Bone Growth

9.6 Applicazioni parodontali dei vetri bioattivi

Le strutture che sostengono i denti sono complesse. Includono tessuti duri sotto forma di osso trabecolare e corticale, e anche tessuti molli, come il midollo osseo e il legamento parodontale (Abbasi et al., 2015). Come abbiamo visto, la malattia parodontale colpisce tutti questi tessuti, e il trattamento ha coinvolto una varietà di approcci, di cui l’uso del vetro granulare bioattivo ha dimostrato di essere particolarmente efficace.

La perdita di osso dalla regione alveolare è considerata l’esito determinante della malattia parodontale, e deriva dalla progressione della malattia parodontale dovuta all’infezione batterica. Anche altri tessuti del parodonto sono colpiti negativamente, ma è la distruzione dell’osso che è la più grave. Questo perché è la perdita dell’osso che alla fine porta all’allentamento e alla perdita finale dei denti (Papapanou e Tonetti, 2000).

L’entità della perdita ossea è generalmente valutata clinicamente con l’uso di radiografie. Il risultato di tale valutazione è usato per aiutare nella diagnosi della condizione e nella pianificazione del trattamento volto a rettificare il danno fatto dalla malattia (Papapanou e Tonetti, 2000). L’aumento dell’osso con vetro bioattivo è ampiamente utilizzato perché questo materiale è in grado di provocare risposte specifiche nelle cellule sane rimanenti del parodonto. In particolare, promuove l’osteogenesi, stimolando così la rapida formazione di nuovo osso (Lovelace et al., 1998). Può anche agire come una barriera per le cellule epiteliali, impedendo loro di crescere verso il basso, e quindi guidando la crescita del tessuto nel corretto orientamento biologico. L’alto pH che genera nei fluidi che lo circondano fornisce un ambiente antimicrobico che è stato dimostrato in vivo (Allan et al., 2001).

Le particelle di vetro bioattivo stimolano lo sviluppo completo dell’osso, non solo la deposizione della fase minerale. L’uso di particelle porose di vetro bioattivo fornisce uno spazio in cui la vascolarizzazione può avvenire in misura ottimale. Queste particelle sono anche facili da manipolare in condizioni cliniche e hanno un effetto emostatico, cioè arrestano il sanguinamento. Questo mantiene un’area di lavoro chiara per il clinico e migliora anche la facilità d’uso (Schepers et al., 1998).

Il vetro bioattivo ha dimostrato di avere molto successo nel trattamento dei danni causati dalla malattia parodontale. Tre risultati clinici sono ricercati per un trattamento efficace di questa malattia, cioè la riduzione della profondità delle tasche, l’aumento dell’attaccamento clinico del tessuto gengivale all’osso di supporto e il miglioramento della quantità e della qualità dell’osso alveolare adiacente all’alveolo. Il vetro bioattivo ha dimostrato di fornire tutti e tre i risultati (Lovelace et al., 1998; Froum et al., 1998; Ong et al., 1998).

Nel corso degli anni sono stati pubblicati numerosi studi clinici che dimostrano come il vetro bioattivo, tipicamente PerioGlas, fornisca tutti e tre questi risultati desiderabili (Ioannou et al., 2015). Per esempio, in uno studio tipico, Nevins et al. (2000) hanno riportato il trattamento di difetti intraossei intorno a cinque denti trattati con vetro bioattivo. Hanno determinato la risposta all’impianto di questo materiale usando misure radiografiche cliniche. Sei mesi dopo il trattamento, la profondità di sondaggio delle tasche parodontali era diminuita di una media di 2,7 mm. Allo stesso tempo, l’attaccamento della gengiva all’osso alveolare intorno all’alveolo era aumentato di una media di 2,2 mm. Un ulteriore studio istologico ha mostrato che, in un caso, c’era nuovo cemento e nuovo tessuto connettivo formato nella regione dell’impianto (Nevins et al., 2000). Negli altri quattro casi, la guarigione ha coinvolto l’incollaggio dell’osso e la formazione di un nuovo epitelio giunzionale. Il tipo di riparazione esaminato in questo studio riguardava piccoli difetti infraossei, e il vetro bioattivo si è rivelato particolarmente adatto all’uso in lesioni di questo tipo (Sohrabi et al., 2012).

