Biokompatybilność tytanu oraz jego stopów wykorzystywanych w stomatologii

Transkrypt

1 prace poglądowe Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1, ISSN X Copyright by Wroclaw Medical University and Polish Dental Society Krzysztof Makuch, Ryszard Koczorowski Biokompatybilność tytanu oraz jego stopów wykorzystywanych w stomatologii Biocompatibility of Titanium and Its Alloys Used in Dentistry Klinika Gerostomatologii Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu Streszczenie Szeroko stosowane współcześnie biomateriały, w tym tytan i jego stopy, wykazują wiele cech i właściwości fizykochemicznych, które determinują sposób ich wykorzystania. Znany ze swojej dużej biokompatybilności, odporności na korozję i niewielkiej alergizacji tytan występuje w kilku postaciach (czterech klasach czystego tytanu oraz w związkach z innymi metalami) o odmiennej charakterystyce. Wiedza o właściwościach czystego tytanu i jego stopach, nowe dane z zakresu korozji oraz coraz częstsze doniesienia o przypadkach alergii na ten pierwiastek, wynikające z powszechności stosowania implantów tytanowych w medycynie, pozwolą klinicystom mieć świadomość różnej reakcji organizmu na ten powszechnie uznawany za idealny alloplastyczny materiał. Odmiany czystego tytanu charakteryzują się większą biokompatybilnością przy mniejszej wytrzymałości i elastyczności, w przypadku stopów sytuacja przedstawia się natomiast odwrotnie. Polepszenie właściwości mechanicznych czystego tytanu wydaje się być dominującym trendem określającym materiały komercyjnie stosowane w implantologii. Wykazano, na podstawie przeglądu piśmiennictwa, korelację niepowodzenia leczenia implantologicznego z liczbą i jakością uwalnianych w wyniku korozji związków oraz przypadki występowania nadwrażliwości na tytan typu czwartego o mechanizmie reakcji podobnym do alergii na nikiel. Podkreślono przydatność dla celów stomatologicznych testów immunologicznych, np. MELISA, jako skutecznej metody określania wrażliwości na tytan, wykazując jednocześnie, iż powszechnie stosowane w przypadkach alergii na inne metale testy skórne, nie są wiarygodnym sposobem detekcji (Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1, 81 88). Słowa kluczowe: tytan, stopy tytanu, implanty, alergia, korozja, test MELISA. Abstract The widely used biomaterials, including titanium and its alloys, manifest a range of physicochemical properties which determine the way they are exploited. Titanium, known for its great biocompatibility, resistance to corrosion and low allergic action, occurs in several forms (four classes of pure titanium and compounds with other metals) of varied characteristics. The knowledge of the properties of pure titanium and its alloys, new data regarding corrosion as well as more and more frequent reports on allergy cases resulting from the common use of titanium implants allow clinicists to be aware of the different reactions of patients to this alloplastic material generally considered ideal. The forms of pure titanium are characterized by greater biocompatibility and less resistance and elasticity, while in the case of alloys the situation is reverse. The improvement of mechanical properties of pure titanium seems to be a dominating trend defining commercial materials used in implantology. A correlation of implantological treatment failure with the quantity and quality of the compounds released as a result of corrosion has been demonstrated, on the basis of the literature review, in addition to cases of oversensitivity to type four titanium whose reaction mechanism is similar to nickel allergy. The article emphasizes the relevance of immunological tests, such as the MELISA test, to dental prosthetics as an effective way of determining sensitivity to titanium, proving that the skin tests commonly used in cases of allergy to other metals are not a reliable detection method (Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1, 81 88). Key words: titanium, titanium alloys, implants, allergy, corrosion, MELISA test. Bliższe poznanie właściwości biologicznych i fizykochemicznych tytanu spowodowało znaczny przełom w biomedycynie. Dzięki obserwowanej klinicznie dobrej biotolerancji (biozgodności) i osteointegracji tytan i jego stopy są wykorzystywane do produkcji licz-

