Luun kasvu
9.6 Bioaktiivisten lasien parodontologiset sovellukset
Granulaariset täyteaineet luun lisäämiseen
Hampaita tukevat rakenteet ovat monimutkaisia. Niihin kuuluu kovia kudoksia trabekulaarisen ja kortikaalisen luun muodossa sekä myös pehmeitä kudoksia, kuten luuydin ja parodontaaliligamentti (Abbasi ym., 2015). Kuten olemme nähneet, parodontiitti vaikuttaa kaikkiin näihin kudoksiin, ja hoitoon on käytetty erilaisia lähestymistapoja, joista rakeisen bioaktiivisen lasin käyttö on osoittautunut erityisen tehokkaaksi.
Luun katoamista alveolaarialueelta pidetään parodontiitin määrittelevänä lopputuloksena, ja se on seurausta bakteeri-infektion aiheuttaman parodontiitin etenemisestä. Myös muut parodontiumin kudokset kärsivät haitallisesti, mutta luun tuhoutuminen on vakavinta. Tämä johtuu siitä, että juuri luukato johtaa viime kädessä hampaiden irtoamiseen ja lopulta menetykseen (Papapanou ja Tonetti, 2000).
Luukaton laajuus arvioidaan yleensä kliinisesti röntgenkuvien avulla. Tällaisen arvioinnin tulosta käytetään apuna sairauden diagnosoinnissa ja hoidon suunnittelussa, jolla pyritään korjaamaan sairauden aiheuttamat vauriot (Papapanou ja Tonetti, 2000). Luun lisääminen bioaktiivisella lasilla on laajalti käytössä, koska tämä materiaali kykenee aiheuttamaan erityisiä vasteita jäljellä olevissa parodontiumin terveissä soluissa. Se edistää erityisesti osteogeneesiä ja stimuloi siten uuden luun nopeaa muodostumista (Lovelace et al., 1998). Se voi myös toimia esteenä epiteelisoluille, estää niitä kasvamasta alaspäin ja siten ohjata kudoksen kasvua oikeaan biologiseen suuntaan. Korkea pH, jonka se synnyttää sitä ympäröivissä nesteissä, tarjoaa antimikrobisen ympäristön, joka on osoitettu in vivo (Allan ym., 2001).
Bioaktiiviset lasihiukkaset stimuloivat luun täydellistä kehitystä, eivät vain mineraalifaasin laskeutumista. Bioaktiivisen lasin huokoisten hiukkasten käyttö tarjoaa tilan, jossa verisuonitus voi tapahtua optimaalisessa määrin. Näitä hiukkasia on myös helppo käsitellä kliinisissä olosuhteissa, ja niillä on hemostaattinen vaikutus eli ne pysäyttävät verenvuodon. Näin kliinikon työskentelyalue säilyy selkeänä ja myös käyttömukavuus paranee (Schepers ym., 1998).
Bioaktiivinen lasi on osoittautunut erittäin onnistuneeksi parodontiitin aiheuttamien vaurioiden hoidossa. Tämän taudin tehokkaassa hoidossa tavoitellaan kolmea kliinistä tulosta, nimittäin taskujen syvyyden pienenemistä, ientaskukudoksen kliinisen kiinnittymisen lisääntymistä tukiluuhun ja hammaskuopan viereisen alveoliluun määrän ja laadun paranemista. Bioaktiivisen lasin on osoitettu tarjoavan kaikki kolme (Lovelace ym., 1998; Froum ym., 1998; Ong ym., 1998).
