Bioaktivni materijali u restaurativnoj dentalnoj medicini

Progresivan razvoj dentalne medicine doseže vrlo visok nivo dobrim dijelom zahvaljujući usavršavanju u tehnologiji materijala.

Tradicionalni materijali, koji se uobičajeno koriste u dentalnoj medicini, pasivni su i inertni i pokazuju malo ili nimalo interakcije s tjelesnim tkivima i tekućinama. U prošlosti se smatralo da su takvi materijali idealni i biokompatibilni jer nemaju interakciju s oralnom okolinom.

Međutim, trendovi se mijenjaju te su od nedavno uvedeni materijali koji se uglavnom koncentriraju na bioinduktivnu aktivnost.

Da bismo bliže opisali novije dostupne materijale, služimo se različitim izrazima kao što su biokomatibilnost, bioaktivnost, bioinduktivnost, biomaterijal i biomimetika koji su često shvaćeni kao sinonimi, ali svaki ima zasebnu definiciju.

Biokompatibilni materijali jesu oni koji mogu obavljati određenu funkciju, a da pri tome ne izazivaju neželjene lokalne ili sistemske učinke. Bioaktivni materijal ugrađen u tijelo ima sposobnost izazivanja specifične površinske reakcije, integrirajući se s tijelom i formirajući sloj materijala koji je svojstven tijelu, naprimjer hidroksiapatit. Bioinduktivnost je sposobnost materijala da inducira odgovor u biološkom sustavu.

Biomaterijal definišemo kao bilo koju tvar ili površinu koja stupa u interakciju s biološkim sistemima, dok je biomimetika disciplina koja proučava formacije, strukture ili funkcije biološki proizvedenih tvari i materijala i biološke mehanizme i procese, a sve u svrhu sintetiziranja sličnih proizvoda.

Bioaktivni dentalni materijali otpuštaju komponente koje pomažu regeneraciji ili održavanju struktura zuba. U prošlosti, fluor je bio jedini mineral koji se otpuštao, dok danas ovi materijali mogu dodatno otpuštati kalcijum i fosfat.

Idealna svojstva ovih materijala su baktericidnost i bakteriostatičnost, sterilnost, stimulisanje i očuvanje vitalnosti pulpe, formiranje reparatornog dentina i taloženje apatitnih kristala na površini materijala u prisutnosti vlage.

Prema ovom konceptu staklenoionomeri, modificirani staklenoionomeri i kompozitni materijali nisu dovoljno bioaktivni jer otpuštaju veoma malo Ca2+ i PO43-. Bioaktivni materijali u restaurativnoj dentalnoj medicini koriste se za remineralizaciju dentina, prekrivanje pulpe i defekata korijena, trajne restauracije, regeneraciju koštanog tkiva te za tretman dentinske preosjetljivosti.

Rizični faktori za razvoj parodontitisa: dijabetes melitus i pušenje

Primarno ovi materijali jesu kalcijum silikati i kalcijum aluminati ili njihova kombinacija. Stoga razlikujemo kalcijum silikatne cemente slične MTA-u (Portland cement), kalcijum silikate s fosfatom bez aluminijuma, kalcijum silikate s većinskim udjelom trikalcijum silikata, kalcijum aluminate i kombinacije kalcijum aluminata i staklenoionomera.

S obzirom na njihovu namjenu, postoje materijali koji se koriste kao baze i podloge [CaOH Dycal (Dentsply Sirona, York, PA, SAD),MTA,Biodentine™ (Septodont, Saint-Maur-des-Fossés, Francuska), TheraCal™ (Bisco Dental Products, Schaumburg, ILL, SAD), Endosequence root repair (Brasseler, Savannah, GA, SAD), Lime-Lite (Pulpdent Corp),

Active™ BioACTIVE base/liner(Pulpdent Corp), Bioaggregate (Verio Dental Co. Ltd, Vancouver, Kanada)], cementi [CeramirCrown & Bridge (Doxa Dental Inc., Chicago, ILL, SAD)] te kao materijali za trajne ispune [Active™ BioACTIVE (Pulpdent Corp., Watertown, MA, SAD), Cention N (Ivoclar Vivadent, Schaan, Lihtenštajn)].

