Simona Lysková, 5. Ročník, LF UK BA
Parodontitída, chronický zápal závesného aparátu zuba, je jedným z najrozšírenejších zápalových ochorení v ústnej dutine.V Spojených štátoch amerických trpí určitým stupňom parodontálneho ochorenia viac ako 45 % dospelej populácie staršej ako tridsať rokov. Pacienti postihnutí týmto ochorením čelia postupnej degradácii alveolárnej kosti a ostatných tkanív parodontu (ďasien, cementu, periodontálneho ligamenta), čo môže viesť až k strate zuba. Konvenčné prístupy k liečbe parodontitídy sú založené najmä na eliminácii bakteriálnej infekcie a spomalení progresie zápalu, nekladú však dôraz na regeneráciu a rekonštrukciu parodontu do pôvodného stavu. Rozvoj tkanivového inžinierstva, nanotechnológií a biomimetických materiálov umožnil vznik moderných regeneračných prístupov, ktorých cieľom je vytvoriť vhodné mikroprostredie pre obnovu poškodených parodontálnych tkanív. Biomateriály zohrávajú v tomto procese kľúčovú úlohu, najmä prostredníctvom bariérovej funkcie a podpory regenerácie tvrdých aj mäkkých tkanív.
Bariérové biomateriály
Funkcia bariérových biomateriálov spočíva vo vytvorení fyzickej membránovej bariéry, ktorá zabraňuje rýchlo proliferujúcim bunkám mäkkého tkaniva (bunky epitelu, gingiválne fibroblasty) vniknúť do postihnutých oblastí a poskytnutí mechanickej stability priestoru pre regeneráciu periodontálnych tkanív. Podľa ich resorbcie ich rozdeľujeme na neresorbovateľné a resorbovateľné.
Prvé bariérové biomateriály využívali polytetrafluóretylén (ePTFE), ktorý výborne spĺňal potrebné parametre – biokompatibilitu a mechanickú odolnosť. Nevýhodou ePTFE bola neresorbovateľnosť, vyžadujúca ďalšiu chirurgickú intervenciu pre jeho odstránenie, ktorá zvyšovala neúspešnosť zákroku. Okrem toho sa pri týchto membránach pozoruje vysoká miera predčasnej expozície, udávaná v rozmedzí 30–40 %, čo významne zvyšuje riziko infekcie, kontaminácie a zhoršenej kostnej regenerácie. Z uvedených dôvodov sa súčasný výskum a klinická prax čoraz viac orientujú na využívanie resorbovateľných bariérových materiálov.
Najpopulárnejšie resorbovateľné materiály využívajú kolagén. Kolagénové membrány sa vyznačujú vysokou biokompatibilitou a schopnosťou podporovať hojenie rán. Degradujú sa enzymaticky, najmä pôsobením kolagenáz, enzýmov produkovaných makrofágmi a polymorfonukleárnymi leukocytmi, ako aj bakteriálnych proteáz. Nevýhodou kolagénových membrán je ich nižšia mechanická pevnosť a relatívne rýchla resorpcia. Na zlepšenie ich mechanických vlastností a spomalenie degradácie boli vyvinuté rôzne metódy zosieťovania. Zosieťované kolagénové membrány dokázali udržať stabilitu kostných náhrad v skorých fázach hojenia, avšak niektoré štúdie poukázali na oneskorenie angiogenézy. Zároveň klinické štúdie nepreukázali signifikantné rozdiely v zachovaní alveolárneho hrebeňa pri porovnaní kolagénových membrán s PTFE membránami.
Medzi ďalšie prírodné resorbovateľné biomateriály testované ako bariérové membrány patria želatína, chitozán a hodvábny fibroín. Tieto materiály vykazujú priaznivú biokompatibilitu, avšak ich využitie sa zatiaľ obmedzuje prevažne na predklinické štúdie.
Hlavnými limitáciami prírodných biomateriálov sú rozdiely medzi jednotlivými výrobnými šaržami a horšie mechanické vlastnosti. Na ich prekonanie boli vyvinuté syntetické biodegradovateľné polyméry, ako sú kyselina polymliečna (PLA), kyselina polyglykolová (PGA), poly(ε-kaprolaktón) (PCL) a kopolymér kyseliny mliečnej a glykolovej (PLGA). Tieto syntetické materiály však postrádajú prirodzené signály pre bunkové rozpoznávanie, preto často vyžadujú povrchové úpravy na zlepšenie interakcie medzi bunkami a materiálom. V súčasnosti je na trhu dostupný len obmedzený počet syntetických resorbovateľných membrán, pričom väčšina ďalších sa nachádza vo fáze predklinického výskumu.
Štepové biomateriály
Štepové biomateriály sa často používajú v kombinácii s bariérovými membránami na dosiahnutie regenerácie parodontu a rekonštrukcie alveolárneho hrebeňa. Podľa pôvodu ich rozdeľujeme na autogénne, alogénne, xenogénne a alloplastické štepy.
Autogénne štepy (získavané z vlastného tela pacienta) sú považované za zlatý štandard, keďže disponujú osteogénnymi, osteoinduktívnymi a osteokonduktívnymi vlastnosťami. Ich použitie je však obmedzené nutnosťou druhého operačného poľa a limitovaným množstvom dostupného tkaniva.