Vuosien varrella on julkaistu useita kliinisiä tutkimuksia, jotka osoittavat, miten bioaktiivinen lasi, tyypillisesti PerioGlas, tarjoaa kaikki kolme näistä toivotuista tuloksista (Ioannou ym., 2015). Esimerkiksi tyypillisessä tutkimuksessa Nevins et al. (2000) raportoivat viiden bioaktiivisella lasilla käsitellyn hampaan ympärillä olevien luunsisäisten defektien hoidosta. He määrittivät vasteen tämän materiaalin implantointiin kliinisten radiografisten mittausten avulla. Kuusi kuukautta hoidon jälkeen parodontaalitaskujen sondointisyvyys oli pienentynyt keskimäärin 2,7 mm. Samaan aikaan ientaskun kiinnittyminen alveoliluun ympärille oli lisääntynyt keskimäärin 2,2 mm. Histologinen lisätutkimus osoitti, että yhdessä tapauksessa implantin alueelle oli muodostunut uutta sementtiä ja uutta sidekudosta (Nevins ym., 2000). Muissa neljässä tapauksessa paranemiseen liittyi luun kiinnittymistä ja uuden liitosepiteelin muodostumista. Tässä tutkimuksessa tutkittu korjaustyyppi koski pieniä infrabonaalisia defektejä, ja bioaktiivisen lasin on todettu soveltuvan erityisen hyvin tämäntyyppisiin vaurioihin (Sohrabi ym., 2012).
Tällainen taskun syvyyden pieneneminen muutamassa kuukaudessa on laajalti vahvistettu (Chacko ym., 2014; Zamet ym., 1997; Park ym., 1998; Froum ym., 1998). Samalla raportoidaan yleensä merkittävästä ientaskukudoksen kliinisen kiinnittymisen lisääntymisestä. Jälkimmäisen on kuitenkin todettu olevan jossain määrin vaihtelevaa, ja se voi vaihdella minimaalisesta, joka ei mahdollisesti ole tilastollisesti merkitsevä (Chacko ym., 2014; Froum ym., 1998), hyvin merkittävään (Zamet ym., 1997). Nämä erot saattavat liittyä siihen, missä määrin tauti oli edennyt hoitohetkellä, ja tapauksissa, joissa tauti on pidemmälle edennyt ja gingivaalinen irtoaminen suurempaa, korjaus hoitokohdassa saattaa edetä nopeammin kuin kohdissa, joissa irtoaminen on vähäisempää ja tautitila vastaavasti vähemmän pitkälle edennyt (Chacko ym., 2014).
Ideaalisesti parodontaalisen hoidon pitäisi johtaa siihen, että luu regeneroituu ja havaitut defektit täyttyvät uudella luulla. Tämä on havaittu laajalti bioaktiivisilla lasirakeilla, kuten PerioGlasilla (Ong ym., 1998; Chacko ym., 2014; Froum ym., 1998).
PerioGlasin käytöstä tällä tavoin on muitakin etuja. Keho sietää materiaalia hyvin, ja se osoittaa poikkeuksellista bioyhteensopivuutta alveoliharjun luun kanssa. Haitallisia kliinisiä vaikutuksia ei ole raportoitu (Chacko ym., 2014). Lisäksi postoperatiivinen paraneminen on nopeaa ja johtaa erittäin tyydyttäviin kliinisiin tuloksiin (Ong et al., 1998; Chacko et al., 2014; Turunen et al., 1997; Karatzas et al., 1999). Systemaattiset kirjallisuuskatsaukset vahvistavat, että bioaktiiviset lasihiukkaset antavat parhaat kliiniset tulokset parodontiitin hoidossa (Ioannou ym., 2015; Sohrabi ym, 2012; Rai ja Kalantharakath, 2014), ja että ne vähentävät luotettavasti parodontaalitaskujen sondointisyvyyttä ja lisäävät ientaskukudosten kliinisiä kiinnitystasoja.
Sen lisäksi, että bioaktiivista lasia on käytetty yksinään edistämään parodontiumin luukasvua, sitä on käytetty yhdessä resorboituvien ja ei-resorboituvien kalvojen kanssa (Bottino ym., 2012). Näiden kalvojen tarkoituksena on estää epiteelisolujen siirtyminen alla olevaan siirtokohtaan. Näin muut solutyypit voivat kiinnittyä siirtokohtaan, ja ne asuttavat defektin uudelleen ja mahdollistavat aktiivisen luun kasvun. Tätä lähestymistapaa kutsutaan ohjatuksi kudosregeneraatioksi (Bottino ym., 2012), ja prosessia voidaan mahdollisesti tehostaa käyttämällä lasihiukkasiin sekoitettuja kasvutekijöitä (Ivanovski, 2009). Kliinisessä käytössä tällaisten ylimääräisten biomolekyylien tulokset ovat kuitenkin osoittautuneet hyvin vaihteleviksi. Onnistuminen riippuu muun muassa kyseessä olevasta hampaasta, puutoskohdan luun yleisestä terveydestä, kirurgisista tekijöistä ja potilaan suun terveydentilasta. Bioaktiivisen lasin ja biomolekyylien seosten mahdollista käyttöä tutkitaan parhaillaan, ja tavoitteena on luoda seoksia, jotka ovat luotettavia ja joiden regeneratiiviset tulokset ovat parempia kuin pelkän bioaktiivisen lasin käytön. Tähän tilaan on kuitenkin vielä matkaa.