2 82 K. Makuch, R. Koczorowski nych elementów przydatnych w różnych gałęziach medycyny. Pod względem częstotliwości występowania w skorupie ziemskiej tytan jest czwartym metalem po żelazie (Fe), glinie (Al) i magnezie (Mg). Ulega przemianie alotropowej w temperaturze 882 C. Poniżej tej temperatury występuje jako α-ti o sieci heksagonalnej, a powyżej jako β-ti o sieci regularnej przestrzennie centrowanej, która ma lepsze właściwości plastyczne i dlatego nadaje się do obróbki mechanicznej. Tytan i jego stopy charakteryzują się dużą wytrzymałością (do 1800 MPa) w odniesieniu do ciężaru właściwego, dobrą odpornością korozyjną oraz żaroodpornością (do 800 C), szczególnie w środkach utleniających. Wynika to z tego, że w atmosferze utleniającej części ze stopów tytanowych pokrywają się warstewką tlenku (TiO 2 ), a niektórzy wykazali, że w skład pasywnej warstwy tlenkowej może wchodzić także podtlenek tytanu. Reaktywność ciekłego tytanu z tlenem, azotem i wodorem stwarza trudności metalurgiczne. Z uwagi na korzystne właściwości fizyczne i chemiczne tytan znalazł zastosowanie w przemyśle, medycynie oraz takich specjalnościach stomatologicznych, jak: chirurgia szczękowa, implantologia, endodoncja, ortodoncja i protetyka stomatologiczna [1 7]. Stopy niklowo-tytanowe (Nitinol) posiadające pamięć kształtu (po dostarczeniu energii np. w temperaturze ludzkiego ciała wracają do uprzednio zapamiętanego kształtu) są wykorzystywane jako łuki ortodontyczne, klamry chirurgiczne, stenty przywracające drożność naczyń krwionośnych, jelit, przewodów żółciowych i dróg moczowych oraz protezy naczyniowe [6, 8, 9]. Materiały alloplastyczne mogą oddziaływać na kontaktujące się z nimi tkanki, wywołując różne reakcje toksyczne lub zapalne. Reakcje na tytan obserwowano najczęściej w przypadku protez biodra, stymulatorów serca, w klamrach i spinkach chirurgicznych oraz osteosyntezach. W stomatologii tytan początkowo stosowano głównie w formie gotowych fabrykatów, takich jak: wszczepy, ćwieki kanałowe i okołomiazgowe. Szybki rozwój technologii otworzył możliwość wykonywania z tytanu w warunkach laboratoryjnych prawie wszystkich konstrukcji protetycznych, takich jak: wkłady i nakłady, korony i mosty licowane, szkielety protez częściowych, korony teleskopowe, mezo- i suprastruktury konstrukcji wszczepowych [1, 9, 10]. Wszechstronne zastosowanie tytanu w medycynie i stomatologii zawdzięcza się w dużym stopniu odkryciu w 1965 r. przez profesora Branemarka zdolności jego integracji z tkanką kostną, czyli tzw. osteointegracji [11, 12]. Dzięki unikatowym właściwościom tytan sprzyja kontaktowemu nawarstwianiu się kości, czyli osteogenezie kontaktowej. W obrazie histologicznym wgajanie się wszczepów tytanowych przebiega w kości podobnie jak naprawa rany kostnej, czasem ze zmodyfikowaną nieznaczną reakcją zapalną na ciało obce. Zjawisko to we współczesnej stomatologii zostało wykorzystane do odbudowy różnych braków zębowych poprzez zastosowanie tytanowych wszczepów śródkostnych jako filarów różnego typu protez [6, 13]. Liczba wszczepów zarówno w Polsce, jak i w innych krajach zwiększa się proporcjonalnie do zamożności społeczeństwa i liczby stomatologów przeprowadzających zabiegi implantacji, co skutkuje wielką liczbą obserwacji klinicznych, w tym rzadkimi opisami zróżnicowanych reakcji na tytan i jego stopy. O sukcesie w implantologii decyduje osteolub osseointegracja, czyli bezpośrednie strukturalne i funkcjonalne połączenie między kością a powierzchnią obciążonego implantu. Materiały, takie jak tytan mogą, podobnie jak inne materiały alloplastyczne, wywoływać różne reakcje obronne, włącznie z odrzuceniem wszczepu. Takie reakcje wydają się przebiegać jednak zdecydowanie mniej ostro i intensywnie niż w przypadkach przeszczepów. Materiał jest uznawany za biokompatybilny wówczas, gdy nie wywołuje reakcji patologicznych w tkankach, nie wydziela żadnych substancji dezintegracyjnych, a w przypadku implantów pozwala na narastanie kości bezpośrednio na ich powierzchni śródkostnej [2, 4, 12]. Za zjawisko osteointegracji odpowiada wiele czynników związanych zarówno z użytym materiałem, techniką zabiegową, a często także stanem otaczających wszczep tkanek [14 16]. Budowa implantów, ich kształt, dobór długości i szerokości, stabilizacja pierwotna, a przede wszystkim rodzaj powierzchni śródkostnej