Full Text Article

DERLEME (Review)
Hacettepe Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi
Cilt: 34, Sayı: 3-4, Sayfa: 60-69, 2010
Dental İmplant Yüzeylerinde
Osseointegrasyonun Geliștirilmesi için
Yapılan Modifikasyonlar
Surface Treatments of Dental Implant to Improve
Osseointegration
*Dr. Onur GEÇKİLİ, *Dr. Emre MUMCU, *Dr. Canan BURAL, *Dr. Hakan BİLHAN,
*Prof. Dr. Tayfun BİLGİN
*İstanbul Üniversitesi Diș Hekimliği Fakültesi Protetik Diș Tedavisi Anabilim Dalı Total-Parsiyel Protez Bilim Dalı
ÖZET
ABSTRACT
Dental implantların yüzeylerinde primer stabilitenin
sağlanması, osseointegrasyon sürecinin olumlu yönde
geliştirilmesi ve biyolojik cevabın arttırabilmesi için
çeşitli fiziksel ve kimyasal modifikasyonlar uygulanmaktadır. Günümüzde farklı yüzey özelliklerine sahip
birçok dental implant çeşidi mevcuttur. Bu derlemede dental implant yüzeylerinde geçmişten günümüze yapılan modifikasyonlar ve bu modifikasyonların
avantajları ve dezavantajları anlatılmaktadır.
Physical and chemical treatments have been applied on dental implant surfaces to provide primer stability and to improve osseointegration and biological
compatibility. As of today, there are types of commercial dental implants with various surface properties. This article describes the development of surface treatments of dental implants, with recent updates in its technology and reviews the cons and pros of
these applications.
ANAHTAR KELİMELER
KEYWORDS
Dental implant, implant yüzey özellikleri,
Dental implant, implant surface properties, osseointegration
osseointegrasyon
61
GİRİȘ
Protez terimleri sözlüğüne göre dental implantlar; sabit veya hareketli protezler için retansiyon ve stabilite sağlamak amacıyla ağız
dokularına mukozal ve/veya periostal tabakanın
altına ve kemiğin üstüne veya içine implante
edilen alloplastik materyalden yapılmış protetik
aygıt veya sabit veya hareketli protezleri desteklemek için çene kemiğinin üzerine veya içerisine
yerleştirilen cisimler olarak tanımlanmaktadır1.
Kısmi ve tam dişsizlik vakaların dental implantlarla rehabilitasyonu, klinik olarak uzun dönem
başarısı ortaya konmuş2-4 ve günümüzde çok
fazla tercih edilen bir protetik tedavi alternatifi
haline gelmiştir5. Teknolojinin gelişimiyle ve
araştırma sayısının artmasıyla beraber dental
implant yüzeylerinde doku cevabını iyileştirmek
amacıyla bir çok modifikasyon yapılmıştır. Yüzey
pürüzlülüklerini arttırmak ve osseointegrasyonu
geliştirmek amacıyla geliştirilen metotları Bagno
ve Di Bello6 üç ana sınıfta belirtmektedirler:
1. Fiziksel (Mekanik) metotlar
2.
Kimyasal metotlar
3.
Biyokimyasal metotlar
1. Fiziksel (Mekanik) metotlar:
Mekanik metotlar fiziksel güçlerle yüzeyin şekillendirildiği metotlardır. En fazla kullanılan mekanik teknikler; işleme (machining), tornalama
(turning), kesme (cutting), titanyum plazma sprey
(TPS) kumlama (blasting) ve cilalamadır (polishing). İşlenmiş implantların yüzey topografisi işleme pozisyonundaki oluklardan oluşmaktadır.
Cilalama ise sert ve abraziv bir araçla ve bir yağlayıcı kullanılarak bir miktar materyalin ortamdan uzaklaştırılmasıdır6.
Kesme ve tornalama (cutting and turning)
Kesme işlemi, bir karbon separe ile metal yüzeyinin pürüzlendirilmesidir. Kesme hızı ve basıncı ayarlanabilir ve bu sayede pürüzlülük derecesi kontrol altına alınır. Fakat titanyum ve titanyum alaşımlarında mekanik deformasyona sebep
olduğu için dental implantlarda çok fazla kullanılan bir metot değildir.
Tornalama ise paslanmaz çelikten bir kesme
apareyi ile yapılmaktadır. Tornalama işlemi metal yüzeyinde morfolojik değişiklikler yapmakta
ve daha kontrollü yapılabildiği için titanyum ve
alaşımlarında kesme gibi mekanik deformasyona
sebep olmamaktadır6.
Titanyum Plazma sprey ile pürüzlendirme
(TPS)
Titanyum Plasma Sprey (TPS) 1974’ten itibaren Schroeder ve ark.7 tarafından implantların
yüzey alanlarını, daha doğrusu kemikteki tutunmasını arttırmak için kullanılmaya başlanılmıştır. Bu metot, implant yüzeyine yüksek derecede titanyum tozlarını püskürterek bunların yüzey
ile birleşimini sağlayarak yapılır. Böylece yüzeyde 30 μm kalınlığında bir film tabakası oluşur. Bu
kalınlığın düzgün olabilmesi için 40-50 μm kalınlığında olması gerekir. Sonuç olarak TPS kaplama ortalama 7 μm’lik bir pürüzlülük sağlar ve
implantın yüzey alanını genişletir8. Fakat bu metotla pürüzlendirilen implantlarda komşu kemikte titanyum parçaları bulunduğu bildirilmektedir9.
Titanyum iyonlarının salınımı sonucu oluşan lokal ve sistemik yan etkiler tam olarak belirlenememiştir9.
Kumlama ile pürüzlendirme (blasting)
Titanyum yüzeyinin pürüzlendirilmesi için uygulanan bir başka metot da abraziv seramik partiküllerin bir sıvı aracılığıyla yüzeye uygulanması ile yüzeyin kumlanmasıdır. Bu seramik parçacıkları daha sonra basınçlı hava ile yüksek hızda yüzeye uygulanırlar. Parçacıkların büyüklüklerine göre titanyum yüzeyinde değişik yüzey pürüzlülükleri elde edilir.
