Biocompatibilitate

5.5 Proprietăți unice și adaptabilitatea biocompozitelor

Biocompozitele au devenit din ce în ce mai populare în stomatologie datorită diverselor lor proprietăți dezirabile, cum ar fi proprietățile mecanice, biocompatibilitatea, bioactivitatea, activitatea antibacteriană, activitățile de inhibare a cariilor și de regenerare, aderența la structura dintelui, ușurința de utilizare și valoarea estetică ridicată. Biocompozitele includ un număr atât de mare de materiale încât autorii pot discuta aici doar câteva dintre ele ca exemple.

Interacțiunile dintre diferitele faze (de exemplu, continue și discrete) ale biocompozitelor determină comportamentul lor mecanic, fizic sau biologic în mediul viu. Mărimea, tipul și fracția de greutate a particulelor de umplutură anorganică au un efect semnificativ asupra rezistenței la încovoiere, tenacității și durității de suprafață a PMMA (Nejatian et al., 2006). Acest efect este observat în cimenturile osoase pe bază de PMMA, unde particulele osoase sporesc durata de viață la oboseală și rigiditatea cimentului (Park et al., 1986). În mod similar, plăcile osoase și tijele femurale din fibre compozite nu numai că induc mai bine vindecarea, dar prezintă și o reziliență mai mare decât omologii metalici (Jockisch et al., 1992).

Biomaterialele, cum ar fi HAp, fosfații de calciu (β-TCP și TTCP), vitroceramica wollastonită (Saadaldin și Rizkalla, 2014) și ochelarii bioactivi pot induce bioactivitate și capacitate de lipire osoasă în ceramica neutră sau în aliajele de titan (Ducheyne și Qiu, 1999; Tanzer et al., 2004). Bioactivitatea este capacitatea materialelor de a induce un răspuns biologic specific. Osteoconductivitatea, nontoxicitatea, noninflamatoria și nonimunogenitatea sunt alte proprietăți ale HAp care au făcut din acesta un constituent popular al materialelor de restaurare și regenerare (LeGeros, 1991). Bioglass stimulează proliferarea osteoblastelor și osteogeneza prin expresii genetice și eliberarea de ioni de calciu, fosfor și siliciu.

Pe baza degradabilității fie a matricei, fie a particulelor de umplutură, biocompozitele sunt clasificate ca biodegradabile, parțial biodegradabile și nedegradabile. Schelele de inginerie tisulară și suturile resorbabile sunt exemple de biocompozite biodegradabile. Cimenturile osoase pe bază de PMMA cu particule de umplutură HAp biodegradabile sunt biocompozite parțial biodegradabile, care oferă o matrice pentru opoziția osoasă. HAp are proprietăți osteoconductive și osteoinductive, ceea ce înseamnă că nu numai că servesc drept schelă pentru osteoblastele existente în prezent, dar vor stârni și formarea de noi osteoblaste (Barbieri et al., 2010; Kumar et al., 2013). Compozitele restaurative și preventive pe bază de rășină (polimer) utilizate pe scară largă în stomatologie sunt exemple de biocompozite non-biodegradabile. Aceștia sunt realizați din matrice polimerică, cum ar fi UDMA, Bis-GMA și PMMA, amestecată cu particule de umplutură non-biodegradabile. Particulele de umplutură reduc contracția de polimerizare, sporesc rezistența la uzură, îmbunătățesc rezistența și reduc absorbția de apă a compozitelor. Ca urmare, compozitele din rășină își păstrează forma, dimensiunea și aspectul, precum și proprietățile mecanice și fizice pe toată durata de viață (Lewandrowski et al., 2002). Deși acești polimeri sunt considerați a fi citotoxici sau alergeni în forme nereacționate și pot provoca reacții involuntare în special în rândul personalului dentar (Scott et al., 2004; Moharamzadeh et al., 2007), aceștia sunt neutri și siguri odată polimerizați. Biocompozitele cu matrice polimerică sunt rezistente la coroziune și au o valoare estetică mai mare în comparație cu aliajele metalice. De asemenea, prezintă o rezistență mai bună la oboseală și rezistență la fractură în comparație cu ceramica (Furtos et al., 2013); cu toate acestea, nu sunt la fel de radioopac ca aliajele metalice sau ceramica (Furtos et al., 2012).

