Biokompatybilność i osteointegracja implantów zębowych

Tytan.  Niezwykły pierwiastek zawdzięczający swoja nazwę potężnym istotom z greckiej mitologii, dość silnym by  rzucić  wyzwanie bogom olimpijskim. To własnie tytan jest surowcem najczęściej używanym do wyrobu implantów stomatologicznych. Dzieje się tak nie bez przyczyny – z punktu widzenia implantologii pierwiastek  posiada szereg atrybutów, z których w pierwszej kolejności wymienić należy jego znakomite właściwości mechaniczne – tytan jest niezwykle wytrzymałym materiałem, szczególnie w relacji do jego stosunkowo niskiego ciężaru.  Dodatkowo w przeciwieństwie do większości  metali tytan nie ulega procesowi korozji.

Z czego wynika biokompatybilność tytanu?

Tytan topnieje w temperaturze 1668 °C,  jednak formuje się go łatwo i nie traci on w tym procesie  wytrzymałości.  Jednak z punktu widzenia implantologii inne właściwości tego lekkiego metalu czynią go niezwykle interesującym.  Pierwiastek  tworzy na swojej powierzchni  powłokę tlenkową o grubości 5 do 10 nanometrów,  której główna składową jest dwutlenek tytanu (TiO2). To właśnie  ta warstwa sprawia,  że  do powierzchni implantu łatwo przywiera tkanka kostna, ulegająca stopniowo procesom mineralizacji.  Dodatkowo zewnętrzna powłoka implantu pokrywana jest  proteinami plazmy ( fibronektyna, wikronektyna),  których zadaniem jest zapewnienie wszczepowi odpowiednio wysokiego poziomu biokompatybilności.  Chodzi o to, by naturalne reakcje gojenia zachodziły równie szybko i sprawnie jak w przypadku tkanki nie obciążonej obecnością ciała obcego.  Dobry implant  powinien zintegrować się z kością  przy możliwie minimalnej reakcji resorpcji kości.

Proces gojenia się tkanek na styku z powierzchnią implantu jest  w istocie złożoną interakcją  pomiędzy nowo tworzącym się kostniwem a powierzchniowymi warstwami dwutlenku tytanu.  Jej powodzenie zależy w dużym stopniu od  grubości i chemicznego składu  warstwy tlenkowej na powierzchni implantu. Wiadomo, że  obecność niepożądanych czynników  może zakłócać  proces kształtowania się i odbudowy kości, co z kolei skutkuje niepowodzeniem całego procesu osteointegracji.  Z  tej przyczyny fundamentalne znaczenie ma  odpowiednie przygotowanie  powierzchni implantu  i  zachowanie jej całkowitej sterylności.
Gdy implant  zostanie już wszczepiony,  na szybkość procesów gojenia wpływ mają także fizyczne czynniki takie jak wielkość, kształt czy szorstkość powierzchni wszczepu.

Osteointegracja a  zdolności regeneracyjne organizmu

Osteointegracja zależy  w dużym stopniu od zdolności regeneracyjnych samego organizmu. Nawet najbardziej biokompatybilny implant  na nic się  nie zda, jeśli sam zabieg chirurgiczny  przeprowadzony został z naruszeniem procedur. Chodzi o to, by  podczas preparowania kości unikać nadmiernego podniesienia temperatury tkanki, co zwiększa z kolei  prawdopodobieństwo wystąpienia prawidłowej reakcji gojenia.  Im mniejszy jest skrzep i stan zapalny okostnej , tym większa zdolność  tkanek  do różnicowania. Kluczowy jest także odpowiedni dopływ krwi, zapewniającej wzrost i mineralizację kostniny. Z kolei niedotlenienie  stymuluje niepożądany  rozrost komórek tkanki włóknistej i chrzęstnej.
Niedługo po  wszczepieniu implantu pojawia się około półmilimetrowa warstwa obumierającej  tkanki kostnej. W jej miejsce organizm wytworzy nową kość  między innymi poprzez proces  rozwoju pęczków naczyniowych (  w tempie 0,5 mm dziennie).   Sieć  tkanki kostnej wokół wszczepu powstawać będzie przez okres około 2 tygodni od chwili implantacji.  Kostnina syntetyzowana jest  także dzięki  obojętnej powierzchni tlenkowej implantu.
Po zakończeniu pierwszego etapu zrastania  zaczyna się  czas przebudowy , w którym osteoklasty  inicjują proces resorpcji sieci  kostniny  w tempie około 40 mikrometrów dziennie.  Za obszarami resorpcji pojawia się warstwa zróżnicowanych blaszek kostnych.  Końcowe stadium  stanowi  zarastanie przestrzeni wokół implantu nową tkanką kostną w  procesie zwanym osteogenezą naprawczą, co skutkuje  klinicznym zmocowaniem implantu.

Bibliografia:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5456424/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022391383903591
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24780612