(b)
Bioaktiivisia lasihiukkasia sisältävät kitit
Vaihtoehtoinen bioaktiivisen lasin esitystapa parodontologisessa hoidossa on kitti (Grover ym., 2013). Tämän materiaalin kaupallinen nimi on NovaBone Putty (ks. kuva 9.1), ja se koostuu bioaktiivisista lasirakeista, jotka on esisekoitettu polyetyleeniglykolia ja glyseriiniä sisältävään sideaineeseen. Tämä seos ei vaadi valmistelua ennen kuin se asetetaan suoraan luukatoalueelle. Se ei käy läpi minkäänlaista kovettumisprosessia, vaikka sideaine voi resorboitua, jolloin bioaktiiviset lasihiukkaset jäävät jäljelle. Tämä materiaali sai hyväksynnän kliiniseen käyttöön Yhdysvalloissa vuonna 2006 ja Euroopassa vuonna 2007, ja sillä on monia etuja bioaktiivisen lasin esitystapana verrattuna siihen, että käytettäisiin pelkästään sekoittamattomia lasirakeita.
Bioaktiivisen lasikitin käytön perimmäinen tavoite on sama kuin hiukkasmaisen lasimateriaalin käytöllä, nimittäin taudin seurauksena menetettyjen parodontiittirakenteiden palauttaminen (Villar ja Cochran, 2010), joko alveolaarisen harjanteen lisäämiseksi implanttien ottamista varten tai parodontiitin tautien aiheuttamien defektien hoitamiseksi. Sen etuna hiukkasmaiseen bioaktiiviseen lasiin verrattuna on se, että se on helpompi painaa paikoilleen ja pysyy todennäköisemmin paikallaan sideaineen viskositeetin ansiosta.
Kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että tällä kitti-aineksella voidaan saavuttaa luotettavia ja hyväksyttäviä tuloksia (Grover ym., 2013). Esimerkiksi eräässä tutkimuksessa osoitettiin, että 6 kuukautta asettamisen jälkeen parodontaalitaskujen sondointisyvyys oli pienentynyt keskimäärin 4,2 mm. Pehmeät ja kovat kudokset olivat kumpikin reagoineet positiivisesti bioaktiivisen lasikitin läsnäoloon, ja parodontiitin aiheuttama tulehdus oli täysin hävinnyt tänä aikana. Tulokset olivat samankaltaisia kuin pelkän hiukkasmaisen bioaktiivisen lasin osalta saadut tulokset (Lovelace ym., 1998; Froum ym., 1998; Mengel ym., 2003), jopa parodontaalitaskujen koon pienenemistä myöten. Kaiken kaikkiaan potilaat sietivät kittiä hyvin, eikä yhdelläkään potilaalla ilmennyt haittavaikutuksia, kuten paiseet, tulehdukset tai allergiset reaktiot leikkausalueilla. Näin ollen on osoitettu, että kitti on hyväksyttävä tapa esittää bioaktiivista lasia kliinisissä olosuhteissa ja että sen käyttö johtaa onnistuneisiin regeneratiivisiin tuloksiin.
(c)
Furkaatiovirheiden hoito
Monijuuristen hampaiden parodontiitista kärsivien furkaatioiden esiintyminen ja niiden hoito on erittäin tärkeä ongelma kliinisessä parodontologiassa (Muller ja Eger, 1999; Karring ja Cortinelli, 1999). Kuten olemme nähneet, näiden furkaatioiden alueelle kehittyy vikoja infektion seurauksena, jota seuraa tulehdus, joka johtaa luun resorptioon. Tällaiset viat johtavat todennäköisesti hampaan menetykseen, ja kliiniset havainnot ovat osoittaneet, että tällainen hampaan menetys on yleisempää hampaissa, joissa on furkaatiovirheitä, kuin vastaavissa hampaissa, joissa ei ole furkaatiovirheitä ja niihin liittyvää luukatoa (El-Haddad ym., 2014).