Bu kumlama materyalleri kimyasal olarak stabil ve biyouyumlu olmalı ve implantların osseointegrasyonuna engel olmamalıdır. Genelde kullanılan seramik parçacıkları alumina (Al2O3), titanyum dioksit (TiO2) ve kalsiyum fosfattır (CaP)6,8.
Al2O3, uygulanabilirliği kolay olan ve yüzeyde değişik pürüzlülük yaratabilen bir materyal olmasına karşın bazı dezavantajları mevcuttur. İmplant yüzeyine gömüldüğü için, ultrasonik
62
temizleme, asit pasifizasyonu ve sterilizasyondan
sonra bile kalıntı bırakır. Al2O3 asitte çözünmez
ve titanyum yüzeyinden uzaklaştırılması çok zordur. Bu yüzden titanyumun mükemmel korozyon direncinin düşmesine sebep olabildiği bildirilmektedir10.
TiO2 parçacıkları ortalama 25 μm büyüklüğe
sahiptir ve dental implantlarda 1-2 μm civarında
ortalama bir pürüzlülük oluştururlar. TiO2 ile pürüzlendirilmiş implantların, düz yüzeylere oranla
çok daha fazla kemik teması sağladığını bildiren
bir çok deneysel çalışma11-13; daha yüksek kemik
seviyeleri ve uzun dönem başarı sağladığını bildiren bir çok klinik çalışma mevcuttur14-17.
TiO2 parçacıkları ile pürüzlendirilmiş ve en
yaygın olarak kullanılan implantlar Astra–Tech
firmasına ait TiOblastTM implantlarıdır14.
Albrektsson ve Wennerberg15, TiOblastTM
implantları daha düz ve daha pürüzlü yüzeylerle karşılaştırdığı çalışmasında, her iki yüzeyde de
TiOblastTM implant yüzeyinden daha zayıf kemik
cevabı bulduğunu bildirmektedir.
Steveling ve ark.3, 44 adet TiOblastTM implantı erken yükleyerek 5 yıl izledikleri çalışmanın
sonucunda, ortalama kemik kaybı miktarını 3 yıl
sonunda 0.6 mm, 5 yıl sonunda 0.9 mm olarak
saptadıklarını, başarı oranının da % 100 olduğunu bildirmektedirler.
Gotfredsen ve ark18, press-fit cilalı silindir
implantlar ve self-tapping yivli-vida implantlar ile
bunların TiO2-kumlama ile pürüzlendirilmiş versiyonlarından oluşan dört tip deneysel implantı,
köpeklerin alt çenelerinde çekilen 1. ve 2. küçük
azı dişleri yerine immediat olarak yerleştirip, 12.
haftada tork testi ve histomorfometrik inceleme
yapmışlardır. SEM’de kumlanmış implantlarda
yüksek oranda yüzey pürüzlülüğü saptanmıştır.
Tork testine göre kumlanmış implantların kemikten ayrılması için anlamlı derecede fazla kuvvet
uygulanması gerekmiştir. Kumlanmış vida implantlar en iyi ankrajı sağlamışlardır. Ancak, histomorfometrik incelemede implantlar arasında kemik temas yüzdesi (% 69) açısından farklılık saptanamadığı bildirilmektedir.
Gotfredsen19, 20 hastanın yarısına erken yarısına da geç yükleme yaptığı tek diş TiOblastTM
implantların 5 yıl sonunda başarı oranlarını %
100, kuronlarınkini de % 95 olarak bildirmektedir. Marjinal kemik kayıplarının ise 0.5 mm’nin
altında (erken yüklemede 0.34, geç yüklemede
0.26) olduğu belirtilmektedir.
Rasmusson ve ark.14, 199 adet TiOblastTM
implantı 10 sene boyunca izledikleri çalışmalarında başarı oranını % 96.9; kemik kayıplarını da
1.27 mm olarak saptadıklarını bildirmektedirler.
Ericsson ve ark.20, köpeklerde küçük azı dişlerinin çekiminden 4 ve 6 ay sonra iki dönemde aynı hayvanlara cilalı Astra–Tech marka implantlar ve TiO2 kumlama ile pürüzlendirilen versiyonunu (TiOblastTM) yerleştirerek iki ay ve dört
aylık iyileşme dönemlerinden sonra histomorfometrik inceleme yapmışlardır. İki aylık sonuçlarda kemik teması her iki tip implant için de ortalama % 40 olup istatistiksel anlamlılık göstermezken, dört aylık iyileşme döneminden sonra TiO2
kumlamada % 65, cilalı implantlarda % 42.9 kemik teması saptandığı ve pürüzlülüğün kemik cevabını stimüle ettiği ileri sürülmektedir.
Yi ve ark.21, periodontal harabiyetten dolayı
dişlerini kaybetmiş olan 43 hastaya uyguladıkları
125 adet TiOblastTM implantı 3 sene boyunca izledikleri çalışmada, kemik kayıplarını 0.21 mm,
başarı oranını da % 100 olarak saptadıklarını bildirmektedirler.
Albrektsson ve Wennerberg15, TiUnite®, Frialit-2, SLA, Osseosit ve TiOblastTM implantlarla ilgili yapılmış retrospektif, prospektif ve karşılaştırmalı çalışmaları incelemişler ve en başarılı ve
uzun çalışmaların TiOblastTM implantlar ile ilgili
olduğunu belirtmişlerdir.
Hidroksiapatit (HA), beta trikalsiyum fosfat
gibi kalsiyum fosfatlar da pürüzlendirmede kullanılan diğer materyallerdir. Bu materyaller biyouyumlu, osseokondüktif ve rezorbe olabilen özelliklere sahiptir. Yine bu materyallerin de düz yüzeylere olan üstünlüğünü bildiren çalışmalar mevcuttur22,23.
63
2. Kimyasal metotlar
Kimyasal metotlar, titanyumun kimyasal yapısında özellikle de yüzey tabakasında modifikasyonlar yapmak için uygulanırlar.
