IMPLANTOLOGIA - Biomateriały.

W zabiegach regeneracyjnych kość pochodzenia autogennego (autoprzeszczepy) lub homogennego (banki kości) bywa używana bardzo chętnie i z dużym sukcesem klinicznym. Aplikacja kości autogennej jest jednak ograniczona poprzez jej dostępność i dodatkowy stres pacjenta związany z kolejnym zabiegiem. Zastosowanie kości homogennej wiąże się z ryzykiem immunologicznym, ryzykiem infekcji takimi chorobami jak AIDS czy żółtaczka.

Na rynku dostępne są również alternatywne syntetyczne substytuty kostne, takie jak np, hydroksyapatyty, różniące się jednak od tkanki kostnej swą strukturalną konstrukcją i kompozycją.

Przez lata poszukiwano preparatu całkowicie wolnego od białek, mogących przenosić choroby. Za najważniejsze uznano możliwie największe podobieństwo materiału do naturalnej tkanki, warunkujące przyjęcie wszczepu przez organizm. Wiadomo też było, że niezależnie od wszczepianego materiału musi być on zawsze przykrywany membraną będącą barierą chroniącą je przed wrastaniem nabłonka.

Opracowanie w 1985roku materiału Bio-Oss stworzyło dostępną alternatywę zastosowania substytutu posiadającego naturalną, mineralną strukturę kości zbliżoną do ludzkiej tkanki.
Bio-Oss jest naturalnym materiałem zastępczym pochodzącym z tkanki kostnej. W trakcie opatentowanego procesu produkcji usuwane są wszystkie składniki mogące powodować przenoszenie chorób oraz cząsteczki organiczne mogące wywoływać reakcje alergiczne. Naturalna charakterystyka struktury mineralnej pozostaje mimo to w dużym stopniu niezmieniona.
Wyjątkowe podobieństwo materiału Bio-Oss do ludzkiej kości autogennej wynika z naturalnego pochodzenia materiału wyjściowego do jego produkcji.

Jako surowiec do produkcji Bio-Oss wykorzystuje się kości wołowe. Wprawdzie kości bydlęce, w przeciwieństwie do tkanki mózgowej, trzewi lub rdzenia kręgowego, są zaliczane oficjalnie do tkanek wolnych od obecności prionów, to jednak proces produkcji obejmuje wiele etapów, które w efektywny sposób zniszczyłyby priony, gdyby w jakiś sposób znalazły się one w materiale.

Materiał kostny jest podawany, procesowi wygrzewania przez ponad 15 godzin w temperaturze powyżej 300°C, a następnie poddawany kąpieli cztero godzinnej w silnych zasadach o pH 13, po czym dodatkowo sterylizowany.

W wyniku tych procesów otrzymuje się mineralną strukturę kostną Bio-Oss o wysokim stopniu oczyszczenia.

Od 1985 roku, kiedy zaczęto powszechnie stosować Bio-Oss dobra biozgodność materiału była i jest ustawicznie potwierdzana histologicznie. Od tego czasu ukazało się już drukiem ponad 350 publikacji naukowych na temat Bio-Oss, a w pracach badawczych uczestniczy nieprzerwanie ponad 90 uczelni na całym świecie. Materiał Bio-Oss został użyty już u ponad 800.000 pacjentów.

Bio-Oss jest integrowany u pacjenta w procesie naturalnej regeneracji kości.
Na im dokonuje się budowa i tworzenie nowej, młodej tkanki kostnej. Rozmiar struktury krystalicznej porów materiału jest czynnikiem determinującym dla integracji wszczepu z kością pacjenta. Bio-Oss jest naturalnie porowaty i posiada system kanalików promujących rewitalizację poprzez migrację naczyń krwionośnych i komórek kościotwórczych.

Jak już wcześniej wspomniano, niezależnie od wszczepianego materiału musi być on zawsze przykrywany membraną będącą barierą chroniącą je przed wrastaniem nabłonka. Membrana taka musi być ustabilizowana.

Dzięki wykorzystaniu odpowiednich błon zaporowych można uzyskać lepsze gojenie się ran. Ponadto precyzyjne umieszczenie i stabilizacja błony na pożądanym poziomie powoduje wytworzenie maksymalnej ilości tkanki twardej

Membrana kolagenowa Bio-Gide, którą opracowano razem z Bio-Oss'em składa się z wysoko oczyszczonych włókien kolagenowych pochodzących z tkanki wieprzowej. Wspomagają one gojenie tkanki kostnej i błony śluzowej. Zewnętrzna warstwa zbita chroni kość przed wrastaniem błony śluzowej, a wewnętrzna warstwa porowata sprzyja integracji nowo powstałej tkanki kostnej.

Bio-Gide działa jako bariera przez okres od 4 do 6 miesięcy. Dzięki temu może dojść do niezakłóconej regeneracji kości. Ponieważ błona ulega resorpcji, nie ma potrzeby przeprowadzania drugiego zabiegu operacyjnego w celu jej usunięcia.