odgrywają także istotną rolę w procesie integracji i mają wpływ na czas ich użyteczności [17 22]. Rozwój technik rozwijających powierzchnię części śródkostnej wszczepu umożliwia lepszą proliferację osteoblastów i opłaszczenie implantu przez kość poprawiając zarówno stabilizację pierwotną, jak i wtórną [8, 11, 20, 22, 23]. Rodzaj materiału użytego na implanty oraz duża odporność na korozję znacznie warunkuje wieloletni sukces implantoprotetyczny a tym samym protetyczny komfort użytkowy [3, 24, 25]. Do metali mających najkorzystniejsze powinowactwo do tkanek (metale bierne) należą tantal, niob i tytan. Początkowo uważano, że ten ostatni jest odporny na korozję dzięki powierzchownej warstwie tlenków, które tworzą się na nim prawie natychmiast. Wykazano, że mimo pasywnego działania warstwy tlenków pokrywających implant, w jamie ustnej może zachodzić elektro-

3 Biokompatybilność tytanu oraz jego stopów wykorzystywanych w stomatologii 83 chemiczna i galwaniczna korozja, a tym samym uwalnianie jonów tytanu do otaczających tkanek. Sprzyjają temu reakcje z płynami ustrojowymi oraz ich solami, tworząc fosforany oraz zawierające wapń grupy wodorotlenowe. Tytan wykorzystywany na implanty występuje w formie czystej (cp commercially pure) lub w formie stopów z aluminium i wanadem (np. Titanaloy ), jednak nawet ten pierwszy rodzaj zawiera niewielkie ilości takich pierwiastków, jak tlen, azot, węgiel, wodór. Tlen, którego jest najwięcej, ma istotny wpływ na właściwości czystego tytanu. W zależności od stopnia zawartości tego pierwiastka podzielono go na cztery klasy [3, 9, 26, 27] (tab. 1). Międzynarodowy standard ISO (1999) oraz amerykański ASTM F 67 wyznaczają właściwości chemiczne i mechaniczne czystego tytanu jako materiału implantacyjnego [3, 27]. Tytan na rynku jest dostępny w sześciu postaciach, wliczając cztery stopnie czystego tytanu i dwa stopy, z których są wykonywane implanty. Czysty tytan klasy I (cp I), czysty tytan klasy II (cp II), czysty tytan klasy III (cp III), czysty tytan klasy IV (cp IV), Ti 6 V i Ti 6 V (ELI extra low interstitial) są zróżnicowane w zależności od właściwości fizycznych i mechanicznych (tab. 2) Tabela 1. Skład chemiczny klas czystego tytanu (CP) oraz stopów Ti 6 V (%) (cyt. wg 3) Table 1. Chemical composition of the classes of pure titanium and its alloys Ti 6 V (%) (acc. 3) Cp Klasa (Grade) I Cp Klasa (Grade) II Cp Klasa (Grade) III Cp Klasa (Grade) IV Ti 6 V Ti 6 V ELI N 0,03 0,03 0,03 0,03 0,05 0,05 C 0,10 0,10 0,10 0,10 0,08 0,08 H 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,012 Fe 0,02 0,03 0,03 0,05 0,30 0,10 O 0,18 0,25 0,35 0,40 0,20 0,13 Al 5,50 6,75 5,50 6,50 V 3,50 4,50 3,50 4,50 Ti Tabela 2. Zestawienie niektórych właściwości mechanicznych wybranych materiałów stosowanych w implantologii według ASTM i ludzkich tkanek twardych (cyt. wg 3) Table 2. Specification of some mechanical properties of selected materials used in implantology in accordance with ASTM (acc. 3) Materiał (Material) Moduł sprężystości (Young s modulus) GPa Wytrzymałość na rozciąganie (Ultimate tensile strength) MPa Granica wytrzymałości (Yeld strength) MPa Wydłużenie (Elongation) (%) Gęstość (Density) g/cm³ Cp I Ti ,5 Cp II Ti ,5 Cp III Ti ,5 Cp IV Ti ,5 Ti6Al4V ELI ,4 Ti6Al4V ,4 Co-Cr-Mo ,5 Stal 316 L ,9 Kość (Bone) bd 1 0,7 Zębina (Dentine) 18,3 52 bd 0 2,2 Szkliwo (Enamel) bd 0 3

4 84 K. Makuch, R. Koczorowski [3, 27]. Obiecujący pod względem właściwości fizycznych oraz biokompatybilności jest nowy stop z niobem Ti 6 Al 7 Nb niezawierający toksycznych jonów wanadu [8, 28, 29]. Większość obecnie produkowanych wszczepów dentystycznych dostępnych na polskim rynku jest produkowana z czystego tytanu (cp) klasy IV (np. Osteoplant, Neoss, ITI Straumann, BEGO-Semados ), często poddanego specjalnie ukierunkowanej obróbce technologicznej w celu zwiększenia wytrzymałości (np. formowany na zimno cp IV- SKY czy cp IV MTA 009 Nobel Biocare ). Tytan klasy I, II, lub III jest obecnie używany rzadko, przede wszystkim z powodu małej wytrzymałości mechanicznej. Jednym z najczęściej stosowanych materiałów tytanowych jest stop α β Ti 6 V zawierający 6% glinu (Al) i 4% wanadu (V). Stanowi dobrą kompozycję takich właściwości, jak odporność na korozję, wytrzymałość i elastyczność [8]. Balfour wykazał, że implanty z tego stopu