2.1 Asitle dağlayarak (asit etching) pürüzlendirme
Hidroklorik asit (HCl), sülfürik asit (H2SO4),
nitrik asit (HNO3) ve hidroflorik asit (HF) gibi güçlü asitlerle titanyum yüzeylerin dağlanarak pürüzlendirilmesi çok fazla kullanılan bir başka pürüzlendirme metodudur. Asitleme ile implant yüzeyinde 1.5-2 μm çapında mikro çukurcuklar oluştuğu bildirilmektedir24. Ayrıca asitlemenin osseointegrasyonu ciddi bir biçimde hızlandırdığını bildiren çalışmalar da mevcuttur25,26.
Cho ve Park27, titanyum implantları ilk önce
120 saniye HF, daha sonra da 80ºC de konsantre HCl ve H2SO4 karışımına sokarak çift
asitleme tekniği (dual etching) ile pürüzlendirmiş
ve daha sonra tavşan kemiğine uygulamışlardır.
Yapılan çıkarma torku deneylerinde düz yüzeylere nazaran belirgin farklılık saptandığı belirtilmektedir.
Park ve Davies28, çift asitleme tekniğinin fibrin ve osteojenik hücre ataşmanını/ataçmanını
arttırarak osteokondüktif safhayı hızlandırdığını
ve direkt implant yüzeyinde kemik oluşumu yarattığını belirtmektedirler.
Tüm bu çalışmalar çift asitleme tekniğinin
fibrin iskeletine yapışan, osteojenik hücre ataşmanını sağlayan ve böylece kemik apozisyonunu hızlandıran bir yüzey pürüzlülüğü sağladığını
göstermektedir8,27,28. Deneysel çalışmalarda, asitleme ile pürüzlendirmenin, düz yüzeylere veya
TPS ile pürüzlendirilmiş yüzeylere oranla daha
fazla kemik implant teması sağladığı ve kemik rezorpsiyonunu azalttığı bildirilmektedir29,30.
Asitleme tekniği ile ilk olarak 1986 yılında
New Ledermann Screw, daha sonraları 1989’da
Frialit-2, 1998’de SLA (Sand-blasted, Large grit,
Acid-etched) ve Osteotite piyasaya sürülmüştür. Günümüzde farklı isimler altında, benzer
tekniklerle üretilen implantlar mevcuttur.
2.2 Dental implantların anodizasyon ile pürüzlendirilmesi
Dental implantlarda en fazla kullanılan materyal olan saf titanyumun biyouyumluluğunun
mükemmel olmasını sağlayan oksit tabakası 5
nm civarında bir kalınlığa sahiptir. Bu oksit tabakasının kalınlaştırılmasının kemik cevabını olumlu yönde etkilediği yapılan çalışmalarda bildirilmiştir31,32.
Larsson ve ark.33, 3-5 nm oksit tabakası kalınlığına sahip implantlarla 200 nm oksit tabakasına sahip implantlar arasında histomorfometrik
analizde hiçbir fark saptamadıklarını belirtmektedirler.
Titanyumun H2SO4, H3PO4, HNO3, HF gibi
güçlü asitler içerisinde yüksek yoğunlukta (200
A/m2) veya potansiyelde (100 V) potansiyostatik veya galvanostatik anodizasyonu sonucu mikro veya nano poröz yüzeyler elde edilebilmektedir. Anodizasyonun sonucunda titanyum yüzeyindeki oksit tabaka 600-1000 nm veya daha kalın olmaktadır. Bu oksit tabakanın konveksiyon
çizgilerinde çözünmesiyle yüzeyde mikro veya
nano çukurcuklar elde edilmektedir8. Anodizasyon ile pürüzlendirilmiş yüzeylerden en fazla kullanılan marka Nobel Biocare firmasına ait TiUnite® implantlarıdır8. Sul ve ark.34, 600, 800, 1000
nm oksit tabaka kalınlığına sahip implantlarla,
17-200 nm kalınlığa sahip implantları karşılaştırdıkları çıkarma torku deneylerinde çok daha
yüksek değerler saptadıklarını bildirmektedirler. İlave olarak Sul ve ark.35, anodize yüzeylerle düz yüzeyleri tavşan kemiğine yerleştirip, rezonans frekans değerleri ve çıkarma torku değerlerini karşılaştırdıkları çalışmada anodize yüzeylerde belirgin bir artış bulduklarını belirtmektedirler. Jungner ve ark.36, aynı şekle sahip anodize yüzeyli ve düz yüzeyli dental implantların klinik başarılarının karşılaştırılmasında anodize yüzeyin çok daha üstün olduğunu belirtmektedirler.
Glauser ve ark.37, yaptıkları retrospektif çalışmada Tip 4 kemiğe uyguladıkları 27 adet TiUnite®
implantın bir sene sonunda ilk bir ayda rezonans
frekans analizi (RFA) değerlerinde düşme, daha
sonra bir artış; bir sene sonunda marjinal kemik
64
kayıplarının 1 mm civarında ve başarı oranının
% 100 olarak saptandığını belirtmektedirler. Glauser ve ark.38, yaptıkları bir başka çalışmada üst
çeneye 38, alt çeneye 64 adet TiUnite® implant
yerleştirmişlerdir. Dört sene sonunda ortalama
kemik kaybı miktarınını 1.3 mm olarak saptadıklarını, implantlardan 5 tanesinde 3 mm’den daha
fazla kemik kaybı gözlemlendiğini ve başarı oranının % 97.1 olduğunu belirtmektedirler. Glauser ve ark.39, 29 adet alt çeneye, 22 adet de üst
çeneye uyguladıkları TiUnite® implantların beş
sene sonundaki RFA, marjinal kemik kaybı ve
başarı oranlarını inceledikleri diğer çalışmalarında da hemen hemen aynı sonuçların tespit edildiğini belirtmektedirler. TiUnite® implantları işlenmiş yüzeylerle karşılaştıran çalışmalarda da TiUnite® implantlarının hem RFA değerlerinde, hem
marjinal kemik kayıplarında hem de 1-1.5 yıl başarı oranlarında işlenmiş yüzeylere olan üstünlüğü belirtilmektedir40,41.