Biomateriały dzięki równoczesnemu użyciu ich z błoną zaporową służą w chirurgii do:

Bio-Oss, jak już wspomniałem, jest naturalnie porowaty i posiada system kanalików promujących rewitalizację poprzez migrację naczyń krwionośnych i komórek kościotwórczych. Jednak coraz częściej medycyna sięga po technologie, które mogą stymulować i wpomóc rozrost tkanek. Głównie chcemy naśladować procesy biologiczne zachodzące podczas naturalnego rozwoju embrionalnego i wykorzystuje tzw. komórki macierzyste.

Prasa donosi o wykorzystaniu komórek macierzystych w leczeniu chorób serca, polegające na stymulacji powstawania naczyń krwionośnych i zastępowaniu blizn pozawałowych pełnowartościową tkanką mięśniową. Drugą popularną dziedziną wykorzystującą zdolności komórek macierzystych jest neurochirurgia. Prace te to w ostatnich latach jedne z większych osiągnięć w medycynie.

We krwi każdego z nas krążą komórki macierzyste tkankowo specyficzne, które są zaangażowane w określonych tkankach, np. krwiotwórczej, mięśniowej, mięśnia sercowego, nerwowej, wątrobowej, kostnej, oraz komórki macierzyste biorące udział w procesach regeneracji, odnawiania, odtwarzania (np. nabłonek rogówki, nabłonek kanalików nerkowych).

Istnieją co najmniej dwa rodzaje komórek macierzystych: embrionalne (tzw. prawdziwe komórki macierzyste) i nieembrionalne (dorosłe lub rzekome komórki macierzyste).

Charakterystyczne cechy komórek macierzystych to :

Ja chciałem zwrócić Państwa uwagę na niembrionalne "dojrzałe" komórki macierzyste. Mają wprawdzie one ograniczone właściwości w porównaniu z embrionalnymi, ale mogą być izolowane bez obciążeń etycznych.

Gdzie spotykamy się z komórkami macierzystymi w stomatologii...?

Źródłem komórek macierzystych, łatwych do izolacji jest np.miazga zębów mlecznych. Już w 6 tygodniu życia płodowego zaczyna kształtować się blaszka zębowa pierwotna i z biegiem czasu w niej powstają pączki zębowe stanowiące zawiązki zębów mlecznych.

Komórki zębinotwórcze jak i szkliwotwórcze produkujące odmienne, mineralizujące się tkanki zęba, powstają w wyniku namnażania i różnicowania się populacji prekursorów rezydujących w miazdze. Obecnych są do końca w miazdze zębów mlecznych.

Stwierdzono, iż miazga zębów stałych jest również źródłem komórek macierzystych zębinowych, przez to jednak proces regeneracji dotyczy wyłącznie zębiny i polega na wytworzeniu tkanki zębinopodobnej. Szkliwo jest tkanką nie regenerującą się.

Hodowle komórek macieżystych z miazgi zębów mlecznych to źródło komórek embrionalnych, ale dających się izolować już po porodzie.

Jak już wspomniałem na początku w krwi krążą komórki macierzyste tkankowo specyficzne oraz komórki biorące udział w procesach regeneracji, odnawiania, odtwarzania. Największe bogactwo takich komórek mamy we krwi pępowinowej, ale również możemy je izolować z krwi dorosłego człowieka.

Inżynieria tkankowa pozwalająca na stymulowanie procesów regeneracyjnych, augmentacyjnych kości opiera się na teorii, której głównym elementem są komórki mogące pod wpływem miejscowego środowiska przekształcić się w komórki produkujące brakujące składniki określonej tkanki.

Coraz bardziej popularna w chirurgii stomatologicznej jest metoda polegająca na wyodrębnieniu z krwi pacjenta czynników wzrostu, aby stymulować dużo szybszą odbudowę kości.

Metoda ta wymaga pobrania krwi żylnej w gabinecie stomatologicznym. Następnie w specjalnej wirówce następuje oddzielenie erytrocytów i leukocytów od osocza zawierającego płytki, a następnie w drugiej fazie oddzielenie bezkomórkowego destylatu plazmy od destylatu zawierającego płytki.

Możliwość izolacji masy płytkowej z krwi obwodowej i jej bogactwo w czynniki kościotwórcze, jest wykorzystywane w stymulowaniu gojenia się ubytków kostnych w chirurgii stomatologicznej. Jak wykazały badania prowadzone w Zakładzie Chirurgii Stomatołogicznej ISAM w Warszawie komórki masy płytkowej są aktywniejsze od izolowanych szpikowych komórek mimo, że w szpiku jest ich więcej.
Masa płytkowa jest dodawana do materiałów używanych w Sterowanej Regeneracji Kości.