Kliinisesti tällaisten furkaatiovirheiden hoidossa pyritään kudosten regenerointiin näissä kohdissa. Tällainen regeneroituminen voidaan saavuttaa useilla eri menetelmillä, kuten luusiirteillä ja bioaktiivisten lasien käytöllä laajemmassa kudostekniikan lähestymistavassa (Anderegg ym., 1999). Bioaktiivisten lasien käyttö johtuu niiden kyvystä edistää osteogeneesiä ja sementogeneesiä sekä niiden mahdollisuudesta stimuloida toiminnallisen parodontaaliligamentin muodostumista (Nasr ym., 1999).
Tutkimukset ovat osoittaneet, että bioaktiiviset lasit on helppo sijoittaa ja ne pysyvät paikoillaan furkaatiodefektissä jopa vierekkäin tapahtuvalla imulla (El-Haddad ym., 2014). Tämä johtuu sen kyvystä muodostaa koheesiomassaa suolaliuoksen tai jopa veren kanssa. Tämä massa ei virtaa edes sinä aikana, jonka verenvuoto jatkuu. Koska bioaktiivinen lasi on hemostaattista, se muodostaa nopeasti verihyytymän furkaatiodefektin kohdalle, ja tästä lähtee koko paranemisprosessi liikkeelle (El-Haddad ym., 2014).
Eräässä tutkimuksessa, jossa furkaatiodefektejä hoidettiin bioaktiivisilla lasihiukkasilla, seurantatutkimukset kymmenen päivän kuluttua leikkauksesta osoittivat, että lasihiukkaset olivat pysyneet paikoillaan (El-Haddad ym., 2014). Useimmilla potilailla yläpuoliset mukoperiosteaaliset läpät olivat terveitä ja koko alue oli alkanut parantua hyvin. Onnistumisprosentti oli 94 %, ja suhteellisen harvinaiset epäonnistumiset liittyivät kaikki infektioon ja tulehdukseen. Nämä tulokset johtuivat asianomaisten potilaiden huonosta suuhygieniasta, johon liittyi asianmukaisten paranemisolosuhteiden ylläpitämättä jättäminen (El-Haddad ym., 2014). Tämä osoittaa, että näiden bioaktiivista lasia käyttävien toimenpiteiden onnistuminen riippuu merkittävässä määrin potilaan noudattamisesta, mikä on otettava huomioon valittaessa potilaita tähän erityiseen hoitoon.
Vähemmistössä tapauksista bioaktiivisen lasin käyttö onnistui hyvin, ja tulokset osoittivat, että yläpuoliset ientaskukudokset sietivät hyvin lasihiukkasten läsnäoloa. Pehmytkudokset paranivat yleensä hyvin, ja tuloksena oli stabiileja haavoja ja erinomainen paikallisten parodontiittirakenteiden uusiutuminen (El-Haddad ym., 2014).
Radiologinen tutkimus kuuden kuukauden kuluttua osoitti, että menetettyä luuta oli korvattu merkittävästi entisellä defektin kohdalla ja että uusi luu oli tiheydeltään hyvää (El-Haddad ym., 2014). Muista ihmisillä luun kanssa kosketuksissa olevaa bioaktiivista lasia koskevista tutkimuksista saadut tiedot viittaavat siihen, että lasihiukkaset alkavat hävitä noin 4 kuukauden kuluttua ja ovat resorboituneet kokonaan 16 kuukauden kuluttua (Tadjoen ym., 2000). Furkaatiodefektien korjaamista koskevan kliinisen tutkimuksen tulokset ovat yhdenmukaisia näiden havaintojen kanssa ja osoittavat, että bioaktiivinen lasi on erinomainen materiaali edistämään luun uusiutumista defektikohdissa. Menetelmän ansiosta furkaatiovioista kärsivät hampaat voidaan pelastaa täysin toimivassa parodontiumissa, kun aiemmin tällaiset hampaat olisi menetetty.