3. Biyokimyasal metotlar
3.1 Dental implantların Flor ile modifiye
edilmesi
Diş hekimliğinde flor içeren maddeler genellikle çürüklerin önlenmesinde yani koruyucu olarak kullanılmaktadır. Hemen hemen bütün diş
macunlarının içerisinde 1000 ppm kadar flor
mevcuttur42.
Flor, kalsiyuma özel bir çekimi olan bir elementtir. Diş minesindeki HA, flor iyonlarıyla temasa geçince fosfat gruplarıyla flor iyonları arasında bir reaksiyon meydana gelir ve yüzeyde
CaP veya floroapatit oluşur. Bu reaksiyon dişhekimliğinde çok önemlidir. Çünkü mine yüzeyi asitlere karşı daha az çözünür hale gelerek çürüklere karşı daha dayanıklı olur43.
Titanyumun korozyon direnci büyük oranda
yerleştirildikleri bölgedeki pH ve flor konsantrasyonuna bağlıdır. Asidik bir bölgede flor iyonları
HF oluşturarak titanyum yüzeyindeki pasif film
tabakasının yıkımına yol açabilirler42. Florun aslında titanyum için tehlikeli olan bu özelliklerinin
yanında titanyum, flor iyonlarına çok tepkilidir ve
hemen çözünebilen TiF4 oluşturur. Titanyum, bu
şekilde flor ile modifiye edildiği zaman hem yüzey pürüzlülüğüne hem de florun osseointegrasyonu hızlandırıcı etkisine sahip olmaktadır8. Florun kemik rejenerasyonunu arttırıcı özellikleri de
mevcuttur. Hücresel düzeyde kemik dokusu için
florun özel bir yeri vardır. Kalsifikasyona neden
olan büyüme faktörlerinin sayısını çoğaltır. Çoğu
büyüme faktörünü sentezleyen osteoprogenitör
hücreler veya farklılaşmamış osteoblastlar üzerinde etkilidir43. Yapılan bir in vitro hücre kültürü çalışmasında florun osteoblast çoğalma hızını arttırdığının saptandığı belirtilmektedir44. Deneysel çalışmalarda flor iyonlarının, kemik dokusunun hem organik hem de inorganik komponentlerinin oluşmasını etkilediğinin tespit edildiği açıklanmaktadır. Böylece flor trabeküler kemiğin yoğunluğunu arttırır ve hem kollajenin kemik
matriksi içerisine girmesini sağlar hem de alkalen fosfataz aktivitesini geliştirir45,46. Florun hem
kemik dokusuna ve kemik hücrelerine bir çekimi
olduğu hem de mitojenik aktiviteye sahip olduğu
da belirtilmektedir45,47.
Florun osteoprogenitör hücreleri stimüle ettiği ve floroapatit bileşikleri oluşturarak osteoklast aktivitesini azalttığı da bildirilmektedir47. Kemik hücrelerinin flor ile modifiye edilmesi sonucu
hücre içi kalsiyum seviyesinin de tetiklendiği belirtilmektedir. Hücre içi kalsiyumun artması hücre farklılaşmasıyla ilgilidir ve sonuçta flor bu şekilde kemik yapımı ve yenilenmesini sadece fiziksel ve kimyasal seviyede değil, hücresel seviyede
de geliştirmektedir43,48.
İmplant yüzeyinin önemli bir özelliği kalsifiye
dokuyla ve dolayısıyla da kalsiyum ve fosfat iyonlarıyla reaksiyona girebilme kabiliyetidir. Kalsiyum ve fosfat iyonları ne kadar fazla oranda implant yüzeyine yapışabilirse, implant kemik birleşimi o oranda artacaktır43. Ayrıca florun fosfat
iyonlarının bağlanmasını sağlayarak implant yüzeyinde CaP birikimini gerçekleştirdiği ve bu tip
reaksiyonların 1-1.5 μm yüzey pürüzlülüğüne sahip olan implantlarda bile görülmediği bildirilmektedir49.
Ellingsen50, TiO2 ile pürüzlendirilmiş implantlarla (TiOblastTM), TiO2 ile pürüzlendirilip florla
65
modifiye edilmiş implantları (OsseospeedTM),
CaP solüsyonunda bekleterek reaksiyona soktuğu çalışmasında, florla modifiye implantlarda çok
daha fazla fosfat bağlantısı olduğunu ve flor modifikasyonunun implant yüzeyinin fosfatla reaksiyona girme eğilimini arttırdığının saptandığını
belirtmektedir. Ellingsen ve ark.51, TiO2 ile pürüzlendirilmiş implantları sulandırılmış HF çözeltisi içinde bekleterek flor ile modifiye edilmiş yüzeyler elde etmişler ve bunları tavşan kemiğine
uygulamışlardır. Dört hafta sonra yapılan histolojik incelemede TiO2 ile pürüzlendirilmiş yüzeylerden anlamlı derecede yüksek kemik-implant birleşimi gösterdikleri bildirilmektedir. Flor ile modifiye edilmiş yüzeylerin daha düşük Sa (3 boyutlu ölçümlerde yüzey deviasyonunun aritmetik ortalaması) ve Scx (Yüzey düzensizliklerinin ortalama dalga boyu) değerleri göstermesine rağmen
ossointegrasyonu hızlandırması, periimplant bölgede oluşan florapatit kristallerinin kemik hücreleri ve kalsifiye dokunun implant yüzeyine yapışmasını sağlaması ile açıklanmaktadır50,51. Cooper ve ark.52, insan mezenkim kök hücrelerinden hazırladıkları kültürde TiO2 ile pürüzlendirilmiş ve TiO2 ile pürüzlendirilip flor iyonlarıyla modifiye edilmiş deney implantlarını karşılaştırmışlardır. Flor ile modifiye edilen yüzeylerde kemik
sialoprotein (BSP) ve kemik morfogenetik proteinde (BMP-2) artış gözlemlendiği, böylece osteogenesisin hızlandığı ve daha fazla osteoblast farklılaşması sonucu implant yüzeyindeki kemikte artış olduğu belirtilmektedir52. Yine aynı çalışmada
her iki yüzeye sahip implantlar sıçan kemiğine uygulanmıştır. 21 gün sonra florla modifiye edilmiş
yüzeylerde hemen hemen 2 kat daha fazla kemik
oluşumu gözlemlendiği bildirilmektedir52. Masaki ve ark.53, farklı titanyum yüzeylerdeki hücre cevaplarını karşılaştırdıkları çalışmada, florla
modifiye edilmiş yüzeylerde transkripsiyon faktör RUNX-2’nin mRNA seviyesinde artış gözlemlendiğini ve florla modifiye edilmiş yüzeylerdeki
osteoblastlardaki Osterix’te de belirgin artışlar
saptandığını bildirmektedirler (RUNX-2, osteoblast farklılaşmasını ve kemik sialoprotein, osteokalsin ve kollajen I’i kodlayan kemik ekstrasellüler matriksi protein genlerini düzenler. Ayrıca
kondrosit farklılaşmasında ve osteoklastların kemik rezorpsiyonunda önemli rolü bulunmaktadır.