BIOAKTIVNE BAZE I PODLOGE
Kalcijum hidroksid
Rana istraživanja kompatibilnosti kalcijum hidroksida i vitalne pulpe datiraju iz tridesetih godina prošlog vijeka. Od tada, kalcijum hidroksid postao je zlatni standard zbog njegove antimikrobne aktivnosti (visokog pH) i sposobnosti stimulisanja reparatornog dentina (otpuštanje faktora rasta iz dentinskog kolagena).

Međutim, kalcijum hidroksid kao podloga ima određena ograničenja, uključujući nemogućnost vezanja na tvrda zubna tkiva i visoku topljivost.

Klinički, neadekvatno zapečaćene podloge od kalcijevog hidroksida vrlo su osjetljive na otapanje, a pritom dolazi do izlaganja pulpnog tkiva bakterijskoj penetraciji.

Kako bi se to spriječilo, kalcijum hidroksid treba prekriti slojem modifikovanog staklenoionomernog cementa (RMGI).

Smolom modifikovan kalcijev hidroksid uveden je kako bi se smanjila topljivost i omogućilo bolje vezivanje sa zubom, no ova modifikacija ograničila je oslobađanje jona iz materijala.

Mineral trioksid agregat
Mineral trioksid agregat uveden je 1993. godine s ciljem uklanjanja glavnih nedostataka kalcijum hidroksida uz istovremeno očuvanje njegove kvaliteta.

Sastojao se od mješavine portlandskog cementa (trikalcijum silikat, dikalcijum silikat i trikalcijum aluminat) i radiopaktnog bizmutovog oksida. Kada se kalcijum silikat iz MTA pomiješa s vodom, formira kalcijum hidroksid.

Zbog toga, MTA ima isti mehanizam djelovanja kao kalcijum hidroksid, ali prednost mu je u tome što stvara vezu sa strukturom zuba. Osim stvaranja veze, ima sposobnost taloženja sloja kalcijum fosfata na površini u prisutnosti otopina koje sadrže fosfat poput pulpne tekućine.

Deponirani kalcijum fosfat može pomoći u stvaranju reparatornog dentinskog mosta u slučajevima kada se MTA koristi za izravno prekrivanje pulpe.

MTA je dostupan u dva tipa zavisno o boji, sivi i bijeli. Glavne su razlike u koncentracijama aluminijumovog oksida, magnezijumovog oksida i željeznog oksida. Na tržištu ih nalazimo kao dvokomponentni sistem koji čine prašak i tekućina ili dvije paste.

Kod miješanja omjer praha i tekućine je 3:1, dok se kod pasta miješa jednaka količina svake. Miješati se može na papiru ili staklu, plastičnim ili metalnim špatulama do kitaste konzistencije. Poželjno je trajanje miješanja do četiri minuta jer produženo može dovesti do dehidracije.

Odmah nakon miješanja materijal ima pH 10,2, a nakon tri sata pH se podiže na 12,5. Nakon miješanja slabo kristalizovanih i porozni čvrsti gel stvrdnjava se do tvrde strukture za otprilike 3 do 4 sata, sa srednjim vremenom postavljanja od 165 ± 5 minuta.

MTA za stvrdnjavanje traži vlagu, stoga se preporučuje zaštititi ga vlažnom vatom u prvoj posjeti, dok se u sljedećoj radi trajna restauracija. Retencija MTA i snaga veze te otpornost prema lomu povećavaju se s vremenom u periodu od 72 sata do 21 dana, što ukazuje na produženi proces sazrijevanja materijala.

Prednosti ovog materijala su neosjetljivost na vlagu, dimenzijska stabilnost i dobro brtvljenje, antibakterijska svojstva i biokompatibilnost, dok su nedostaci teška manipulacija, produženi period postavljanja i faze sazrijevanja i diskoloracija dentina.