charakteryzują się lepszą stabilnością strukturalną niż wykonane z czystego tytanu i mogą podlegać większym obciążeniom [cyt. wg 8]. Wielu producentów wykorzystuje ten stop (głównie w postaci ELI), do wykonania narażonych na siły zgryzowe elementów łącznikowych wszczepów, rzadziej do produkcji całych implantów czy ich części śródkostnej (system ADIN ). Często jest określany również jako tytan klasy V, co wprowadza w błąd, jakoby był to czysty tytan, a nie jego stop. Współzależność biokompatybilności i dużej wytrzymałości mechanicznej wszczepów jest głównym kierunkiem badań i rozwoju technologicznego we współczesnej stomatologii. Wytrzymałość i elastyczność determinują użycie danego materiału odpowiednio do sytuacji klinicznej, uwzględniając np. warunki zwarciowo-zgryzowe, parafunkcje i dobór parametrów wszczepu (długość, średnica, kształt) [3]. Zdecydowanie lepszym materiałem uwzględniającym te parametry wydaje się Ti 6 V, a nieco gorszym czysty tytan klasy IV. Brak procesów korozyjnych jest uważany za jeden z najważniejszych czynników odpowiedzialnych za osteointegrację i biozgodność materiałów stosowanych w implantologii [8, 17, 30 35]. Tytan, choć uważany za materiał biozgodny, również może podlegać zjawiskom chemicznym, jednakże w znacznie mniejszym stopniu niż inne stosowane w medycynie metale. Spośród dwóch typów korozji (korozja chemiczna sucha i korozja elektrochemiczna mokra) ta ostatnia wymaga obecności wody lub innego płynnego elektrolitu i stąd jest bardziej istotna w przypadku materiałów stosowanych w stomatologii [30, 32, 36]. Materiały tytanowe wykazują różną aktywność korozyjną w zależności od składu chemicznego i ph środowiska, w którym się znajdują [35, 37 40]. Wielu autorów uważa, że współistnienie korozji, naprężeń oraz obecność bakterii wpływa na niepowodzenie w leczeniu implantologicznym [14, 21, 41]. Badania in vitro i in vivo wykazały, że czysty tytan ma zdecydowanie większą odporność korozyjną i grubszą warstwę pasywacyjną (TiO2) niż jego stopy [8, 3, 30, 32, 34, 37, 42 44]. Dlatego w przypadku stopu Ti 6 V istnieje prawdopodobieństwo, że zarówno jony Ti, jak i jony toksycznych dla organizmu metali glinu i wanadu mogą uwalniać się do tkanek [8]. Wielu autorów jest zwolennikami stosowania wszczepów śródkostnych wykonanych wyłącznie z czystego tytanu [34]. Niektórzy wykazują, że obecność makrofagów w przypadku okołowszczepowej reakcji zapalnej (periimplantitis) jest powiązana z korozją oraz prowadzi do utraty wszczepu, a jony tytanu hamują wzrost hydroksyapatytów [15, 16, 45]. Zasadne jest więc stosowanie implantów wykonanych z materiału o maksymalnej biokompatybilności, wysokiej odporności na korozję przy zachowanej dużej wytrzymałości i elastyczności. Obecnie producenci starają się zwiększyć procentowy udział czystego tytanu klasy IV, który po odpowiedniej obróbce nie będzie obniżał parametrów fizycznych stopów, zachowując dużą biozgodność i odporność na korozję. Potencjalnie niekorzystnym zjawiskiem powiązanym z obecnością implantów metalowych są odczyny alergiczne wynikające z procesów korozyjnych i uwalniania się jonów. Najczęściej uczulającymi metalami spotykanymi w praktyce ogólnomedycznej i stomatologicznej są nikiel, chrom i kobalt [36, 46, 47]. W ciągu ponad 40 lat pojawiły się nieliczne opisy przypadków sugerujące uboczne reakcje po zastosowaniu wszczepów, w tym też wykonanych z czystego tytanu [6, 4, 48 51]. W większości przypadków były to odczyny w postaci metaloz, często mające postać wyprysków, rumieni, świądu w rejonie wszczepu [6, 8, 52]. Reakcje alergiczne typu późnego na protezy metalowe przebiegają w postaci zapalenia kości lub szpiku bez jakichkolwiek zmian skórnych. Większość tych zjawisk zaobserwowano w przypadku implantów ortopedycznych w wyniku kontaktu z alergenami niklu, chromu i kobaltu, rzadziej natomiast w przypadku tytanu [8, 27, 46, 50]. Istnieje obawa, że problem ten w dobie coraz powszechniej występujących reakcji alergicznych może również dotyczyć tytanowych wszczepów śródkostnych stosowanych w stomatologii. W większości przypadków objawy alergiczne powodują przykre, długofalowe skutki w postaci zmian skórnych, które ustępują po usunięciu alergenu, uważa się jednak, iż odczyn może być na tyle poważny, że wywołuje komplikacje z odrzuceniem wszczepu włącznie [50, 53].

