Биоактивные материалы в эндодонтии

Биоактивные материалы в эндодонтии

Суть эндодонтического лечения состоит в том, чтобы предупредить или обеспечить условия для разрешения апикального периодонтита, что предусматривает частичное или полное удаление тканей пульпы. Но как бы там ни было – живая пульпа представляет собой лучший барьер против бактериальной инвазии. С другой стороны, проводя непосредственное покрытие тканей пульпы определенным материалом, мы не всегда можем гарантировать, что результат окажется прогнозируемым, или же более эффективным, чем проведение пульпэктомии.

Биоактивные материалы в эндодонтии

Непрогнозированность результата связана с тем, что обеспечить элиминацию резидуальных бактерий из твердых тканей зуба довольно таки сложно, а их присутствие рано или поздно спровоцирует развитие воспалительной реакции. Необходимо также помнить, что любой герметик не обеспечивает абсолютно полного уплотнения, и рано или поздно на интерфейсе соединения материала и дентина начинает развиваться микроподтекание, что в свою очередь исключает возможности для формирования дентинного мостика. Также качество непосредственного покрытия пульпы зуба зависит от полноты дезинфекции и очистки уже пораженные некротических тканей.
Конечно же прогрессирование эндодонтии как стоматологической отрасли – очевидно, но клиницисты в свой практике продолжают сталкиваться с двумя основными проблемами:

сложность прохождения и очистки каналов из-за специфики морфологии ответвлений;
дефицит так именуемого «идеального» материала корневой пломбы, который обеспечивал бы не только герметичность заполнения и надлежащую связь с дентином, но также характеризовался размерной стабильностью, нерастворимостью в жидкостях организма, рентгенконтрастность, бактериальной активностью и биосовместимостью.
Даже учитывая, что большинство силеров и филеров доказали свою биосовместимость в ходе лабораторных и клинических исследований, дискуссия продолжается относительно того, насколько биосовместимым является даже самый безопасный эндодонтической материла при его выведении за пределы корневого канала. В последние десятилетия в эндодонтии начали использовать новые биоматериалы, в частности таковые на основе минерал триоксид агрегата и кальция фосфата. Эти материалы способствуют заживлению пульпарный и периапикальных тканей благодаря своим активным биологическим свойствам, таким образом повышая прогнозируемость проводимого лечения. Вопрос состоит лишь в аргументации применения того или иного вида эндодонтического материала исходя из исходных клинических условий.

Прогресс в биомедицине коснулся непосредственно и стоматологии, в частности возможностей биологического лечения пульпы. Поэтому в данной статье мы рассмотрим различные биологически активные материала, которые врачи могут использовать в своей клинической практике.

Методы

Стратегия поиска соответствовала критериям, сформулированным Центром обзора и распространения данных Национальной службы здравоохранения в Соединенном Королевстве. Для отбора текстового материала использовали базу данных Medline. Ключевыми словами согласно MeSH-категоризации были следующие: биоактивные и биологически активные материалы в эндодонтии. Затем поиск был расширен для сбора дополнительной информации, включая следующие базы данных: Scopus, EBSCOHost, Scirus и Cochrane. Ключевые слова, используемые для поиска в этих базах данных, были аналогичны. Были рассмотрены ссылки на отдельные статьи, чтобы расширить поиск соответствующей информации.

Биосовместимость современных эндодонтических материалов

Исследования биосовместимости показали, что все используемые в настоящее время эндодонтические филлеры, в том числе гуттаперча (GP), негативно влияют на окружающие витальные ткани. GP является наиболее широко используемым материалом для заполнения корневых каналов, поскольку результаты исследований на животных показали, что данный материал хорошо толерируется организмом, а вокруг частиц гуттаперчи со временем образуется фиброзная ткань. Однако в ходе клинических исследований был доказан и цитотоксичный эффект гуттаперчи, который зависит от размера, состава и типа используемого материала. Мелкие частицы GP (например, те, которые образуются в процессе термоуплотнения) могут вызывать интенсивную локальную реакцию тканей, что может нарушать процесс заживления периапикальных участков поражения в случаях выведения материала за верхушку корня. Многочисленные корневые герметики, по типу тех, которые производятся на основе эпоксидной смолы, гидроксида кальция и цинк оксид-эвгенола, обладают выраженной цитотоксической активностью и провоцирует раздражение окружающих тканей, особенно клеток в структуре периодонтальной связки. Эвгенол, цинк или производные формальдегида обладают значительной токсичностью по отношению к периапикальному пространству зуба.