Pored brojnih indikacija u endodonciji, MTA je dobar materijal za direktno prekrivanje pulpe u restaurativnoj dentalnoj medicini. Primjeri MTA proizvoda koji se mogu koristiti u ove svrhe jesu ProRoot MTA (Dentsply Sirona, Tulsa, SAD), MTA Angelus (Angelus, Londrina, Brazil), NuSmile NeoMTA (NuSmile, Texas, SAD) i NeoMTA Plus (Avalon Biomed, Texas, SAD).

Biodentin
Biodentin (Septodont) je najnoviji cement na temelju kalcijum silikata koji ima slična mehanička svojstva kao dentin. Dostupan je na tržištu od 2009. godine kao dvokomponentni bioaktivni materijal koji se sastoji od praha i tekućine.

Prah sadrži trikalcijum i dikalcijum silikat, kalcijum karbonat i cirkonijum dioksid. Cirkonijum dioksid dodaje se radi radioopaktnosti. Tekućina sadrži kalcijev hlorid koji služi za ubrzavanje reakcije stvrdnjavanja i polimer (premium 150) koji smanjuje sadržaj vode u cementu. Prah se miješa s tekućinom pomoću miješalice tokom 30 sekundi.

Stvrdnjavanje materijala počinje reakcijom hidratacije pri čemu se stvara kalcijum silikatni gel i kalcijum hidroksid. Biodentin se brzo stvrdnjava i ima bolja mehanička svojstva u poređenju sa drugim cementima.

Inicijalno vezivanje materijala iznosi od 9 do 12 minuta. Cement je konačno stvrdnut nakon dvije nedelje. Kod adhezije s dentinom dolazi do otpuštanja kalcijum i hidroksilnih jona i stvaranja kristalne mreže između Biodentina i tvrdog zubnog tkiva.

Takođe, zbog svoje molekularne veličine ima sposobnost prodiranja u dentinske tubuluse. Dubina prodora Biodentina u dentin značajno je veća u odnosu na MTA materijale. Biodentin i dentin imaju približno jednaku kompresivnu čvrstoću s tim da Biodentin može imati i veću.

Budući da u svom sastavu ne sadrži organsku komponentu, smatra se da je dimenzionalno stabilan. Pokazuje i stabilnost boje te dobro ivično zatvaranje. Zbog visoke pH vrijednosti pokazuje antimikrobnu aktivnost pa mu je zadaća očuvanje vitaliteta pulpe reakcijskom genezom dentina.

On inducira diferencijaciju fibroblasta u odontoblaste i formiranje reparatornog dentina na mjestima defekata. Kao nedostatak smatra se njegova slaba uočljivost na rendgenskim slikama. Biodentin je pogodan za nadoknadu dentina koronarno i radikularno.

Indikacije u restaurativnoj dentalnoj medicini jesu privremena restauracija cakline, finalna restauracija dentina, „sandwich“ tehnika kod dubokih kaviteta, restauracija karijesa korijena te direktno i indirektno prekrivanje pulpe (Slika 1).

Bioaggregate
BioAggregate ™ (Verio Dental Co. Ltd.) je trikalcijum silikat koji se može koristiti u terapiji vitalne pulpe. Sastoji se od trikalcijumovog silikata, hidroksiapatita, amorfnog silicijum dioksida i tantalovog oksida. Ne sadrži aluminijum ili kalcijum sulfat.

Ovaj materijal je biokompatibilan i poboljšava diferencijaciju humanih fibroblasta, osteoblasta i mezenhimskih ćelija te pokazuje antifungalna i antibakterijska svojstva.

TheraCal LC
Na temelju komponenata MTA, proizvedeni su noviji materijali s poboljšanim svojstvima rukovanja i postavljanja. Godine 2008. uvedena je svjetlosno polimerizirajuća podloga Theracal LC (Bisco) koja sadrži kalcijum silikat u smoli modificiranoj hidrofilnim komponentama.

Ova smola apsorbuje vodu, što omogućuje hidrataciju kalcijumovog silikata i oslobađanje jona kalcijuma. Formulacija je kasnije modifikovana kako bi proizvela cement (Theracem, Bisco).