(d)
Päällysteet implantteihin
Toinen tärkeä bioaktiivisen lasin käyttökohde on hammaslääketieteessä käytettävien implanttien päällystäminen (Lopez-Estebana ym., 2003). Implantit on tyypillisesti valmistettu seoksesta Ti-6Al-4V, ja niitä käytetään tukemaan keraamisia kruunuja tai ryhmää pääasiassa keraamisia proteettisia hampaita. Tässä hammashoidon lähestymistavassa on ratkaisevan tärkeää, että potilaiden suuhygienia on korkeatasoista ja että he ovat tupakoimattomia. Potilaiden on noudatettava huolellisesti kliinisiä ohjeita tällaisten implanttien asettamisen jälkeen, koska implantin täydelliseen integroitumiseen tarvitaan pitkä paranemisaika. Ne ovat tyypillisesti 3-6 kuukautta sekä ylä- että alaleuan osalta (Wennerberg ym., 2013).
Hammasimplantologian tärkeä nykysuuntaus on titaaniseosten pintojen muokkaaminen niiden osseointegraation parantamiseksi. Tähän kuuluvat menetelmät, joilla implantin kokonaispinta-alaa kasvatetaan esimerkiksi hiekkapuhalluksen ja happoetsauksen kaltaisilla prosesseilla, sekä pinnan pinnoittaminen bioaktiivisella materiaalilla.
Synteettistä hydroksiapatiittia on käytetty tällaisiin pinnoitteisiin, mutta onnistumisprosentit niillä ovat olleet odotettua alhaisemmat (Xuereb ym., 2015; Ong ja Chan, 2000). Hydroksiapatiitin epäonnistumiset liittyvät rakojen muodostumiseen implantin ja luonnollisen luun välisellä rajapinta-alueella (Albrektsson, 1998). Tämä rako muodostuu luukadon seurauksena, joka johtuu pinnoitteiden eheyden menettämisestä ajan myötä, jolloin syntyy paikallisia mineralisoivien ionien pitoisuuksia, jotka eivät edistä luun korjautumista. Näin ollen implantin ja terveen luun väliin syntyy rako.
Bioaktiivista lasia on myös käytetty tällä tavoin metallisten hammasimplanttien pinnoittamiseen (Moritz et al., 2004). Sillä on aiemmin käsittelemämme biologiset edut, nimittäin suuri bioaktiivisuus, joka johtaa vahvan kemiallisen sidoksen muodostumiseen elävään luuhun (Xuereb et al., 2015). Sen bioaktiivisuus on sellainen, että se saa luun kasvamaan rajapinta-alueella nopeammin kuin hydroksiapatiitti, eikä luun resorptioon liity ongelmia. Tuloksena on, että implantti stabiloituu nopeasti ja muodostuva luu kiinnittyy vahvasti metalli-implantin pintaan.
Bioaktiivisen lasin lasimaisuuteen liittyy ongelmia, erityisesti se, että pinnoitteen ja implantin rajapintaan syntyy jännityksiä, jotka johtuvat lasin ja titaaniseoksen substraatin lämpöominaisuuksien eroista (Vitale-Brovarone, 2005). Tämän vuoksi lasipinnoitteet ovat alttiita halkeilulle ja irtoamiselle (Carrado, 2010), ellei valmistusolosuhteita valita huolellisesti (Xuereb et al., 2015). Koostumusta voidaan muuttaa lasin lämpölaajenemisominaisuuksien muuttamiseksi, erityisesti käyttämällä MgO:ta CaO:n sijasta ja K2O:ta Na2O:n sijasta. Näin saadaan lasia, jonka lämpölaajenemiskerroin vastaa paremmin substraattiseoksen lämpölaajenemiskerrointa (Verne, 2012).