Questo tipo di riduzione della profondità della tasca in pochi mesi è stato ampiamente confermato (Chacko et al., 2014; Zamet et al., 1997; Park et al., 1998; Froum et al., 1998). Allo stesso tempo, di solito viene riportato un aumento significativo dell’attaccamento clinico del tessuto gengivale. Tuttavia, quest’ultimo è stato trovato un po’ variabile, e può andare dal minimo forse non statisticamente significativo (Chacko et al., 2014; Froum et al., 1998) al molto sostanziale (Zamet et al., 1997). Queste differenze possono essere legate al grado di progressione della malattia al momento del trattamento, e nei casi in cui la malattia è più avanzata e il distacco gengivale maggiore, la riparazione nel sito di trattamento può progredire più rapidamente rispetto ai siti con meno distacco e uno stato di malattia corrispondentemente meno avanzato (Chacko et al., 2014).

In teoria, la terapia parodontale dovrebbe portare alla rigenerazione dell’osso e al riempimento dei difetti osservati con nuovo osso. Questo è stato ampiamente osservato con i granuli di vetro bioattivo, come PerioGlas (Ong et al., 1998; Chacko et al., 2014; Froum et al., 1998).

Ci sono altri vantaggi nell’usare PerioGlas in questo modo. Il materiale è ben tollerato dall’organismo e mostra un’eccezionale biocompatibilità con l’osso della cresta alveolare. Non sono stati riportati effetti clinici avversi (Chacko et al., 2014). Inoltre, la guarigione postoperatoria è rapida e porta a risultati clinici altamente soddisfacenti (Ong et al., 1998; Chacko et al., 2014; Turunen et al., 1997; Karatzas et al., 1999). Le revisioni sistematiche della letteratura confermano che le particelle di vetro bioattive danno i migliori risultati clinici nel trattamento della malattia parodontale (Ioannou et al., 2015; Sohrabi et al, 2012; Rai e Kalantharakath, 2014), e che riducono in modo affidabile la profondità di sondaggio delle tasche parodontali e aumentano i livelli di attaccamento clinico dei tessuti gengivali.

Un metodo alternativo di presentazione del vetro bioattivo per il trattamento parodontale è come putty (Grover et al., 2013). Il nome commerciale di questo materiale è NovaBone Putty (vedi Fig. 9.1) e consiste in granuli di vetro bioattivo premiscelati con un legante composto da polietilenglicole e glicerina. Questa miscela non richiede alcuna preparazione prima di essere collocata direttamente nel sito della perdita ossea. Non subisce alcun tipo di processo di indurimento, anche se il legante può essere riassorbito per lasciare le particelle di vetro bioattivo. Questo materiale ha ricevuto l’approvazione per l’uso clinico negli Stati Uniti nel 2006 e in Europa nel 2007, e ha molti vantaggi come mezzo di presentazione del vetro bioattivo rispetto al semplice utilizzo dei granuli di vetro non miscelati.

L’obiettivo finale dell’utilizzo di un mastice di vetro bioattivo è lo stesso di quello dell’utilizzo del materiale di vetro particolato, vale a dire, ripristinare le strutture parodontali perse a causa della malattia (Villar e Cochran, 2010), sia per aumentare la cresta alveolare per ricevere impianti o per trattare i difetti causati dalla malattia parodontale. Ha il vantaggio, rispetto al vetro bioattivo particolato, di essere più facile da premere in posizione e di avere maggiori probabilità di rimanere nella sua sede, grazie alla viscosità del legante.

La comparsa di furcazioni affette da parodontite nei denti con più radici e il loro trattamento è un problema molto importante in parodontologia clinica (Muller e Eger, 1999; Karring e Cortinelli, 1999). Come abbiamo visto, i difetti si sviluppano nella regione di queste forcazioni come risultato di un’infezione, seguita da un’infiammazione che porta al riassorbimento osseo. Tali difetti possono portare alla perdita del dente, e i risultati clinici hanno dimostrato che tale perdita di denti è più frequente nei denti con difetti di forcazione rispetto a denti simili senza difetti di forcazione e perdita ossea associata (El-Haddad et al., 2014).