İkinci transkripsiyon faktörü de Osterix’tir. Osterix, osteojenik süreçte hücre farklılaşması için
çok gereklidir).
Günümüzde florla modifiye edilmiş ve potansiyel biyoaktif olduğu belirtilmiş dental implantlar, Astra–Tech firmasına ait OsseospeedTM implantlarıdır. Bu implantlar TiO2 ile orta derecede
pürüzlendirilmiş aynı firmaya ait TiOblastTM implantların bir modifikasyonu olarak 2004 yılının
son çeyreğinde piyasaya sürülmüştür. TiOblastTM
implantlar florla kimyasal olarak modifiye edilmiş
ve topografik özellikleri de az da olsa değiştirilmiştir. Yüzeye bakıldığında düz gibi gözükse de
nanometre düzeyinde pürüzlülüğü olduğu belirtilmektedir54.
Bu yüzey ilk olarak etik kuruldan ve hastalardan onay alınarak prospektif ve randomize bir klinik çalışma ile test edilmiştir. 20 hastada kalça kemiği artroplastisi için osseospeed yüzey kullanılmış, 20 hastada da geleneksel metotlarla artroplasti yapılmıştır. İki yıllık sonuçlarda
% 100’lük bir başarı oranı sağlandığı, geleneksel
metotla yapılan artroplastiye göre çok daha hızlı
iyileşme saptandığı bildirilmiştir55.
Geçkili ve ark.56, 27 hasta üzerinde yaptıkları çalışmada florla modifiye edilmiş Osseospeed
yüzeyli implantların stabilitesinin iyileşmenin erken döneminde bile stabil kaldığını, florla modifiye edilmemiş Tioblast yüzeylerde ise aynı dönemde stabilitede düşüşler gözlemlendiğini belirtmişlerdir. Yine Bilhan ve ark.’nın57 bir deneysel çalışmasının sonucunda da Osseospeed yüzeylerin yumuşak kemikte kök şeklindeki lazerlok
implantlara olan üstünlükleri belirtilmiştir.
3.2 Dental implantların CaP ile kaplanmaları
Dental implant yüzeylerinde yaygın olarak uygulanan bir başka modifikasyon da yüzeyin genel
olarak HA’ten oluşan CaP ile kaplanmasıdır.
CaP’ın, birkaç değişik özelliğinden dolayı, implante edilebilen materyallerle birlikte kullanılması
tavsiye edilmiştir58. Bunlar:
66
• İçeriğinin kemik mineraline olan benzerliği
• İmplant yüzeyinde karbonat HA oluşturma
kabiliyeti
• Kemik yapımı için uygun bir iskele vazifesi
görmesi
• Endojen kemik morfogenetik proteinlerine
bağlanabilmesi ve depo etmesidir.
İmplant uygulanmasını takiben, peri implant
bölgeye CaP iyonlarının salınışının vücut sıvılarının doygunluğunu arttırdığı ve bu sayede de implant yüzeyinde biyolojik apatit birikimini sağladığı belirtilmiştir. Bu biyolojik apatit tabakası endojen proteinler ihtiva ettiği için osteojenik hücrelerin bu bölgeye göçüne ve birikimine sebep olduğu savunulmuştur8,59.
Cooper ve ark.60, CaP kaplamanın kemik iyileşmesini üç sebepten dolayı geliştirdiğini belirtmektedirler. Bu sebepler şu şekilde sıralanmaktadır:
1. Proteinlerin ve büyüme faktörlerinin abzorpsiyonunda artış
2. Osseokondüksiyonu hızlandırması
3. Doğal kemik benzeri matriks birikimi oluşturması
Caulier ve ark.61, keçiler üzerinde yaptıkları
çalışmalarda özellikle düşük yoğunluğa sahip kemikte CaP kaplı implantlarda kemik temasında
belirgin bir artış olduğunu belirtmektedirler. Kemik cevabında sadece CaP kaplamanın değil,
kaplamanın üzerindeki düzensiz yüzey topografisinin de rol oynadığına dikkat çekilmektedir. Ayrıca 10 aylık süre sonunda kaplamaların kalınlığında belirgin bir azalma saptandığı fakat bu
azalmanın osseointegrasyonu olumsuz etkilemediği belirtilmektedir61.