Кроме того, герметики корневых каналов растворяются при длительном воздействии на них водной среды, что также может провоцировать развитие цитотоксичных реакций разного степени выраженности. В отдельных случаях силлеры могут даже индуцировать некроз кости и цемента. Гистологические исследования на обезьянах продемонстрировали, что эндодонтические силлеры могут провоцировать развитие разной степени выраженности воспалительной реакции окружающих тканей, особенно в случаях выведения материала за верхушку корня. Материалы, содержащие формальдегид, или вызывающие его формирование в ходе химических реакций после пломбировки, а также их аналоги, содержащие бисфенол-А-диглициэтер, характеризуются возможностью развития не только воспалительного, но и мутагенного и генотоксического эффектов. Использование герметиков на основе эпоксидной смолы вызывало наивысший уровень повреждения структуры ДНК. Кроме того, следует учитывать очевидную канцерогенность формальдегидных и эпоксидных эндодонтических материалов по отношению к клеткам остеобластов. Хотя наличие или отсутствие патогенов в системе корневого канала в общей сложности и определяет эффективность эндодонтического лечения, но реакция периапикальных тканей также становиться важным фактором, определяющим успешность проведённого ятрогенного вмешательства.

Таким образом, на практике следует избегать использования материалов, характеризующийся потенциальным риском развития цитотоксичного, генотоксичного, мутагенного или канцерогенного эффектов, поскольку в альтернативу им возможно применение более безопасных аналогов.

Гидроксид кальция

Гидроксид кальция или Ca (OH) 2 обладает хорошими антибактериальными свойствами и характеризуется уровнем pH около 12, что позволяет снизить остеокластную активность и стимулировать образование костной ткани. Уровень щелочного рН вызывает активацию лужной фосфатазы, который индуцирует активность клеток-остеобластов. При использовании в качестве агента для перекрывания пульпы, гидроксид вызывает образование дентинного мостика. В результате действия гидроксида фибробластные клетки могут дифференцироваться и обеспечивать процесс дентиногенеза. При контакте с соединительной тканью, данные клетки вызывают формирование цементообразного барьера. Исследования in vitro продемонстрировали, что фибробластоподобные клетки, находясь в прямом контакте с гидроксидом кальция, демонстрируют резкое изменение морфологии, с повышением параметров скорости роста, синтеза белка и активности щелочной фосфатазы. Однако, поскольку гидроксид кальция является растворимым материалом и деградирует ос временем, он не может обеспечить долгосрочной противобактериальной герметизации и в какой-то момент полностью теряем свою эффективность. В ходе эндодонтического вмешательства гидроксид позволяет обеспечивать контроль на инфицированными тканями, и могут улучшить прогноз лечения апикального периодонтита. Некоторые авторы сообщают о степени успеха примерно на уровне 81% в ходе 5 лет наблюдения. Основной недостаток Ca (OH) 2 состоит в том, что его нужно часто заменять в ходе проведения процедуры апексификации, что в свою очередь значительно удлиняет процесс лечения до период 6-18 месяцев. При это длительное использование гидроксида провоцирует ослабление структуры дентина корня, поэтому подобные эндодонтические вмешательства должны быть строго контролируемыми во времени.

Биологические материалы на основе силиката кальция

Минерал триоксид агрегат (МТА)

MTA были разработан Torabinejad и White в начале 1990-х годов в качестве материала для заполнения области верхушки корня и восстановления участков перфорации боковых поверхностей эндопространства. МТА в основном из трикальция силиката, дикальция силиката, трикальция алюмината и тетракальциевого алюмоферрита. Сначала была доступна только серая форма МТА, но учитывая риск развития дисколораций со временем была разработана и белая его форма. Нетоксичен и биосовместим, МТА способствует формированию минерализованных тканей. Механизм образования таковых довольно прост: в результате реакции между оксидами кальция, входящими в состав МТА, и биологическими жидкостями, формируется гидроксид кальция. Этому также способствует щелочная природа МТА. Антибактериальный эффект МТА уступает таковому у кальция гидроксида. Однако его герметизирующая способность является настолько уникальной, что данный материал идеально подходи как для обычного, так и для ретроградного пломбирования. Современные протоколы ретроградной пломбировки каналов рекомендует формировать 5 мм апикальный барьер из МТА, и через 24 часа приступать к выполнению эндопространства гуттаперчей. Уплотняющая способность, биосовместимость и дентиногенная активность MTA обусловлены образованием адгезивного межфазного слоя, который по своей структуре напоминает гидроксиапатит. Был сделан вывод, что ионы кальция, высвобождаемые из МТА, реагируют с ионами фосфата тканевых жидкостей, что в результате приводит к образованию гидроксиапатита. МТА также позитивно влияет на клеточную адгезию и рост. При контакте с МТА наблюдается увеличение количества маркеров остеобластной активности (интерлейкина [IL] -1α, IL-1β , остеокальцина и щелочной фосфатазы). Исследование, изучающее влияние MTA на рост цементобластов и образование остеокальцина в тканевой культуре, показало, что этот биоматериал можно считать также и цементно-индуктивным.