Clinicamente, il trattamento di questi difetti di forcazione è volto alla rigenerazione dei tessuti in questi siti. Tale rigenerazione può essere ottenuta con una varietà di metodi, tra cui l’innesto osseo e l’uso di vetri bioattivi in un approccio più ampio di ingegneria tissutale (Anderegg et al., 1999). L’uso di vetri bioattivi deriva dalla loro capacità di promuovere l’osteogenesi e la cementogenesi, così come il loro potenziale di stimolare la formazione di un legamento parodontale funzionale (Nasr et al., 1999).

Gli studi hanno dimostrato che il vetro bioattivo è facile da posizionare e rimane in posizione nel difetto della forcazione anche con l’aspirazione adiacente al sito (El-Haddad et al., 2014). Ciò è dovuto alla sua capacità di formare una massa coesiva con la soluzione salina o anche con il sangue. Questa massa non scorre, anche durante il tempo in cui il sanguinamento continua. Poiché il vetro bioattivo è emostatico, forma rapidamente un coagulo di sangue nel sito del difetto della forcazione, ed è qui che ha origine il processo globale di guarigione (El-Haddad et al., 2014).

In uno studio sul trattamento dei difetti della forcazione con particelle di vetro bioattivo, gli esami di follow-up dieci giorni dopo l’intervento hanno mostrato che le particelle di vetro erano rimaste in posizione (El-Haddad et al., 2014). Nella maggior parte dei pazienti, i lembi mucoperiostei sovrastanti erano sani e l’intero sito aveva iniziato a guarire bene. Il tasso di successo era del 94%, e i fallimenti relativamente rari erano tutti associati a infezioni e infiammazioni. Questi risultati sono stati attribuiti a una scarsa igiene orale da parte dei pazienti interessati, insieme al mancato mantenimento di condizioni di guarigione adeguate (El-Haddad et al., 2014). Ciò dimostra che queste procedure che utilizzano il vetro bioattivo dipendono in misura significativa per il loro successo dalla conformità del paziente, una caratteristica che deve essere presa in considerazione quando si selezionano i pazienti per questo particolare trattamento.

Nella maggior parte dei casi, l’uso del vetro bioattivo ha avuto successo, e i risultati hanno mostrato che i tessuti gengivali sovrastanti erano ben in grado di tollerare la presenza delle particelle di vetro. I tessuti molli generalmente sono guariti bene e hanno dato luogo a ferite stabili e a un’eccellente rigenerazione delle strutture parodontali locali (El-Haddad et al., 2014).

Un altro importante uso del vetro bioattivo è il rivestimento degli impianti usati in odontoiatria (Lopez-Estebana et al., 2003). Gli impianti sono tipicamente fatti della lega Ti-6Al-4V e sono usati per sostenere corone in ceramica o un gruppo di denti protesici principalmente in ceramica. In questo approccio al trattamento dentale, è fondamentale che i pazienti abbiano alti standard di igiene orale e non siano fumatori. I pazienti devono rispettare attentamente le istruzioni cliniche che seguono il posizionamento di tali impianti a causa dei lunghi tempi di guarigione necessari per la completa integrazione dell’impianto. Questi sono tipicamente tra i 3 e i 6 mesi sia per la mascella che per la mandibola (Wennerberg et al., 2013).

Un’importante tendenza attuale nell’implantologia dentale è quella di modificare le superfici in lega di titanio allo scopo di migliorare la loro osteointegrazione. Questo include metodi per aumentare la superficie complessiva dell’impianto con processi come la sabbiatura e la mordenzatura con acido, così come il rivestimento della superficie con un materiale bioattivo.

L’idrossiapatite sintetica è stata utilizzata per tali rivestimenti, ma i tassi di successo con essi sono stati inferiori al previsto (Xuereb et al., 2015; Ong e Chan, 2000). I fallimenti dell’idrossiapatite sono associati alla formazione di gap nella zona di interfaccia tra l’impianto e l’osso naturale (Albrektsson, 1998). Questo gap si forma come risultato della perdita di osso derivante dalla perdita di integrità dei rivestimenti con il tempo, con conseguenti concentrazioni locali di ioni mineralizzanti che non sono favorevoli alla riparazione ossea. Quindi, il gap appare tra l’impianto e l’osso sano.