Kokonaisuudessaan lasin valmistaminen ja sen soveltaminen sopivalla paksuudella hammasimplantteihin on monimutkainen aihe, ja siihen on kiinnitetty paljon huomiota viime vuosina (Xuereb et al., 2015; Vitale-Brovarone, 2005; Verne, 2012; Mistry et al., 2011). Eläinkokeet ovat osoittaneet, että tällaiset implantit toimivat hyvin elävässä luussa. Implantit integroituvat vahvasti isäntäluuhun ilman merkkejä kuitukapselin muodostumisesta ja luun tiheys on huomattavasti suurempi kuin pinnoittamattomilla kontrolliimplanteilla (Moritz ym., 2004; Wheeler ym., 2001).
Kriittinen ongelma hammasimplanttien kohdalla on se, että niiden on tunkeuduttava pehmytkudosten läpi ja alttiina olevilla osilla ne oleskelevat ympäristössä, joka sisältää lukuisia mikro-organismeja (Hill ja Brauer, 2011). Näin ollen tunkeutumiskohtaan voi kehittyä infektioita. Kun pehmytkudokset kasvavat uudelleen muodostaen terveitä vyöhykkeitä esiin tulevan implantin viereen, muodostuu kiinnitys, jota on kuvattu biologiseksi tiivisteeksi (Marchetti ym., 2002). Tämä tiiviste eristää luun suuontelosta ja parantaa huomattavasti implantin onnistumismahdollisuuksia. Bioaktiivinen lasi on aktiivinen mahdollisesti tarttuvia bakteereja vastaan (Allan ym., 2001), mikä on tämän materiaalin lisäetu implanttipintojen pinnoitteena.
Tähän mennessä on tehty vain vähän yksityiskohtaisia kliinisiä tutkimuksia bioaktiivisella lasilla pinnoitetuista implantteista. Eräässä tutkimuksessa on kuitenkin vahvistettu, että nämä implantit toimivat odotusten mukaisesti (Mistry ym., 2011) ja että 12 kuukauden kuluttua useimmissa tapauksissa oli tervettä luuta, joka kasvoi suoraan implantin pintaa vasten, mikä johti vahvaan biologiseen kiinnittymiseen. Tarvitaan kuitenkin lisää pitkäaikaisia kliinisiä tutkimuksia näiden havaintojen vahvistamiseksi ja sen osoittamiseksi, parantavatko bioaktiiviset lasipinnoitemateriaalit merkittävästi metalli-implanttien in vivo -tehoa (Xuereb ym., 2015).
e)
Luun lisääminen ennen implanttien käyttöä
Kun otetaan huomioon se tehokkuus, jolla bioaktiivinen lasi edistää regeneraatiota, sitä voidaan mahdollisesti käyttää tukemaan metalli-implantteja potilailla, jotka ovat menettäneet hampaitaan vakavan parodontiitin vuoksi. Kuten bioaktiivisten lasipinnoitteiden käyttöä kuvattaessa mainittiin, tämä ei ole yksinkertaista, sillä parodontiitti liittyy huonoon suuhygieniaan ja mahdollisesti myös potilaiden tupakointiin. Useimmat kliinikot katsovat, että implanttien käyttö tällaisilla potilailla on vasta-aiheista (Lekolm ym., 1999).
Näistä huolenaiheista huolimatta bioaktiivista lasia on kuitenkin käytetty tällä tavoin ja kohtuullisen onnistunein tuloksin (Gatti ym., 2006). Eräässä tutkimuksessa kolme potilasta sai rakeista bioaktiivista lasia PerioGlasia uuttokohtien hoitoon ennen titaaniseoksesta valmistetun hammasimplantin asettamista. Tavoitteena oli synnyttää uutta luuta, joka kykenisi antamaan vankan varhaisen kiinnityksen implanttiin. Tämä saavutettiin asianmukaisesti, ja 6 kuukauden kuluttua otettiin luubiopsiat, jotka osoittivat, että uutta luuta oli muodostunut onnistuneesti. Lisäksi lasirakeet olivat merkittävästi hajonneet. Kahden vuoden seurannassa kaikki implantit kuormittuivat onnistuneesti ja olivat vakaita, mikä osoitti, että korjaus oli tehty tyydyttävästi (Gatti ym., 2006). Kliininen menestys tällaisissa lupaamattomissa olosuhteissa on uusi todiste tämäntyyppisen lasimateriaalin merkittävästä biologisesta aktiivisuudesta.