5 Biokompatybilność tytanu oraz jego stopów wykorzystywanych w stomatologii 85 Podobnie jak w przypadku zabiegów ortopedycznych, u pacjentów leczonych stomatologicznie po implantacji śródkostnej odnotowywano reakcje skórne. U pacjentki bezzębnej z dobrymi wynikami ogólnymi obserwowano po implantacji 2 wszczepów stomatologicznych występowanie silnej reakcji alergicznej w postaci egzemy [54]. Zmiany na skórze i błonie śluzowej ustąpiły całkowicie krótko po usunięciu wszczepów tytanowych. Być może sugerowana nadwrażliwość na tytan jest w istocie reakcją organizmu na śladowe ilości innych metali, takich jak nikiel, kobalt, pallad, gdyż nierzadko wszczepy deklarowane jako czysto tytanowe zawierają w składzie niewielkie domieszki tych metali [7, 55]. Nie ma natomiast naukowo udowodnionego mechanizmu powstania reakcji alergicznych na tytan [6, 56]. Teoretycznie wskazuje się na mechaniczne, chemiczne, toksyczne reakcje wyzwalające reakcje układu odpornościowego typu autoimmunizacji lub alergii na skutek ogólnych lub miejscowych zaburzeń odporności, jak i z właściwości materiału implantowanego, który może podlegać różnym zmianom fizykochemicznym (np. pod wpływem środowiska), a tym samym i reakcja na niego może się zmienić. Jeśli chodzi o alergię na tytan i jego związki, to sugeruje się, iż uwalniane cząstki/jony jako hapteny łączą się z białkami tkanki i mogą indukować IgE zależną alergię. Zjawisko to jednak do chwili obecnej nie zostało potwierdzone [57]. Ryc. 2. Jony metalu wnikają do wnętrza komórki APC, łącząc się z białkami wewnątrzkomórkowymi i po rozłożeniu w endosomach są przedstawione w kontekście MHC I limfocytom Tc (CD 8+) via TCR: H jon metalu (hapten), B białko wewnątrzkomórkowe, MHC I kompleks zgodności tkankowej klasy I, TCR receptor limfocytów T, CD 8+ limfocyt Tc (cyt. wg 13) Fig. 2. Metal ions enter the APC cell, mix with intracellular proteins and, after decomposition in endosomes, are presented to Tc (CD 8+) via TCR lymphocytes in the MHC I context: H metal ion (hapten), B intracellular protein, MHC I class I tissue compatibility complex, TCR lymphocyte T receptor, CD 8+ Tc lymphocyte (acc. 13) Ryc. 3. Jony metalu aktywują limfocyty T łącząc się bezpośrednio z MHC komórki prezentującej antygen oraz TCR limfocytu T, podobnie jak to się dzieje w przypadku superantygenów: H jon metalu (hapten), MHC kompleks zgodności tkankowej, TCR receptor limfocytów T (cyt. wg 13) Fig. 3. Metal ions activate lymphocytes T, directly mixing with MHC of the cell presenting an antigen and TCR of lymphocyte T, similarly to the case of superantigens: H metal Ion (hapten), MHC tissue compatibility complex, TCR lymphocyte T receptor (acc. 13) Ryc. 1. Mechanizm reakcji alergicznej na metale. Jony metalu łączą się z białkami pozakomórkowymi, wnikając do komórki prezentującej antygen (APC) i są prezentowane limfocytom Th (CD4+) via TCR: H jon metalu (hapten), B białko pozakomórkowe, MHC II kompleks zgodności tkankowej klasy II, TCR receptor limfocytów T, CD4+ limfocyt Th (cyt. wg 13) Fig. 1. Mechanism of allergic reaction to metals. Metal ions mix with extracellular proteins, entering the cell presenting an antigen (APC) and are presented to lymphocytes Th (CD4+) via TCR: H metal ion (hapten), B extracellular protein, MHC II class II tissue compatibility complex, TCR lymphocyte T receptor, CD 4+ lymphocyte Th (acc. 13) Uważa się, że tytan może alergizować, podobnie jak inne metale, np. nikiel przez swoiste uwrażliwienie limfocytów T, wywołując IV typ nadwrażliwości. Do zjawiska tego może dochodzić w różny sposób: 1) jony metalu łączą się z białkami pozakomórkowymi, wnikając do komórki prezentującej antygen (APC) i są prezentowane limfocytom Th (CD4+) via TCR (ryc. 1), 2) jony metalu wnikają do wnętrza komórki APC, łączą się z białkami wewnątrzkomórkowymi i po rozłożeniu w endosomach są prezentowane w kontekście MHC I limfocytom Tc (CD 8+) via TCR (ryc. 2), 3) jony metalu aktywują limfocyty T, łącząc się bezpośrednio z MHC komórki prezentującej