Un grup de compozite dentare bioactive au fost dezvoltate pentru a reduce activitatea cariei fie prin suprimarea activității dăunătoare a bacteriilor orale, fie prin creșterea rezistenței la acizi a structurii dentare. Sticla bioactivă care conține materiale de umplutură 45S5 BAG este introdusă ca sigilanți pentru gropi și fisuri datorită activităților de inhibare a cariilor și proprietăților mecanice și fizice acceptabile (Yang et al., 2013). Ionomerii de sticlă, ionomerii de sticlă modificați cu rășină și compomerii sunt alte exemple de materiale de restaurare cu structură compozită, care pot stoca și elibera fluorură în mediul oral (Wiegand et al., 2007). Ionul de fluor poate înlocui hidroxidul din cristalul HAp, formând fluoroapatită mai rezistentă la acizi, facilitând remineralizarea smalțului și inhibând metabolismul bacteriilor cariogene, cum ar fi Streptococcus mutans (Buzalaf et al., 2011). Cimenturile osoase pot conține agenți antibacterieni fie sub formă de antibiotice, cum ar fi gentamicina, tobramicina, vancomicina și cefazolina (Bistolfi et al., 2011), fie sub formă de particule de umplutură, cum ar fi nanoparticulele de argint sau particulele de hidroxid de calciu (a se vedea paragraful de mai jos). S-a demonstrat că nanoparticulele de argint au activitate antimicrobiană împotriva unora dintre tulpinile bacteriene dăunătoare și a unor ciuperci, cum ar fi Candida albicans (Mocanu et al., 2014).

Curățarea și regenerarea țesuturilor moi și dure au fost întotdeauna obiectivul principal al științelor biomaterialelor. Probabil că cel mai popular exemplu de material cu o astfel de capacitate este hidroxidul de calciu, care este încorporat ca ingredient principal al unora dintre sigilanții de obturație pulpară și de canal radicular utilizați în mod curent pentru a provoca dentinogeneza. Acestea sunt utilizate fie pentru a sigila și proteja țesutul pulpar vital expus și pentru a oferi șansa maturizării sau închiderii rădăcinii (apexogeneză și apexificare). Ionii hidroxi degajați de acest ciment induc un pH alcalin, care provoacă necroză lichefiantă în porțiunea superficială a pulpei, în timp ce zona mai profundă a pulpei păstrează un pH neutru și stimulează formarea de țesut dur. În plus, mediul alcalin suprimă activitatea bacteriană. Agregatul de trioxid mineral este un alt exemplu al acestor materiale, care a fost introdus de Torabinejad et al. (1993) ca material pentru acoperirea pulpară, obturarea canalelor radiculare, repararea perforațiilor, apexificare, bariere apicale și revascularizare (Nagy et al., 2014). În plus, compozitele din materiale bioactive, cum ar fi bioglass sau bioceramica, sunt utilizate ca acoperire pentru a îmbunătăți osteointegrarea implanturilor din titan și a celor pe bază de titan (Ning și Zhou, 2002; Chu et al., 2006). Trebuie remarcat faptul că nu numai compoziția, ci și caracteristicile structurale și de suprafață ale biomaterialelor pot afecta, de asemenea, răspunsul tisular. De exemplu, numai materialele poroase cu dimensiunea porilor mai mare de 150 µm, atunci când sunt utilizate în implanturi, permit creșterea țesuturilor (Li et al., 1994; Simmons et al., 1999).

Adheziunea la structura dintelui este o altă proprietate dezirabilă a materialelor de restaurare. Ionomerul de sticlă și ionomerul de sticlă modificat cu rășină sunt exemple de materiale cu o astfel de capacitate. Aderența lor se realizează prin microreținere și prin legătura chimică cu ionii de Ca din structura dentară (Almuhaiza, 2016). Dimpotrivă, compozitele de rășină convenționale nu au această proprietate; prin urmare, au nevoie de un agent adeziv pentru retenție. Noile compozite de rășină autoadezive dezvoltate recent au prezentat rezultate promițătoare in vivo; cu toate acestea, dovezile clinice suficiente sunt puține (Makishi et al., 2015). Compomerii au o aderență slabă la structura dentară, suficientă doar pentru a reține restaurări de mici dimensiuni în zonele de sprijin cu stres redus. În general, capacitatea de aderență dentară a eliminat necesitatea unor elemente distructive de retenție în prepararea cavității și a deschis porțile unor restaurări mai puțin invazive.

Ceramica și compozitele pe bază de polimeri devin cele mai populare materiale de restaurare, în principal datorită îmbunătățirii progresive a valorii lor estetice, a durabilității și a proprietăților mecanice. Acestea sunt ușor de utilizat cu diferite nuanțe și transluciditate pentru a imita culoarea naturală a dinților sau pentru a masca dinții decolorați. Compozitele polimerice se pot fixa direct, fie prin polimerizare chimică, fie prin polimerizare activată de lumină. Deși contracția de polimerizare poate reprezenta un stres asupra restaurării și a suprafeței de lipire a dinților, conducând la microinfiltrații și carii recurente, în majoritatea cazurilor poate fi controlată în mod fiabil printr-o selecție corectă a cazului și o tehnică de aplicare.

.