Il vetro bioattivo è stato anche utilizzato in questo modo per rivestire impianti dentali metallici (Moritz et al., 2004). Ha i vantaggi biologici che abbiamo discusso in precedenza, cioè un alto grado di bioattività che porta alla formazione di un forte legame chimico con l’osso vivo (Xuereb et al., 2015). La sua bioattività è tale da far crescere l’osso nella regione interfacciale più rapidamente dell’idrossiapatite, senza problemi di riassorbimento osseo. Il risultato è che l’impianto si stabilizza rapidamente, e l’osso che si forma è fortemente attaccato alla superficie dell’impianto metallico.

Ci sono problemi associati alla natura vetrosa del vetro bioattivo, in particolare che le sollecitazioni sorgono all’interfaccia rivestimento-impianto a causa delle differenze nelle proprietà termiche del vetro e del substrato in lega di titanio (Vitale-Brovarone, 2005). Questo rende i rivestimenti di vetro suscettibili di fessurazione e distacco (Carrado, 2010) a meno che le condizioni di fabbricazione siano scelte con cura (Xuereb et al., 2015). La composizione può essere modificata per cambiare le proprietà di espansione termica del vetro, in particolare utilizzando MgO al posto di CaO e K2O al posto di Na2O. Questo dà un vetro con un coefficiente di espansione termica che si avvicina di più a quello della lega del substrato (Verne, 2012).

L’intero argomento della fabbricazione del vetro e della sua applicazione a spessori adeguati agli impianti dentali è complicato e ha ricevuto una notevole attenzione negli ultimi anni (Xuereb et al., 2015; Vitale-Brovarone, 2005; Verne, 2012; Mistry et al., 2011). Gli studi sugli animali hanno dimostrato che tali impianti funzionano bene nell’osso vivo. Gli impianti diventano fortemente integrati nell’osso ospite senza alcun segno di formazione di capsule fibrose e con densità ossea a livelli significativamente maggiori rispetto agli impianti di controllo non rivestiti (Moritz et al., 2004; Wheeler et al., 2001).

Un problema critico con gli impianti dentali è che devono penetrare nei tessuti molli e, sulla parte esposta, risiedono in un ambiente che contiene numerosi microrganismi (Hill e Brauer, 2011). Di conseguenza, c’è il potenziale per lo sviluppo di infezioni nel sito di penetrazione. Dove i tessuti molli ricrescono per formare zone sane adiacenti all’impianto emergente, si forma un attacco che è stato descritto come un sigillo biologico (Marchetti et al., 2002). Questo sigillo isola l’osso dalla cavità orale e migliora sostanzialmente le possibilità di successo dell’impianto. Il vetro bioattivo è attivo contro i batteri potenzialmente infettivi (Allan et al., 2001), che è un ulteriore vantaggio di questo materiale come rivestimento per le superfici degli impianti.

In considerazione dell’efficacia con cui il vetro bioattivo promuove la rigenerazione, esiste il potenziale di utilizzarlo per fornire supporto agli impianti metallici in pazienti che hanno perso i denti a causa di una grave parodontite. Come menzionato nel descrivere l’uso dei rivestimenti in vetro bioattivo, questo non è semplice, dato che la parodontite è associata a una scarsa igiene orale e probabilmente anche al fumo da parte dei pazienti. La maggior parte dei clinici ritiene che l’uso di impianti in questi pazienti sia controindicato (Lekolm et al., 1999).

Tuttavia, nonostante queste preoccupazioni, il vetro bioattivo è stato usato in questo modo e con risultati ragionevolmente positivi (Gatti et al., 2006). In uno studio particolare, tre pazienti hanno ricevuto il vetro bioattivo granulare PerioGlas per trattare i siti di estrazione prima di inserire un impianto dentale in lega di titanio. L’obiettivo era quello di generare nuovo osso che fosse in grado di fornire una solida fissazione iniziale all’impianto. Ciò è stato debitamente raggiunto, e a 6 mesi sono state eseguite biopsie ossee che hanno mostrato che il nuovo osso si era formato con successo. Inoltre, i granuli di vetro si erano sostanzialmente degradati. Ad un follow-up di 2 anni, tutti gli impianti erano caricati con successo ed erano stabili, indicando che era stata fatta una riparazione soddisfacente (Gatti et al., 2006). Il successo clinico in circostanze così poco promettenti è un’ulteriore testimonianza della notevole attività biologica di questo tipo di materiale di vetro.