Биоактивные заменители дентина

Биоактивный заменитель дентина, который был разработан на основе кальция силиката, впервые был представлен на рынке в 2009 году. Данный материал подходит для использования в случаях закрытия перфораций, проведения апексификации, восстановления резорбтивных дефектов, при выполнении процедуры ретроградного пломбирования, а также для непосредственного покрытия пульпы зуба. Материал производиться по технологии аналогичной производству МТА. При перекрытии им пульпы зуба он способствует регенерации тканей с надлежащей реакцией пульпы для данный процесс. Кроме того, схожесть с дентином позитивно влияет на витальные клетки в структуре твёрдых тканей зуба и пульпы конкретно. Биологический заместитель дентина в основном состоит из трикальций силиката, дикальций силиката, карбоната кальция, оксида кальция, оксид железа и диоксида циркония в качестве рентгенконтрастного агента. Раствор материала содержит хлорид кальция и водорастворимый полимер. Рабочее время после замешивания составляет 12 минут. Материал индуцирует минерализацию посредством формирования остеодентина: благодаря экспрессии маркеров одонтобластов и увеличиванию секреции трансформирующего фактора роста (TGF)-бета 1 пульпарных клеток реализуется механизм ранней минерализации тканей. Из-за высокого уровня pH, сформированный гидроксид кальция вызывает раздражение в области применения материала. Формирование зоны коагуляционного некроза индуцирует деление и миграцию клеток-предшественников на поверхность субстрата, где происходит цитодифференциация клеток, напоминающих одонтобласты. Таким образом происходит аппозиция реактивно сформированного дентина, который по сути является репаративным. Laurent и коллеги проводили исследования, направленные на изучение материалов на основе силиката с целью определения их параметров генотоксичности, цитотоксичности и эффектов на специфические функции клеток-мишеней. Результаты продемонстрировали полную биосовместимость таких материалов. Кроме того, было обнаружено, что материал не влияет на функции фибробластов пульпы зуба, а также не имеет никакого эффекта на экспрессию коллагена альфатипа 1, сиалопротеина дентина и нестина. Маргинальная адаптация биоактивного субстрата обеспечивается за счет микромеханических принципов. Высокий уровень рН провоцирует растворение органических тканей с обнажением тубул дентина. Щелочная среда в области интерфейса контакта материала и твердых тканей зуба по сути открывает путь для проникновения материала в пространство дентинных канальцев. В ходе гистологических исследований было проведено сравнение дентинного мостика, образованного в результате воздействия МТА и биологического заместителя дентина. Результаты свидетельствовали о том, что последний обеспечивает формирование дентинного соединения без каких-либо признаков воспаления пульпы зуба. Таким образом, биоактивные заменитель дентина идеально подходит как для закрытия перфораций, так и для ортоградной пломбировки канала, дополнительно его можно использовать в ходе апексификации и после пульпотомии молочных зубов.

Биоматериал на основе кальция фосфата

Биоматериалы на основе кальция фосфата являются биосовместимыми и нетоксичными, а также могут индуцировать образование минерализованной ткани. Частичное растворение кальциево-фосфатной керамики приводит к осаждению микрокристаллов апатита в центре и на поверхности используемого биоматериала. Эти биоматериалы также способствую процессу естественной деградации клеток посредством фагоцитоза и остеокластической активности, в результате чего происходит замена старых тканей на новые с формированием новых участков минерализации. Биоматериал проявляет остеокондуктивные свойства благодаря своей пористости, что позволяет добиться колонизации костных клеток (остеобластов и остеоцитов) в необходимой периапикальной области. Биоматериалы фосфата кальция выступают в качестве каркаса для образования новой минерализованной ткани. Кроме того, данные агенты способны создавать плотную связь с минерализованными тканями, что служит своеобразным барьером против бактериального микроподтекания в апикальной части зуба.