Dental implantların HA ile kaplanmasında
plazma sprey, püskürtme depolanması, sol-jel
kaplama, elektroforetik çökme veya biyomimetik
birikme gibi bir çok metot kullanılmıştır. Fakat klinik olarak uygulanan metot sadece plazma sprey metodudur. Bu metotta HA seramik
partikülleri yüksek sıcaklıkta bir plazma torçuna
enjekte edilir ve daha sonra titanyum yüzeyine
püskürtülür. Daha sonra titanyumla HA birleşerek bir film tabakası oluştururlar. Bu kalınlık 1-2
μm-1-2 mm arasında değişir. Kaplamanın yüzeye mekanik olarak tutunması için kaplamadan
önce titanyum yüzeyi mutlaka pürüzlendirilmelidir8. Plazma sprey tekniği ile HA kaplanmasının bazı dezavantajları vardır. Bunlar; kaplamada
oluşan pöröziteler, titanyumla birleşme yerinde
artık stresler bırakması ve püskürtülen tozun bileşimi ve kristalizasyonunda olumsuz değişimler
görülmesidir62,63. Ayrıca plazma sprey tekniği ile
HA kaplanmış implantlarda bazı klinik başarısızlıklar da görülmektedir. Bunlar kaplamanın delaminasyonu (yorgunluk) sonucu implant-kaplama
birleşim yerinde kopmalar, yabancı madde salınımı ve sonucunda implantların klinik başarısızlığıdır8,64. Plazma sprey tekniğinin kompleks yapıdaki kısa implantlarda etkili olmadığı, ve HA
kaplamanın mikrorganizma tutulumunu arttırarak implantın başarısını olumsuz etkilediği de bildirilmektedir8.
Özetle, HA kaplamanın bir çok zararından
bahseden araştırmaların62-64 yanı sıra, düzgün
yüklemede ve fiziksel pH’da stabil olduğu, osseointegrasyonu hızlandırıcı etkisinin olduğu da
bildirilmektedir65,66. HA kaplamanın dental implantolojide kullanılıp kullanılamayacağının cevabı henüz tam bulunabilmiş değildir ve bu konuda daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır8. Ayrıca
HA kaplamalı implantların uzun dönem başarısını araştırmak için yapılan bir meta analizde, diğer yüzeylerden daha düşük bir başarı gözlemlendiği belirtilmektedir67. Fakat ortopedik implantlarda HA kaplama kullanımının başarılı sonuçlar
verdiği belirtilmektedir8.
SONUÇ
Günümüzde hekimlere sunulan farklı yüzey
özelliklerine sahip bir çok dental implant çeşidi
mevcuttur. Hangi firmanın ne gibi yüzey özellikleri olan implantlara sahip olduğunu ve bu yüzey
özelliklerinin ne işe yaradığını ve ne gibi avantaj
ve dezavantajları olduğunu bilmenin hekimlerin
implantı seçerken faydası olduğunu düşünmekteyiz. Bu derlemenin sonucunda günümüzde dental
67
implant yüzeylerinde sadece pürüzlülüğün arttırılmasına ilişkin değil, yüzey kimyasının değiştirilmesine ve biyolojik cevabın arttırılmasına yönelik çalışmaların yoğunlaştığı gözlemlenmektedir.
Florla modifiye edilmiş implantlar, osseointegrasyonu olumlu etkilemekte iken, HA kaplama kullanımının sonuçları halen çelişkili görülmektedir.
KAYNAKLAR
1.
The glossary of prosthodontic terms. J Prosthet Dent.
2005; 94: 10-92.
2.
Bakke M, Holm B, Gotfredsen K. Masticatory function
and patient satisfaction with implant-supported mandibular
overdentures: a prospective 5-year study. Int J Prosthodont
2002; 15: 575-581.
3.
Rasmusson L, Roos J, Bystedt H. A 10-year follow-up
study of titanium dioxide-blasted implants. Clin Implant
Dent Relat Res 2005; 7: 36-42.
4.
Steveling H, Roos J, Rasmusson L. Maxillary implants
loaded at 3 months after insertion: results with Astra Tech
implants after up to 5 years. Clin Implant Dent Relat Res
2001; 3: 120-124.
5.
Doundoulakis JH, Eckert SE, Lindquist CC, Jeffcoat MK.
The implant-supported overdenture as an alternative to the
complete mandibular denture. J Am Dent Assoc 2003; 134:
1455-1458.
6.
Bagno A, Di Bello C. Surface treatments and roughness
properties of Ti-based biomaterials. J Mater Sci Mater Med
2004; 15: 935-949.
7.
Scacchi M. The development of the ITI Dental Implant
System. Part I: A Review of the literature. Clin Oral
Implants Res 2000; 11: 8-21.
stability: an experimental study in the dog mandible. Clin
Implant Dent Relat Res 2001; 3: 2-8.
14. Rasmusson L, Roos J, Bystedt H. A 10-year follow-up
study of titanium dioxide-blasted implants. Clin Implant
Dent Relat Res 2005; 7: 36-42.
15. Albrektsson T, Wennerberg A. Oral implant surfaces:
Part 2--review focusing on clinical knowledge of different
surfaces. Int J Prosthodont 2004; 17: 544-564.
16. Astrand P, Engquist B, Dahlgren S, Engquist E, Feldmann
H, Grondahl K. Astra Tech and Branemark System
implants: a prospective 5-year comparative study. Results
after one year. Clin Implant Dent Relat Res 1999; 1: 17-26.
17.
Gotfredsen K, Karlsson U. A prospective 5-year study
of fixed partial prostheses supported by implants with
machined and TiO2-blasted surface. J Prosthodont 2001;
10: 2-7.
18. Gotfredsen K, Nimb L, Hjörting-Hansen E, Jensen JS,
Holmen A. Histomorphometric and removal torque analysis
for TiO2 blasted titanium implants. An experimental study
on dogs. Clin Oral Implants Res 1992; 3: 77-84.
19. Gotfredsen K. A 5-year prospective study of single-tooth
replacements supported by the Astra Tech implant: a pilot
study. Clin Implant Dent Relat Res 2004; 6: 1-8.
20. Ericsson I, Johansson CB, Bystedt H, Norton MR. A
histomorphometric evaluation of bone-to-implant contact
on machine-prepared and roughened titanium dental
implants. A pilot study in the dog. Clin Oral Implants Res
1994; 5: 202-206.
21. Yi SW, Ericsson I, Kim CK, Carlsson GE, Nilner K.
Implant-supported fixed prostheses for the rehabilitation
of periodontally compromised dentitions: a 3-year
prospective clinical study. Clin Implant Dent Relat Res
2001; 3: 125-134.
8.
Le Guehennec L, Soueidan A, Layrolle P, Amouriq Y.
Surface treatments of titanium dental implants for rapid
osseointegration. Dent Mater 2007; 23: 844-854.
22. Novaes A, Souza S, de Oliveira P, Souza A.
Histomorphometric analysis of the bone-implant contact
obtained with 4 different implant surface treatments placed
side by side in the dog mandible. Int J Oral Maxillofac
Implants 2002; 17: 377-383.
9.
Urban RM, Jacobs JJ, Tomlinson MJ, Gavrilovic J, Black
J, Peoc’h M. Dissemination of wear particles to the liver,
spleen, and abdominal lymph nodes of patients with hip or
knee replacement. J Bone Joint Surg Am 2000; 82: 457-476.
23. Piattelli M, Scarano A, Paolantonio M, Lezzi G, Petrone
G, Piattelli A. Bone response to machined and resorbable
blast material titanium implants: an experimental study in
rabbits. J Oral Implantol 2002; 28: 2-8.
10. Aparicio C, Gil FJ, Fonseca C, Barbosa M, Planell JA.
Corrosion behaviour of commercially pure titanium shot
blasted with different materials and sizes of shot particles
for dental implant applications. Biomaterials 2003; 24:
263-273.
24. Massaro C, Rotolo P, De Riccardis F, et al. Comparative
investigation of the surface properties of commercial
titanium dental implants. Part I: chemical composition. J
Mater Sci Mater Med 2002; 13: 535-548.
11. Gotfredsen K, Wennerberg A, Johansson C, Skovgaard
LT, Hjorting-Hansen E. Anchorage of TiO2-blasted,
HA-coated, and machined implants: an experimental study
with rabbits. J Biomed Mater Res 1995; 29: 1223-1231.
12. Ivanoff CJ, Hallgren C, Widmark G, Sennerby L,
Wennerberg A. Histologic evaluation of the bone integration
of TiO2 blasted and turned titanium microimplants in
humans. Clin Oral Implants Res 2001; 12: 128-134.
13. Rasmusson L, Kahnberg KE, Tan A. Effects of implant
design and surface on bone regeneration and implant
25. Klokkevold PR, Nishimura RD, Adachi A, Caputo A.
Osseointegration enhanced bychemical etching of the
titanium surface; A torque removal study in the rabbits.
Clin Oral Implants Res 1997; 8: 442–447.
26. Wong M, Eulenberger J, Schenk R, Hunziker E. Effect
of surface topology on the osseointegration of implant
materials in trabecular bone. J Biomed Mater Res 1995; 29:
1567–1575.
27. Cho SA, Park KT. The removal torque of titanium screw
inserted in rabbit tibia treated by dual acid etching.
Biomaterials 2003; 24: 3611–3617.
68
28. Park JY, Davies JE. Red blood cell and platelet interactions
with titanium implant surfaces. Clin Oral Implants Res
2000; 11: 530–539.
29. Cochran DL, Buser D, ten Bruggenkate CM, et al. The use
of reduced healing times on ITI implants with a sandblasted
and acid-etched (SLA) surface: early results from clinical
trials on ITI SLA implants. Clin Oral Implants Res 2002;
13: 144-153.
30. Cochran DL, Schenk RK, Lussi A, Higginbottom FL,
Buser D. Bone response to unloaded and loaded titanium
implants with a sandblasted and acid-etched surface: a
histometric study in the canine mandible. J Biomed Mater
Res 1998; 40: 1–11.
31. Albrektsson T, Johansson C, Lundgren AK, Sul YT,
Gottlow J. Experimental studies on oxidized implants. A
histomorphometrical and biomechanical analysis. App
Osseointegration Res 2000;1:21– 24.
32. Henry P, Tan AE, Allan BP. Removal torque comparison
of TiUnite and turned implants in the Greyhound dog
mandible. App Osseointegration Res 2000; 1: 15–17.
33. Larsson C, Emanuelsson L, Thomsen P, et al. Bone response
to surfacemodified titanium implants: studies on the tissue
response after 1 yr to machined and electropolished
implants with different oxide thicknesses. J Mater SciMater Med 1997; 8: 721–729.
34. Sul YT, Johansson CB, Röser K, Albrektsson T. Qualitative
and quantitative observations of bone tissue reactions to
anodised implants. Biomaterials 2002; 23: 1809-1817.
35. Sul YT, Johansson CB, Jeong Y, Wennerberg A,
Albrektsson T. Resonance frequency and removal torque
analysis of implants with turned and anodized surface
oxides. Clin Oral Implants Res 2002; 13: 252-259.
36. Jungner M, Lundqvist P, Lundgren S. Oxidized titanium
implants (Nobel Biocare TiUnite) compared with turned
titanium implants (Nobel Biocare mark III) with respect to
implant failure in a group of consecutive patients treated
with early functional loading and two-stage protocol. Clin
Oral Implants Res 2005; 16: 308–312.
37. Glauser R, Lundgren AK, Gottlow J, et al. Immediate
occlusal loading of Branemark TiUnite implants placed in
bone quality type 4. App Osseointegration Res 2000; 1: 15-17.
38. Glauser R, Lundgren AK, Gottlow J, et al. Immediate
occlusal loading of Branemark TiUnite implants placed
predominantly in soft bone: 4-year results of a prospective
clinical study. Clin Implant Dent Relat Res 2005; 7: 52-59.
39. Glauser R, Zembic A, Ruhstaller P, Windisch S. Fiveyear results of implants with an oxidized surface placed
predominantly in soft quality bone and subjected to
immediate occlusal loading. J Prosthet Dent 2007; 97:
59-68.
40. Glauser R, Portmann M, Ruhstaller P, Lundgren AK,
Hämmerle C, Gottlow J. Stability measurements of
immediately loaded machined and oxidized implants in
the posterior maxilla. A comparative clinical study using
resonance frequency analysis. App Osseointegration Res
2001; 2: 27-29.
41. Rocci A, Martignoni M, Gottlow J. Immediate loading of
Brånemark System TiUnite and machined-surface implants
in the posterior mandible: a randomized open-ended
clinical trial. Clin Implant Dent Relat Res 2003; 5: 57-63.
42. Yamazoe J, Nakagawa M, Matono Y, Takeuchi A, Ishikawa
K. The development of Ti alloys for dental implant with
high corrosion resistance and mechanical strength. Dent
Mater J 2007; 26: 260-267.
43. Ellingsen JE. The Development of a Bone Regeneration
Promoting Implant Surface. App Osseointegration Res
2006; 5: 18-23.
44. Lau KH, Baylink DJ. Molecular mechanism of action
of fluoride on bone cells. J Bone Miner Res 1998; 13:
1660–1667.
45. Andersson PA, Copenhaver JC, Tencer AF, Clark JM.
Response of cortical bone to local controlled release of
sodium fluoride: the effect of implant insertion site. J
Orthop Res 1993; 9: 890–901.
46. Farley JR, Wergedal JE, Baylink DJ. Fluoride directly
stimulates proliferation and alkaline phosphatase activity
in bone-forming cells. Science 1983; 222: 330–332.
47. Ellingsen JE. Pre-treatment of Titanium Implants with
Fluoride Improves Their Retention in Bone. J Mat Science
Mat Medicine 1995; 6: 749-753.
48. Ellingsen JE, Thomsen P, Lyngstadaas SP. Advances
in dental implant materials and tissue regeneration.
Periodontol 2000 2006; 41: 136-156.
49. Ellingsen JE, Lyngstadaas SP. Increasing Biocompatibility
by Chemical Modification of Titanium Surfaces. Ed.
Ellingsen JE, Lyngstadaas SP. Bio-Implant Interface:
Improving Biomaterials and Tissue Reactions. Florida:
CRC Press; 2003: 323-340.
50. Ellingsen JE. On the Properties of Surface-modified
Titanium. Ed.Davies JE. Bone Engineering. Toronto:
Sqared Inc; 2000: 183–189.
51. Ellingsen JE, Johansson CB, Wennerberg A, Holmen
A. Improved retention and bone-to implant contact with
fluoride-modified titanium implants. Int J Oral Maxillofac
Implants 2004; 19: 659-666.
52. Cooper LF, Zhou Y, Takebe J, et al. Fluoride modification
effects on osteoblast behavior and bone formation at
TiO2 grit-blasted c.p. titanium endosseous implants.
Biomaterials 2006; 27: 926-936.
53. Masaki C, Schneider GB, Zaharias R, Seabold D, Stanford
C. Effects of implant surface microtopography on
osteoblast gene expression. Clin Oral Implants Res 2005;
16: 650-656.
54. Wennerberg A, Albrektsson T. Implant Surfaces beyond
Micron Roughness. Experimental and Clinical Knowledge
of Surface Topography and Surface Chemistry. Inter Dent
SA 2006; 8:14-18.
55. Carlsson LV, Albrektsson T, Albrektsson BE, et al. Stepwise
introduction of a bone-conserving osseointegrated hip
arthroplasty using RSA and a randomized study: II.
Clinical proof of concept--40 patients followed for 2 years.
Acta Orthop 2006; 77: 559-566
56. Geckili O, Bilhan H, Bilgin T. A 24-week prospective study
comparing the stability of titanium dioxide grit-blasted
dental implants with and without fluoride treatment. Int J
Oral Maxillofac Implants 2009; 24: 684-88.
69
57. Bilhan H, Geckili O, Mumcu E, Bozdag E, Sünbüloğlu E,
Kutay O. Influence of surgical technique, implant shape
and diameter on the primary stability in cancellous bone. J
Oral Rehabil. DOI: 10.1111/j.1365-2842.2010.02117.x.
58. LeGeros RZ. Properties of osteoconductive biomaterials:
calcium phosphates. Clin Orthop Relat Res 2002; 395:
81-98.
59. Davies JE. Understanding peri-implant endosseous
healing. J Dent Educ 2003; 67: 932-949.
60. Cooper LF, Masuda T, Yliheikkila PK, Felton DA.
Generalizations regarding the process and phenomenon
of osseointegration. Part II. In vitro studies. Int J Oral
Maxillofac Implants 1998; 13: 163-174.
61. Caulier H, Vercaigne S, Naert I, et al. The effect of Ca-P
plasma-sprayed coatings on the initial bone healing of oral
implants: an experimental study in the goat. J Biomed
Mater Res 1997; 34: 121-128.
63. Radin S, Ducheyne P. Plasma spraying induced changes of
calcium phosphate ceramic characteristics and the effect
on in vitro stability. Mater Med 1992; 3: 33–42.
64. Wheeler SL. Eight-year clinical retrospective study of
titanium plasma-sprayed and hydroxyapatite-coated
cylinder implants. Int J Oral Maxillofac Implants 1996; 11:
340–350.
65. De Wijs FL, Cune MS, De Putter C. Delayed implants in
the anterior maxilla with the IMZ implant system. J Oral
Rehabil 1995; 22: 319-326.
66. Guttenberg SA. Longitudinal report on hydroxyapatitecoated implants and advanced surgical techniques in a
private practice. Compend Suppl 1993; 15: 549-553.
67. Lee J, Rouhfar L, Beirne O. Survival of hydroxypatitecoated implants: a meta-analytic review. J Oral Maxillofac
Surg 2000; 58: 1372–1379.
62. Filiaggi MJ, Coombs NA, Pilliar RM. Characterization of
the interface in the plasma-sprayed HA coating/Ti-Al6-4V
implant system. J Biomed Mater Res 1991; 25: 1211–1229.
Geliş Tarihi : 29.07.2010
Kabul Tarihi : 20.12.2010
Received Date : 29 July 2010
Accepted Date : 20 December 2010
İLETİŞİM ADRESİ
Dr. Onur GEÇKİLİ
İstanbul Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Protetik Diş Tedavisi Anabilim Dalı Total Protezler Bilim Dalı, 2. kat, Çapa 34390 İstanbul
Tel.: +90 212 414 20 20 (30256) FAX: +90 212 535 25 85 E-mail: [email protected]

Download Report