TheraCal LC se koristi kod direktnog ili indirektnog prekrivanja pulpe ili kao podloga. Uglavnom se sastoji od portland cementa tipa III (20–60%), polietilen glikol dimetakrilata (10–50%), bis-GMA (5–20%), i barij cikronata (1–10%).

TheraCal LC ima alkalan pH 10,6 nakon 3 sata, dok nakon 24 sata dolazi do neznatnog pada na pH 9,8. Bijele je boje i treba ga postavljati u tankom sloju kod translucentinih materijala zbog prosijavanja. Proizvođač preporučuje slojeve debljine 1 mm polimerizirati 20 sekundi (Slika 2)

ACTIVA BioACTIVE – base/liner
Ova baza/podloga ima sve prednosti staklenoionomera u jakom i otpornom matriksu koji se hemijski veže za zub te otpušta kalcijum, fosfat i fluor. Bioaktivnija je od staklenoionomera i otpornija na frakture od kompozita, staklenojonomera i modificiranih staklenojonomera.

Postavlja se kao svjetlosnopolimerizirajuća podloga u duboke kavitete u svrhu zaštite pulpe. Ne preporučuje se korištenje za direktno prekrivanje pulpe.

Postoje određene razlike u sastavu u odnosu na ACTIVA BioACTIVE – Restorative kao što su niža pH vrijednost, manji sastav anorganskog punila koji iznosi 45% i značajnije otpuštanje fluorida.

Sličnih je fizičkih i hemijskih svojstava kao zub te ne sadrži bisfenol A i bis-GMA. Dostupan je u nijansama dentina, a aplicira se ručno uz pomoć šprica.

BIOAKTIVNI CEMENTI
Idealni bioaktivni cement trebalo bi da ima sposobnost stvaranja veze sa strukturom zuba i svojstva otpuštanja jona. Ovi cementi oslobađaju kalcijum, ali manje oslobađaju fluoride u odnosu na referentni modifikovani staklenojonomerni cement.

Novi bioaktivni cementi trebali bi biti sposobni za oslobađanje kalcijuma i zatvaranje nastalog prostora između kaviteta zuba i restaurativnog materijala precipitatima kalcijum fosfata, međutim, ne bi trebalo koristiti ove cemente u kliničkim situacijama koje zahtijevaju adheziju.

ACTIVA BioACTIVE – cement (Pulpdent) je samoadherirajući cement tolerantan na vlagu i idealan za cementiranje mostova i krunica, litijum disilikatne i staklokeramike.

ACTIVA pomaže stimulaciju apatita na spoju zuba i restaurativnog materijala i sprječava mikropropuštanje. Otpušta minerale (kalcijum, fosfat, fluorid) i djeluje kao stres apsorbirajuće sredstvo.

BioCem Universal BioActive cement (Nu Smile) razvijen je posebno za dječju stomatologiju. To je hidrofilan, radioopaktan, dvostruko svezujući modifikovani staklenojonomerni cement s bioaktivnim komponentama koje stvaraju prirodnu vezu sa zubom tokom 24 sata stvarajući hidroksiapatit i oslobađajući jone kalcijuma, fosfata i fluorida u oralnu okolinu. BioCem prijanja za cirkonijum i krunice od nehrđajućeg čelika.

Theracem (Bisco) je hemijsko polimerizirajući materijal temeljen na trikalcijum silikatu i smoli. Ima sve smole kao i kompozitni materijal i polietilen glikol dimetakrilat koji dopušta miješanje smole i trikalcijum silikata.

Ceramir (Doxa) cement temeljen je na kalcijum aluminatu i staklenojonomeru. Otpušta kalcijum i adherira na strukturu zuba bez stvaranja hibridnog sloja. Poput Biodentina i MTA, Ceramir formira intimnu strukturnu integraciju sa zubom.