6 86 K. Makuch, R. Koczorowski antygen oraz TCR limfocytu T, podobnie jak to się dzieje w przypadku superantygenów (ryc. 3) [6, 13, 56 59]. Problemy z diagnozowaniem tej szczególnej alergii są związane z brakiem swoistych testów. Często stosowany w innych rodzajach alergii test płatkowy nie jest odpowiedni w przypadku tytanu i potwierdza się tylko w około 20% rzeczywiście dodatnich reakcji [46, 50, 51, 53, 60]. Materiał diagnostyczny słabo przenika w głąb skóry i nie daje odpowiedzi komórkowej, która jest spotykana przy innych alergizujących materiałach stomatologicznych. Reakcja immunologiczna jest związana często z produktami korozji implantu niewystępującymi w tej formie w teście. Odpowiedniejszym testem wydaje się diagnoza in vitro próbki krwi przez immunologiczny test transformacji blastycznej limfocytów (LTT Lymfocyte Transformat Test). Modyfikacja testu MELISA (Memory Lymphocyte ImmunoStimulation Assay) ocenia zdolność transformacji blastycznej limfocytów (proliferacji limfocytów) i test zahamowania ich migracji pod wpływem czynnika inicjującego, jakim mogą być metale [4, 6, 7, 50, 61]. Przeprowadzone na szeroką skalę badania z zastosowaniem testu MELISA zarówno dla alergenów skórnych, jak i nieskórnych udowodniły, że nadwrażliwość na metale w krajach rozwiniętych jest częsta, związki tytanu znajdowały się także wśród alergenów metalicznych [7, 50, 55, 61]. Valentine- -Thon et al. testując 700 pacjentów, wykazali w 4,2% przypadków reakcję na tlenek tytanu [cyt. wg 59]. Odnotowali korelację objawów klinicznych z wynikami testu MELISA, a usunięcie materiału tytanowego powodowało ustąpienie objawów klinicznych. Müller i Valentine-Thon [50] w innych badaniach wśród 56 testowanych pacjentów odnotowali w 37,5% wynik pozytywny. Stwierdzono, iż tytan może wpływać na istotną klinicznie nadwrażliwość ujawnioną u pacjentów poddanych oddziaływaniu protez dentystycznych i wszczepów śródkostnych. Obecnie uważa się, że test ten jest najbardziej użyteczny, powtarzalny i wiarygodny do identyfikacji i monitorowania wrażliwości na metal u osób wykazujących objawy uczuleniowe. Podsumowanie Alergia na tytan jest nadal zjawiskiem rzadkim, a jego właściwości sprawiają, że jest wysoce biozgodnym materiałem, który ma coraz nowsze zastosowania w medycynie i stomatologii, pod warunkiem że nie zawiera innych metali pojawiających się w śladowych ilościach w wyniku procesów przetwarzania. Doniesienia o niekorzystnym oddziaływaniu tytanu na organizm ludzki nie pozwalają definitywnie wykluczać reakcji kontaktowej otaczających tkanek na tytan. Obecnie brakuje wystandaryzowanych, swoistych i prostych testów diagnostycznych dla alergii na ten metal. Piśmiennictwo [1] Dutkiewicz J., Maziarz W., Kuśnierz J., Jaworska L.: Nanokrystaliczny tytan i jego stopy wytwarzanie i własności. Inż. Stomat. Biomat. 2007, 4, 1, 2 6. [2] Lijian Z., Ti-Sheng C., Wei W., Lei C.: Study of commercially pure titanium implants bone integration mechanism. Eur. J. Plast. Surg. 2000, 23, [3] McCracken M.: Dental implant materials: commercially pure titanium and titanium alloys. J. Prosthod. 1999, 8, [4] Pryliński M., Limanowska-Shaw H.: Właściwości tytanu i problem nadwrażliwości na ten metal. Implantoprotetyka 2007, 7, 4, [5] Roberts H.W., Berzins D.W., Moore B.K., Charlton D.G.: Metal-ceramic alloys in dentistry: a review. J. Prosthod. 2009, 18, [6] Rusinek B., Stobiecka A., Obtułowicz K.: Alergia na tytan i implanty. Alergol. Immunol. 2008, 1, 5, 5 7. [7] Stejskal V.D.M., Danersund A., Lindvall A., Hudecek R., Nordman V., Yaqob A., Mayer W., Bieger W., Lindh U.: Metal-specific lymphocytes: biomarkers of sensitivity in man. Neuroendocrin. Let. 1999, 20, [8] Singh R., Dahotre N.B.: Corrosion degradation and prevention by surface modification of biometallic materials. J. Mater. Sci. Mater Med. 2007, 18, [9] Orlicki R., Kłaptocz B.: Tytan i jego stopy właściwości, zastosowanie w stomatologii oraz sposoby przetwarzania. Inżyn. Stomat. Biomat. 2003, 1, 3 8. [10] Berg E.: Dentists opinions on aspects of cast titanium restorations. J. Dent. 1997, 25, [11] Li J., Liao H., Fartash B., Hermanssoni L., Johnssont T.: Surface-dimpled commercially pure titanium implant and bone ingrowth. Biomaterials 1997, 18, [12] Brandt H.H.: Materiały implantacyjne. W: Wprowadzenie do implantologii. Red.: Kryst L., Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław 1998, [13] Czarnobilska E., Obtułowicz K., Wsołek K., Piętowska J., Śpiewak R.: Mechanizmy alergii na nikiel. Przegl. Lek. 2007, 64, [14] Ferreira S.B., Figueiredo C.M., Almeida A.L., Assis G.F., Dionísio T.J., Santos C.F.: Clinical, histological, and microbiological findings in peri-implant disease: a pilot study. Implant Dent. 2009, 18,

