze kovu během zavádění a její důsledky

Procesem zavádění může dojít k narušení původního povrchu implantátu a jeho tvaru. Velmi hluboké zavádění způsobuje větší poškození kosti a implantátu než zavádění za menší síly. Vlivem torze a frikce implantátu v kosti se z povrchové struktury implantátu uvolňují do již tak poškozené kostní tkáně částice titanu. Velikost uvolňujících se částic titanu se pohybuje v rozmezí 10 až 20 μm. Na ostrých hranách implantátu dochází v důsledku zavádění k částečné ztrátě celé oxidové vrstvy. Ztráta oxidové vrstvy také závisí na typu implantátu. Martini a kol. dokázal, že implantáty potažené fluorohydroxyapatitem byly méně náchylné k abrazi během zavádění než implantáty potažené plazmou. Částice titanu uvolněné z implantátů potažených plazmou se nacházely ve vzdálenosti 200–250 μm od povrchu implantátu a zabraňovaly neo-osteogenezi. Deformaci závitu implantátu lze pozorovat v oblasti kosti, konkrétně v podobě mikrotrhlin. Abradované částice titanu se nachází jak ve sliznici kolem implantátu, tak i v nově vytvořené kosti. Částice titanu však byly zjištěny dokonce i ve vzdálenějších orgánech: v játrech, ledvinách, plicích a srdci. Dalším faktorem, který přispívá k uvolňování kovových částic, je kromě zavádění implantátu i vysoké mechanické zatížení na spojení mezi implantátem a abutmentem. Důsledkem může být také úplné selhání implantátu. Navíc se mohou na spojení implantátu a abutmentu vytvořit mikroskopické mezery, jimiž se také mohou uvolňovat částice titanu a kovu obecně. Dalšími možnými následky mikroskopických mezer mohou být mikro netěsnosti, opotřebení materiálu, únava  ateriálu a uvolnění šroubků. Mikro netěsnosti jsou zvlášť patrné u šestihranných volnějších spojení (obr. 4a–d) a skrz ně – kromě abraze kovu a poškození materiálu – získávají tekutiny a bakterie přístup do vnitřku implantátu a způsobují vnitřní korozi implantátu. Pohyby mikroskopických mezer je možné zredukovat kónickým spojením mezi implantátem a abutmentem.

Závěr

Na počátku éry implantologie se pozornost soustředila na euforii z vyřešení problému oseointegrace, ale v posledních letech se dostává do centra pozornosti otázka, jaké jsou důvody zkrácené životnosti implantátů. Periimplantitida, která se někdy ukáže být rezistentní vůči veškeré léčbě, byla považována za další indikaci toho, že kromě lege artis zavedení mohou být již při zavádění za dosažení oseointegrace zodpovědné faktory vytvářející základ pro vznik periimplantitidy. Nano a mikročástice oxidu titaničitého a zirkoničitého se uvolňují jak z nástrojů a implantátů při jejich zavádění, tak také při chirurgické i protetické fázi a následné péči. Lze je najít v kosti a dalších tkáních a teprve nedávno se zjistilo, že jsou cytotoxické. Podle současného výzkumu nelze uvolňování těchto částic nijak zabránit, bez ohledu na typ povrchu implantátu. Ionty kovů a titanu a částice rozptýlené v tvrdých a měkkých tkáních v okolí implantátu spouštějí buněčné reakce, které lze přirovnat k aseptickému chronickému zánětu. Ten může vést k periimplantitidě odolávající veškeré léčbě, a tudíž i k selhání oseointegrace.

Ačkoliv jsou tyto klinicky a radiologicky viditelné změny v okolí implantátu velmi podobné parodontitidě, periimplantitida není vždy bakteriální. Z tohoto důvodu nelze obecně aplikovat klasickou koncepci léčby parodontitidy i na periimplantitidu. Koncepce léčby periimplantitidy, která není způsobena bakteriemi, zatím není k dispozici. Periimplantitida vyvolaná cizími částicemi je často doprovázena osteolýzou, která jednoznačně není považována za bakteriální. V takových případech je nezbytná explantace s důkladným výplachem otvoru v kosti. Je nutný další výzkum, který by zjistil, zda a v jakém rozsahu je zapotřebí provést opatření k regeneraci kosti. Celkově však převládá názor, že kovové nano a mikročástice nemají v dentální implantologii žádný význam. Z tohoto důvodu byla na workshopu World Workshop on the Classifi cation of Periodontal and Peri-Implant Diseases and Conditions v roce 2017 defi nována periimplantitida bez zahrnutí faktorů jako jsou částice kovu a jejich cytotoxicita. Je však zapotřebí důrazně doporučit další výzkum týkající se kovových nanočástic, který je naprosto nezbytný s ohledem na zjištění jejich potenciálního nebezpečí.

Redakční poznámky: Článek byl publikován v mezinárodním vydání časopisu implants – international magazine of oral implantology, Vol. 22, Issue 4/2021.

Dr. Ioannis Papadimitriou

Dr. Ioannis Papadimitriou

Dr. Ioannis Papadimitriou se specializuje na ústní chirurgii a získal magisterský titul v implantologii a parodontologii od Německé asociace orální implantologie a na Steinbeisově univerzitě v Berlíně v Německu. Je vedoucím lékařem na oddělení ústní a čelistní chirurgie v nemocnici St. Lukas v Solingenu v Německu.
giannis.papadimitriou_4@hotmail.com

To post a reply please login or register
advertisement
advertisement