BIOAKTIVNI MATERIJALI ZA TRAJNE RESTAURACIJE
Novi bioaktivni materijali razlikuju se od staklenojonomera koji oslobađaju fluoride, smolom modifikovanih staklenojonomera i giomera (Beautifil, Shofu) po sposobnosti oslobađanja kalcijuma i u nekim slučajevima fosfata, što osigurava bolju zaštitu od demineralizacije.

ACTIVA BioACTIVE – Restorative
ACTIVA BioACTIVE – Restorative (Pulpdent) opisuje se kao smolom modifikovani stakleonojonomer s bioaktivnom smolastom matricom i bioaktivnim staklenim punilima koji otpušta kalcijum, fosfat i fluor.

Ovaj materijal kombinuje biokompatibilnost, hemijsku vezu i sposobnost oslobađanja fluorida kao kod staklenojonomera s mehaničkim svojstvima, estetikom i trajnošću kompozita.

Tačna je klasifikacija ovog materijala nejasna, jer sadrži metakrilatne smole s kopolimerima poliakrilne kiseline, što upućuje na to da može biti kompomer. Može se koristiti s ili bez vezivnog sredstva.

Upotreba bez vezivnog sredstva posebno je značajna jer omogućava uštedu vremena u restaurativnom procesu i eliminaciju formiranja hibridnog sloja, budući da materijal stvara jonsku vezu sa strukturom zuba sličnu onoj kod staklenojonomera. Koristi se za trajne ispune u mliječnoj i trajnoj denticiji.

Anorgansko punilo čini 56% sastava, viskozniji je i osigurava malo veću čvrstoću i otpornost na trošenje u poređenju s ACTIVA BioACTIVE – base/liner. Dostupan je u A1, A2, A3 i A3.5 nijansama.

Prednosti su ovih materijala u tome što otpuštaju povoljne jone, mogu se primijeniti pri minimalnoj redukciji zubnog tkiva, biokompatibilni su, dinamični u usnoj šupljini i vrlo estetski. Materijal dolazi u obliku dvije paste u automix brizgalici i ima trostruku reakciju stvrdnjavanja (svjetlosnu, samostvrdnjavajuću smolastu i staklenojonomernu reakciju).

Takođe, postoji i ACTIVA Kids BioACTIVE restorative sa sličnim svojstvima kao i ACTIVA restorative, s jedinom razlikom u boji koja je opaktnija kako bi oponašala boju mliječne denticije.

Cention N
Kao i kompomer ili ormocer, Cention N (Ivoclar Vivadent) je podgrupa kompozitnih smola. On je dvostruko polimerizirajući restaurativni materijal dostupan u prahu i tekućini. Oslobađa fluor, kalcijum i hidroksidne jone iz praha i tako neutralizuje kisele jone koji okružuju restauraciju.

Monomer iz tekućine povećava protočnost materijala i prilagođava se zaostatnom sloju. Takođe se može koristiti s ili bez vezivnog sredstva. Klinička upotreba bioaktivnih materijala značajno se povećala tokom godina zbog njihove široke primjene u restaurativnoj dentalnoj medicini i endodonciji.

Zajedničko svojstvo bioaktivnih materijala jest podsticanje regeneracije i reparacije defekata tvrdog zubnog tkiva i težnja za očuvanjem vitaliteta tkiva. Bioaktivni materijali izuzetno su vrijedni i korisni u restaurativnoj proceduri te bi trebali biti standard i temelj za dalji razvoj materijala.

Cilj bi trebalo da bude stvaranje materijala koji pokazuju povoljno dinamičko ponašanje u usnoj šupljini i djeluju terapeutski nakon postavljanja.

Daljim istraživanjima i razvojem novih restaurativnih materijala mogu se savladati nedostaci prisutni kod trenutnih tradicionalnih materijala s vezivnim sredstvima i time poboljšati ishode liječenja i zadovoljstvo naših pacijenata.

Autorka je student pete godine studija Dentalne medicine, Medicinskog fakulteta Univerziteta u Splitu. U pisanju teksta imala je pomoć od doc. dr. sc. Antonije Tadin (Specijaliste endodoncije i restaurativne stomatologije, studija dentalne medicine, Medicinski fakultet Univerziteta u Splitu)