7 Biokompatybilność tytanu oraz jego stopów wykorzystywanych w stomatologii 87 [15] Olmedo D., Fernández M.M., Guglielmotti M.B., Cabrini R.L.: Macrophages related to dental implant failure. Implant Dent. 2003, 12, [16] Olmedo D.G., Michanié E., Olvi L., Santini-Araujo E., Cabrini R.L.: Malignant fibrous histiocytoma associated with coxofemoralarthrodesis. Tumori 2007, 93, [17] Chen G., Wen X., Zhang N.: Corrosion resistance and ion dissolution of titanium with different surface microroughness. Biomed. Mater. Eng. 1998, 8, [18] Paschoal A.L., Vanâncio E.C., de Campos Franceschini Canale L., da Silva O.L, Huerta-Vilca D., de Jesus Motheo A.: Metallic biomaterials TiN-coated: corrosion analysis and biocompatibility. Artif. Organs. 2003, 27, [19] Stenport V.F., Johansson C.B.: Evaluations of bone tissue integration to pure and alloyed titanium implants. Clin. Implant. Dent. Relat. Res. 2008, 10, [20] Shan-Hui H., Bai-Shuan L., Wen-Hung L., Heng-Chieh Ch., Shih-Ching H., Shih-Shyong Ch.: Characterization and biocompatibility of a titanium dental implant with a laser irradiated and dual-acid etched surface. Biomed. Mater. Eng. 2007, 17, [21] Shibli J.A., Marcantonio E., d Avila S., Guastaldi A.C., Marcantonio E.: Analysis of failed commercially pure titanium dental implants: A scanning electron microscopy and energy-dispersive spectrometer x-ray study. J. Periodontol. 2005, 76, [22] Scharnweber D., Beutner R., Robler S., Worch H.: Electrochemical behavior of titanium-based materials are there relations to biocompatibility. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2002, 13, [23] Koller G., Cook R.J., Thompson I.D., Watson T.F., Di Silvio L.: Surface modification of titanium implants using bioactive glasses with air abrasion Technologies. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2007, 18, [24] Aparicio C., Gila F.J., Fonseca C., Barbosa M., Planell J.A.: Corrosion behaviour of commercially pure titanium shot blasted with different materials and sizes of shot particles for dental implant applications. Biomaterials 2003, 24, [25] Gil F.J., Planell J.A., Padros A., Aparicio C.: The effect of shot blasting and heat treatment on the fatigue behavior of titanium for dental implant applications. Dent. Mater. 2007, 23, [26] Ada Council On Scientific Affairs: Titanium applications in dentistry. J. Am. Dent. Assoc. 2003, 134, [27] Pohler O.E.M.: Unalloyed titanium for implants in bone surgery. Injury Int. J. Care Injured. 2000, 31, [28] Fathi M.H., Mortazavi V.: Tantalum, niobium and titanium coatings for biocompatibility. Improvement of dental implants. Dent. Res. J. 2007, 4, 2, [29] Srimaneeponga V., Yoneyamab T., Kobayashic E., Doid H., Hanawad T.: Comparative study on torsional strength, ductility and fracture characteristics of laser-welded α+β Ti-6Al-7Nb alloy, CP Titanium and Co Cr alloy dental castings. Dent. Mater. 2008, 24, [30] Adya N., Alam M., Ravindranath T., Mubeen A., Saluja B.: Corrosion in titanium dental implants: literature revive. J. Ind. Prosthod. Soc..2005, 5, [31] Bedi R.S., Beving D.E., Zanello L.P., Yan Y.: Biocompatibility of corrosion-resistant zeolite coatings for titanium alloy biomedical implants. Acta Biomater. 2009, 5, [32] Chaturvedi T.P.: An overview of the corrosion aspect of dental (titanium and its alloys). Ind. J. Dent. Res. 2009, 20, [33] Cortada M., Giner L.L., Costa S., Gil F.J., Rodriâguez D., Planell J.A.: Galvanic corrosion behavior of titanium implants coupled to dental alloys. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2000, 11, [34] Grosgogeat B., Boinet M., Dalardb F., Lissac M.: Electrochemical studies of the corrosion behaviour of titanium and the Ti 6Al 4V alloy using electrochemical impedancje spectroscopy. Bio-Medical Mater. Engineer. 2004, 14, [35] Ionescu D., Popescu B., Demetrescu I.: The kinetic parameters in electrochemical behaviour of titanium in artificial saliva. [36] Taher N.M., Al Jabab A.S.: Galvanic corrosion behavior of implant suprastructure dental alloys. Dent. Mater. 