Medzi najčastejšie používané alogénne štepy (od iného jedinca rovnakého druhu) patria mrazom sušené kostné aloštepy (FDBA) a demineralizované mrazom sušené kostné aloštepy (DFDBA). Klinické štúdie preukázali ich účinnosť pri horizontálnej augmentácii alveolárneho hrebeňa aj pri liečbe defektov u pacientov s parodontitídou. Ich kombinácia v určitom pomere viedla k vyššiemu podielu vitálnej kosti pri zachovaní rozmerovej stability alveolárneho hrebeňa.
Xenogénne štepy (získavané z iných živočíšnych druhov) sú najčastejšie hovädzieho alebo bravčového pôvodu. V zubnom lekárstve sa bežne využívajú deproteinizovaná hovädzia kostná matrica a demineralizovaná bravčová kostná matrica. Tieto materiály sa používajú najmä pri zachovaní alveolárneho hrebeňa, pričom štúdie poukazujú na porovnateľné výsledky medzi jednotlivými typmi xenogénnych štepov. Avšak nepreukázal sa jednoznačný benefit oproti prirodzenému hojeniu po extrakcii zuba. Medzi hlavné obavy spojené s xenogénnymi materiálmi patrí antigenicita a potenciálne riziko prenosu ochorení.
Alloplastické štepy predstavujú syntetické materiály, ktoré eliminujú riziká spojené s biologickým pôvodom. Sú cenovo dostupné, osteokonduktívne a široko používané v regeneratívnej stomatológii. Medzi najčastejšie používané patria β-trikalciumfosfát, bifázický síran vápenatý, bifázický fosforečnan vápenatý a hydroxyapatit. β-trikalciumfosfát vykazuje dobrú biokompatibilitu a jeho rýchlosť degradácie je podobná rýchlosti novotvorby kosti. Klinické štúdie naznačujú jeho potenciál zlepšiť parodontálne parametre pri liečbe intraoseálnych defektov. Hydroxyapatit má chemické zloženie podobné anorganickej zložke kostnej matrix, avšak jeho schopnosť podporovať kompletnú parodontálnu regeneráciu je obmedzená a dlhodobé klinické údaje zatiaľ chýbajú.
Nové biomateriály a scaffoldy v parodontálnej regenerácii
Súčasný výskum sa postupne zameriava na regeneráciu celého parodontu, vrátane alveolárnej kosti, cementu a parodontálneho ligamenta. Regenerácia týchto štruktúr si preto vyžaduje biomateriály s rozdielnymi vlastnosťami, čo viedlo k vývoju multifunkčných a viacfázových scaffoldov. Niektoré nové biomateriály, najmä minerálne a kovové zlúčeniny, vykazujú schopnosť podporovať osteogenézu, cementogenézu, regulovať mineralizáciu a ovplyvňovať zápalové procesy. Väčšina dostupných štúdií sa však nachádza ešte v predklinickej fáze.
Scaffoldy poskytujú biomimetické mikroprostredie, ktoré usmerňuje opravu a regeneráciu parodontálnych tkanív. Vzhľadom na komplexnú hierarchickú štruktúru parodontu sú moderné scaffoldy často navrhované ako viacvrstvové systémy, kde jednotlivé vrstvy podporujú regeneráciu konkrétnych tkanív. Elektrostatické zvlákňovanie umožňuje vytvárať nanovláknité štruktúry napodobňujúce prirodzenú extracelulárnu matrix, avšak má obmedzenia pri tvorbe makropórov potrebných pre regeneráciu alveolárnej kosti. Trojrozmerná tlač umožňuje presnú kontrolu tvaru a pórovitosti scaffoldov a predstavuje perspektívny nástroj pre personalizovanú regeneráciu parodontu, avšak jej klinické využitie je zatiaľ limitované.
Záver
Regeneračná liečba parodontitídy pomocou biomateriálov predstavuje významný posun od čisto eliminačných terapeutických postupov k obnove pôvodnej štruktúry a funkcie parodontálnych tkanív. Napriek určitým limitáciám jednotlivých materiálov, ako sú mechanické vlastnosti či biologická aktivita, kombinácia moderných biomateriálov s princípmi tkanivového inžinierstva vytvára perspektívne možnosti pre budúcu klinickú prax. Ďalší výskum je nevyhnutný najmä na optimalizáciu vlastností materiálov a ich interakcie s bunkami, s cieľom dosiahnuť predvídateľnú a dlhodobo stabilnú regeneráciu parodontu.
Zdroje
Deng Y, Liang Y, Liu X. Biomaterials for Periodontal Regeneration. Dent Clin North Am. 2022 Oct;66(4):659-672. doi: 10.1016/j.cden.2022.05.011. Epub 2022 Sep 11. PMID: 36216452; PMCID: PMC10014143.
Daghrery A, Bottino MC. Advanced biomaterials for periodontal tissue regeneration. Genesis. 2022 Sep;60(8-9):e23501. doi: 10.1002/dvg.23501. Epub 2022 Sep 16. PMID: 36113074; PMCID: PMC9557988.