Керамика на основе фосфата кальция

Исследования керамики на основе фосфата кальция подтвердили биологическую активность данных материалов и их хорошие герметизирующие свойства. Исходя из этого такие материала могут использоваться как для неопределённого покрытия пульпы, так и в ходе процедур апексификации. Многие исследования in vivo продемонстрировали факт образования нового дентина при применении материалов на основе фосфата кальция без формирования начального некротического волокнистого слоя и без нарушений клеточного состава пульпы.

Удовлетворительные результаты лечения были достигнуты при использовании гидроксиапатитом (НА), трикальцийфосфата (β-TCP), двухфазного фосфата кальция (BCP, смесь НА и β-TCP), октакальцийфосфата (OCP) и дикальций фосфат дигидрата (DCPD). HA является идеальным аналогом неорганического компонента кальцинированных тканей, в то время как DCPD, OCP и β-TCP способны трансформироваться в апатиты, похожие на те, что присутствуют в витальных структурах организма. Исследования in vivo, оценивающие дентиногенный эффект кальциевой фосфатной керамики на моделях животных, сообщили о трех возможных типах минерализации: образовании дентинного мостика, дистрофической кальцификация и минерализации.

Микрочастицы β-TCP, HA и BCP ответственны за образование кальцинированной составляющей, аналогичной той, которая наблюдается с гидроксидом кальция, хотя успех лечения гораздо чаще был получен с использованием HA и BCP. OCP и DCPD, которые использовались на разных животных моделях, вызвали обширные дистрофические минерализованные изменения тканей в пульповой камере, а также вдоль стенок корневого канала. Используя макрочастицы β-TCP, HA или BCP на животных моделях, участки гомогенной минерализации наблюдались в основном вокруг упакованных биоматериалов. Эти гистологические результаты позволяют предположить, что кальций фосфатная керамика является эффективной при аргументированном применении ее в эндодонтии, поскольку микрочастицы НА, TCP и BCP подходят для перекрытия пульпы, а то время как макрочастицы НА, OCP и DCPD могут применяться после пульпотомии и в ходе апексификации.

Цементы на основе фосфата кальция

Концепция кальциево-фосфатного апатнитного цемента (CPC) была впервые введена LeGeros в 1982 году. CPC использовался в качестве костного заменителя для восстановления костных дефектов черепно-лицевой области. В дальнейшем материал предложили использовать в ходе эндодонтического лечения для герметизации и укупорки эндопространства. Приблизительно в это же время была разработаны новые варианты CPC, содержащие оксид кальция (CaO) или гидроксид кальция. Недавно также был представлен монокальцийфосфат-моногидрат-CaO-цемент, обладающий улучшенными механическими свойствами по сравнению с гидроксидом кальция. В ходе химической реакции данного агента удается получить смеcь кальций-дефицитного гидроксиапатита (CDHA) и гидроксида кальция. Присутствие гидроксида кальция обеспечивает антибактериальные свойства этот CPC. Аналогичным образом, путем смешивания DCPD и CaO, был получен CPC с улучшенными механическими и физическими параметры, который обеспечивал лучшее уплотнение, чем аналоги на основе цинкосид эвгенольного цемента с или без гуттаперчи. Дополнительно был разработан другой композиционный материал, состоящий из MTA и матрицы CPC, который по своим химическим свойствам и биосовместимости очень напоминал минерал триоксид агрегат. Альтернативой также являются цементы на основе хитозана, которые представляют собой нетвердые целлюлозно полимерные материала, перспектива использования которых в эндодонтии продолжает изучаться.