2003, 19, [37] Krupa D., Baszkiewicz J., Kozubowski J.A., Lewandowska-Szumieł M., Barcz A., Sobczak J.W., Biliński A., Rajchel A.: Effect of calcium and phosphorus ion implantation on the corrosion resistance and biocompatibility of titanium. Biomed Mater. Eng. 2004, 14, [38] Kinani L., Najih R., Chtaini A.: Corrosion inhibition of titanium in artificial saliva containing fluoride. Leonardo J. Sci. 2008, 12, [39] Johanson B.I., Bergman B.: Corrosion of titanium and amalgam couples: Effect of fluoride, area size, surface preparation and fabrication procedures. Dent. Mater. 1995, 1, [40] Strietzel R., Hösch A., Kalbleisch H., Buch D.: In vitro corrosion of titanium. Biomaterials 1998, 19, [41] Koczorowski R., Hemerling M., Szponar E., Wiśniewska-Spychała B.: A study of bacterial flora of intrabony pockets after the loss of implants caused by periimplantitis. Pol. J. Environ. Stud. 2007, 16, 6C, [42] Kuphasuk C., Oshida Y., Andres C.J., Hovijitra S.T., Barco M.T., Brown D.T.: Electrochemical corrosion of titanium and titanium-based alloys. J Prosthet. Dent. 2001, 85, [43] Martin E., Manceur A., Polizu S., Savadogo O., Wuc M.H., Yahia L.: Corrosion behaviour of a beta-titanium alloy. Biomed. Mater. Eng. 2006, 16, [44] Oda Y., Okabe T.: Effect of corrosion on the strength of soldered titanium and Ti 6Al 4V alloy. Dent. Mater. 1996, 12,

8 88 K. Makuch, R. Koczorowski [45] Olmedo D.G., Duffo G., Cabrini R.L., Guglielmotti M.B.: Local effect of titanium implant corrosion: an experimental study in rats. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2008, 37, [46] Śpiewak R., Brewczyński P.: Powikłania po stabilizacji płytą metalową złamania kości udowej u chorej z alergią kontaktową na chrom, nikiel i kobalt. Pol. Tyg. Lek. 1993, 38, [47] Muris J., Feilzer A.J.: Micro analysis of metals in dental restorations as part of a diagnostic approach in metal allergies. Neuroendocrinol. Lett. 2006, 27, [48] Ungersböck A., Perren S.M., Pohler O.: Comparison of the tissue reaction to implants made of a beta titanium alloy and pure titanium. Experimental study on rabbits. J. Mater. Sci. Mater. Med. 1994, 11, [49] Tomizawa Y., Hanawa T.: Corrosion of pure titanium sternal wire. Ann. Thorac. Surg. 2007, 84, [50] Müller K., Thon E. V.: Hypersensitivity to titanium: clinical and laboratory evidence. Neuroendocrinol. Lett. 2006, 27, [51] Stejskal V., Hudecek R., Stejskal J., Sterzl I.: Diagnosis and treatment of metal-induced side-effects. Neuroendocrinol. Lett. 2006, 27, [52] Urbanek-Brychczyńska M.: Ilościowa ocena uwalniania jonów metali ciężkich ze stopów dentystycznych. Rozprawa doktorska, Poznań [53] Śpiewak R.: Alergia kontaktowa diagnostyka i postępowanie. Alergia Astma Immunol. 2007, 12, [54] Egusa H., Ko N., Shimazu T., Yatani H.: Suspected association of an allergic reaction with titanium dental implants: a clinical report. J. Prosthet. Dent. 2008, 100, [55] Thon E. V., Müller K., Guzzi G., Kreisel S., Ohnsorge P., Sandkamp M.: LTT-MELISA is clinically relevant for detecting and monitoring metal sensitivity. Neuroendocrin. Lett. 2006, 27, [56] Lalor P.A., Gray A.B., Wright S., Railton G.T., Freeman M.A., Revell P.A.: Contact sensitivity to titanium in a hip prosthesis? Contact Dermat. 1990, 23, [57] Friedmann P.C.: Contact sensitization and allergic contact dermatitis: immunobiological mechanism. Toxicol. Lett. 2006, 162, [58] Czarnobilska E., Obtułowicz K., Wsołek K., Piętowska J., Śpiewak R.: Mechanizmy alergii na nikiel. Prz. Lek. 2007, 64, 7 8. [59] Thomas P., Bandl W.D., Maier S., Summer B., Przybilla B.: Hypersensitivity to titanium osteosynthesis with impaired fracture healing, eczema, and T-cell hyperresponsiveness in vitro: case report and review of the literature. Contact Dermat. 2006, 55, [60] Śpiewak R.: Patch testing for contact allergy and allergic contact dermatitis. Allergy J. 2008, 1, [61] Thon E. V., Schiwara H. W.: Validity of MELISA for metal sensitivity testing. Neuroendocrinol. Lett. 2003, 24, Adres do korespondencji: Krzysztof Makuch Klinika Gerostomatologii UM ul. Bukowska Poznań macuch@poczta.onet.pl Praca wpłynęła do Redakcji: r. Po recenzji: r. Zaakceptowano do druku: r. Received: Revised: Accepted: