نقش فناوری نانو در موفقیت ایمپلنت های دندانی

ایمپلنت های دندانی عموماً در جراحی های دندانی برای احیاء دندان های طبیعی استفاده می شوند. یکی از چالش ها در روند کاشت ایمپلنت ها دستیابی به اسئواینتگریشن و حفظ آن و نیز پیوند اپیتلیال بافت لثه ای اطراف و ایمپلنت است. پیوند عمیق بافت های لثه با گردن ایمپلنت های دندانی می تواند از ایجاد اجتماعات باکتریایی که منجر به بروز پری- ایمپلنتایتیس می شوند پیشگیری نماید، در حالی که پیوند مستقیم استخوان می تواند تثبیت بیومکانیکی ریشه های مصنوعی دندان ها را تضمین کند.

موفقیت بالینی ایمپلنت های دندانی در دراز مدت به اسئواینتگریشن (جوش خوردن ایمپلنت با استخوان پیرامون خود) اولیه آنها مرتبط است. در این مقاله قصد داریم به فعل و انفعالات مختلفی بپردازیم که بین مایعات، سلول ها، و بافت های بیولوژیکی و سطوح ایمپلنت ها صورت می گیرد. بلافاصله پس از کاشت ایمپلنت، ایمپلنت ها با پروتئین ها و پلاکت های خون تماس پیدا می کنند. میزان تفاوت سلول های بنیادی مزانشیمی تعیین کننده بهبود بافت های اطراف ایمپلنت خواهد بود. برای تثبیت بیومکانیکی ایمپلنت در استخوان به جای فیبروز بافت، تماس مستقیم ایمپلنت و استخوان جزء مطلوب ترین حالات محسوب می شود. مشخصه های سطح مانند ویژگی های شیمیایی و سختی آن، در این فعل و انفعالات بیولوژیکی نقش تعیین کننده دارند.

ویژگی های فیزیکی- شیمیایی در حد نانو می توانند بیشترین کنترل را روی جذب پروتئین و نیز چسبندگی و تفکیک سلول ها ایفا کنند. روز به روز بیشتر از فناوری نانو برای ایجاد تغییرات در سطوح ایمپلنت های دندانی استفاده می شود. رویکرد دیگر برای بهبود اسئواینتگریشن استفاده از یک لایه نازک فسفات کلسیم (CaP) است. نانو کریستال های زیست فعال که روی ایمپلنت های تیتانیومی اعمال می شوند قابل جذب هستند و شبیه تأثیر متقابل و بهبود استخوان عمل می کنند. سطوح نانومتر- کنترل شده آتی ممکن است در نهایت ماهیت بافت های اطراف ایمپلنت را هدایت کنند و نرخ موفقیت بالینی آنها را بهبود ببخشند.

فناوری نانو در موفقیت ایمپلنت های دندانی

اتصال استخوان به ایمپلنت (اسئواینتگریشن)

نخستین مرحله اسئواینتگریشن ایمپلنت های دندانی “ثبات اولیه” نامیده می شود و به ثبات مکانیکی، طرح ایمپلنت ها، و ساختار استخوان مربوط می شود. پیوند اولیه به مرور زمان و به نفع ثبات ثانویه کاهش می یابد، که مشخصه ویژه آن پیوند بیومکانیکی در سطح تماس بافت استخوان و سطح ایمپلنت است. بین ثبات مکانیکی اولیه و بیولوژیکی ثانویه، کاهش ثبات ایمپلنت قابل مشاهده است. در تعدادی از مطالعات تلاش شده است اسئواینتگریشن ایمپلنت ها با ایجاد تغییراتی در سطح ایمپلنت افزایش داده شود. هدف این کار ارائه ایمپلنت های فلزی با سطحی دارای ویژگی های بیولوژیکی است که جذب پروتئین، چسبندگی و تفکیک سلول ها، و انسجام بافت را افزایش دهند.

این ویژگی های بیولوژیکی به ترکیبات شیمیایی، رطوبت پذیری، و زبری سطح ایمپلنت های فلزی مربوط می شوند. با این حال، کنترل این ویژگی های سطح در سطوح پروتئین و سلول ها، و در نتیجه در محدوده نانومتر، برای محققان و تولید کنندگان ایمپلنت های دندانی یک چالش باقی می ماند.

فناوری نانو در موفقیت ایمپلنت های دندانی

نقش فناوری نانو در تولید ایمپلنت های دندانی

فناوری نانو قادر به تولید ایمپلنت با سطوحی است که توپوگرافی و ویژگی های شیمیایی آنها کنترل شده است و به درک فعل و انفعالات بیولوژیک و تولید ایمپلنت هایی با سطوح جدید کمک می کند که ویژگی های پیوند آن با بافت قابل پیش بینی است. روی سطوح ایمپلنت های دندانی، روش های عمل آوری متعددی انجام می شود که برگرفته از صنعت الکترونیک هستند، از جمله لیتوگرافی، کاشت یونی ایمپلنت، آندی سازی، و درمان های پلاسمای رادیو فرکانسی، تا بتوان ویژگی های کنترل شده ای در مقیاس نانومتر بوجود آورد.

ممکن است این سطوح در شرایط آزمایشگاهی، با استفاده از تست های بیولوژیکی دقیق سنجیده شوند. برای نمونه، جذب خاص پروتئین، چسبندگی سلول ها، و تفکیک سلول های بنیادی باید در رابطه با ویژگی های سطح مطالعه شوند. این رویکرد می تواند سطح ایده آل برای واکنش های بیولوژیکی خاص را تعریف کند. پس از بررسی ها در شرایط آزمایشگاهی، سطوحی که دارای ویژگی نانو هستند، در نمونه های حیوانی مورد بررسی قرار می گیرند تا به این فرضیه اعتبار ببخشند.

فناوری های پوشش دهی جدیدی برای اعمال هیدروکسی آپاتیت و فسفات های کلسیم (CaP)، مواد معدنی استخوان، روی سطح ایمپلنت ابداع شده اند. تعدادی از مطالعات نشان داده اند که پوشش های CaP برای ایمپلنت های دندانی سطوحی با قابلیت اسئواینتگریشن فراهم می آورند. پس از کاشت ایمپلنت، انحلال پذیری پوشش های CaP در قسمت های اطراف ایمپلنت ها موجب افزایش استحکام یونی و اشباع خون می شود که منجر به رسوب نانو کریستال های آپاتیت بیولوژیک روی سطح ایمپلنت می شود.

لایه آپاتیت بیولوژیک دارای پروتئین است و موجب افزایش چسبندگی سلول های استئوپروژنیتور osteoprogenitor می شود که ماتریکس خارج سلولی بافت استخوانی را تولید می کنند. بعلاوه، نشان داده شده است که استئوکلاست ها، سلول های جذب کننده استخوان، قادرند از روش های تخمیرهای حل شدنی و حفره های جذب ایجاد شده روی سطوح روکش دار، پوشش های CaP را از ماده ای عالی به ماده ای ساده تبدیل کنند. در نهایت، وجود پوشش CaP روی فلزات، در مقایسه با سطوح پوشیده از نانو، با باندینگ مستقیم استخوان، بیشتر موجب تحریک اسئواینتگریشن اولیه ایمپلنت می شود.