Учитывая специфику работы в закрытом пространства для эндодонтии были также разработаны инъекционные формы фосфата кальция. Для повышения текучести материала в него были добавлены различные составляющие, по типу глицерина, силиконового геля, полиэтиленгликоля, жидкого парафина и диоксидом титана. Для промоции заживления участка периапикального поражения в структуру СРС было предложено также добавить гелевый агент хондроитинсульфата. Другим структурными элементами материала являются диспергаторы, связующие агенты, пластификаторы и лекарственные средства. Было проведено несколько исследований СРС in vivo при его использовании в качестве герметика в сочетании с GP. CPC был оказался более биосовместимым и вызывал меньшую воспалительную реакцию по сравнению с герметиком из цинка оксид эвгенола. В эндодонтии композиционный материал фосфата кальция и коллагенового геля был впервые испытан на обезьянах в 1977 и 1978 годах в ходе проведения апексификации, пульпотомии и частичной пульпотомии. Было обнаружено, что данные гель индуцирует закрытие физиологического пространства корневого канала и способствует кальцификации пульпы. В ходе определенного периода времени он резорбировался и замещался минерализованными тканями, которые напоминали дентин или цемент.

Инъекционные заменители костной ткани

Инъекционные костные заменители (IBS) представляет собой керамику, состоящую из двухфазного фосфата кальция, находящуюся в матрице гидроксипропилметил-полимера. Главная особенность данных материалов состоит в том, что их минеральный компонент содержит различное соотношение HA: β-TCP, что позволяет контролировать его кинетику растворения и осаждения и, следовательно, биоактивность костного заменителя. CPC обеспечивают плотность биоматериала с нерегулярной микропористостью, в той время как параметр макропористости материала является определяющим фактором для гомогенной и ранней клеточной колонизации.

В эндодонтии трудность инъекции керамики состоит в необходимости ее трансфера через тонкую иглу, поэтому в качестве жидкофазного носителя используют воду. Однако инъекционный фосфат кальция мог бы проходить через тонкие иглы в эндопространство и без изменения или смешивания фаз. Вода или жидкие фазы без вязкой консистенции характеризуются наличием ньюотоновских свойств жидкости, поэтому полученный раствор является лучшим носителем для минеральных гранул. Проведённые исследования доказали, что макромолекулы полимерного раствора – это лучшие носителя для минерального наполнителя. Инъекционные IBS (от 80 мкм до 200 мкм) состоят из 2% водного раствора полимерного эфира и двухфазных гранул фосфата кальция от 80 мкм до 200 мкм. Полимерные гели являются псевдопластичными, а их вязкость уменьшается при сдвиге во время экструзии из шприца и увеличивается после инъекции. Для разработки инъекционного материала в эндодонтии используют небольшие за размером гранулы фосфата кальция, которые могут более легко пройти через узкий просвет корневого канала. До сих пор было проведено лишь небольшое количество исследований, посвященных вопросу изучения фактора размера частиц кальция фосфата в структуре керамики на процесс заживления ран и кальцификации тканей. Полученные результаты являются дисскутабельными и требуют проведения дальнейших детализирующих исследований. Исследования in vivo, изучавшие эффекты IBS с различными размерами частиц от 40 мкм до 80 мкм, от 80 до 200 мкм и от 200 до 500 мкм, пришли к выводу, что небольшие частицы фосфата кальция (от 40 мкм до 80 мкм) поддерживают рост кости в той же степени, что и более крупные. Процесс деградации BCP и процесс замещения данной материала костной тканью происходил раньше и быстрее при использовании IBS размером от 40 мкм до 80 мкм, чем при использовании IBS от 200 до 500 мкм. Показано, что IBS с меньшим размером частиц BCP является более эффективным для восстановления исходной трабекулярной структуры костного матрикса. Эти предварительные результаты, полученные с использованием BCP / водорастворимых полимерных композитов, только доказывают то, что данные материалы могут быть применимы в эндодонтии для заполнения корневого канала.

Заключение

В последние годы увеличилось количество биоматериалов, используемых в стоматологической практике, особенно в эндодонтии. Биоматериалы на основе MTA и фосфата кальция являются биосовместимыми и биологически активными альтернативами для эндодонтической практики, поскольку они уже продемонстрировали свою эффективность для индукции минерализации окружающих периодонтальных тканей. Чтобы оптимизировать процесс их использования необходимо проводиться дальнейшие исследования для разработки инъекционных версий кальций фосфата. Композиционные биоматериалы по типу инъекционных заменители костной ткани (состоящих из частиц фосфата кальция в полимерной матрице), также обладают необходимыми качествами для использования в качестве наполнителей корневых каналов. Они сочетают в себе параметры биосовместимости, биологической активности и соответствующие реологические свойства, необходимые для лечения патологии с вовлечением в воспалительный процесс эндодонтического пространства зубов.

Самые свежие новости медицины на нашей странице в Вконтакте
Читайте также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *