Dentální slitiny kovů Část II.: Biologické vlastnosti slitin (Souborný referát)

Dental Metal Alloys. Part II.: Biological Dental Alloy Properties

Paper presented is a review of available information about the biological dental alloy properties. Hypersensitivity and its testing is also mentioned.

Key words:
dental alloy - cytotoxicity - hypersensitivity - allergy testing

Autoři: L. Vavřičková ¹; T. Dostálová ²; D. Vahalová ¹
Působiště autorů: Stomatologická klinika LF UK a FN, Hradec Králové ¹; Dětská stomatologická klinika 2. LF UK a FN Motol, Praha ²
Vyšlo v časopise: Česká stomatologie / Praktické zubní lékařství, ročník 108, 2008, 3, s. 76-79

Souhrn

Práce shromažďuje dostupné informace o biologických vlastnostech dentálních slitin a přecitlivělosti s nimi související.

Klíčová slova:
dentální slitina - cytotoxicita - přecitlivělost – testování

1. BIOLOGICKÉ VLASTNOSTI SLITIN

1.1 Alergická reakce

Kovy obsažené v dentálních slitinách mohou vyvolat alergickou reakci zprostředkovanou buňkami, kdy alergen reaguje s efektorovým T lymfocytem, který je senzibilizován ke specifickému alergenu předchozí expozicí. Efektorová T buňka je při setkání s alergenem aktivována a vytváří lymfokiny. Výsledkem je postupná infiltrace tkáně mononukleárními buňkami v průběhu několika dnů. Lokální projevy alergické reakce se mohou projevit přímo v ústní dutině různými klinickými symptomy. Celkové projevy se mohou manifestovat nejčastěji jako únava, cefalea, nadměrné pocení nebo nauzea [27, 46, 48, 49,51].

Možnosti průkazu přecitlivělosti jsou v současnosti následující:

1.1.1 Kožní – epikutánní testy

Tento se provádí aplikací náplasti s kovy na záda a reakce se odečítá za 24, 48 a 72 hodin. Nevýhodou je, že kožní reakce může být čistě iritační reakcí (falešná pozitivita) a nemá alergenní podklad. Další nevýhodou je, že kůže nemusí být efektorovým orgánem (falešná negativita). Pozitivita kožního testu je přítomna u 10–20 % osob, které nemají žádné alergické projevy. Testován může být jen omezený počet kovů. Kontraindikována je u dětí, polyvalentních alergiků, u pacientů s kožním a autoimunitním onemocněním, gravidních a kojících žen. V současné době je to jediný oficiálně uznávaný test k průkazu hypersenzitivity [46, 49, 51].

1.1.2 Melisa(Memory Lymphocyte Imunno Stimulation Assay) - modifikovaný test blastické transformace

Test je založen na hodnocení proliferace paměťových buněk po inkubaci se solemi sledovaných kovů. Pozitivní reakce je dána poměrem výsledků proliferace ve vzorcích s kovy a ve vzorcích s nestimulovanou kulturou přesahujícím 3,0. V naší republice je tento test používán zatím jen v rámci výzkumných projektů [46, 49, 50, 51].

Incidence přecitlivělosti na dentální materiály je všeobecně popisována asi 1:400 [46].

Avšak tyto alergické reakce nejsou způsobeny jen aplikací protetických výrobků do úst pacienta.

Kerosuo a spol. popsali velmi zajímavý fenomén související s aplikací ortodontického drátu obsahujícího nikl. Predispozice k senzibilizaci u pubescentů byla zjištěna u dívek asi 30% a u chlapců 3%. Alergie na nikl se projevila u 31 % jedinců s piercingem před započetím léčby. Žádná z dívek se započatou ortodontickou léčbou před piercingem alergií netrpěla, zatímco pokud piercing předcházel léčbě, alergie u děvčat byla zjištěna ve 35 % [67].

1. 2 Kancerogenita a mutagenita

Tyto účinky se prokázaly u berylia a kadmia, tj. u kovů, které byly z dentálních slitin dávno odstraněny. Dále se tyto účinky projevily u šestimocného chromu.Ve stomatologii se však používá pouze chrom trojmocný [1, 2, 3, 7].

1. 3 Toxické a cytotoxické účinky

Většina kationtů dentálních slitin proniká do těla gingivou, dále jsou vstřebávány z dýchacích cest nebo z gastrointestinálního traktu [1, 28, 41]. V potravě přijímáme v průměru denně asi 240 µg chromu, 250 ∝g kobaltu, 400 ∝g niklu a molybdenu, 50 ∝g kadmia, 750 µg titanu, 25 µg stříbra a 23 ∝g železa, které se poté šíří dále hematogenně nebo lymfogenně.Vylučují se hlavně močí a jen z malé části též stolicí [1, 41, 43]. Kovové kationty pronikají do organismu a poté působí místně nebo celkově. Lokálně kovové kationty pronikají do buněk gingivy a působí na snížení jejich mitochondriální aktivity [15]. Některé práce zkoumají vliv vyloučených iontů ze slitin na funkci mitochondrií buněk gingivy po určité době. Je-li cytotoxicita velmi nízká na začátku, pak za 6 týdnů je téměř nulová. Pokud je cytotoxicita na počátku vyšší, po 6 týdnech klesá. Totéž platí i u kultur zkoumaných více než 10 měsíců [9, 12, 17]. In vitro je toxicita dentálních slitin většinou zkoumána pozorováním funkce makrofágů [23].

U pokusu provedeného s kulturou Saccharomyces cerevisiae bylo zjištěno, že mitochondriální dýchání kvasinek ovlivňuje mnohem více než nikl rtuť, stříbro, zlato a měď. Odpověď makrofágů je však vysoce závislá na koncentraci iontů ve zkoumaném roztoku, a tak se tato odpověď může projevit i jako změna produkce zánětlivých mediátorů, např. cytokinů. To je způsobeno průnikem niklu až do jádra makrofágů (asi 60 % z celkového niklu, který pronikl do buňky, a to už za 48 hodin) [8].

Hodnota pH je jedním z dalších faktorů, které mohou výrazně ovlivnit toxicitu iontů niklu pro buněčnou populaci. Je-li pH roztoku 1 – 4, je vylučování kationtů niklu z dentální slitiny výrazně vyšší, a to i po několika týdnech. Platí zde přímá úměra – čím delší dobu je pH kyselé, tím je větší množství vyloučených niklových iontů, které působí větší buněčnou toxicitu [13].

Toxicita dentálních slitin je zkoumána i na populacích fibroblastů, které jsou dle dostupných studií mnohem citlivější než výše zmíněné makrofágy [14].

Jiné práce se zabývají ovlivněním sukcinyldehydrogenázy lidských monocytů. Její funkce byla výrazně ovlivněna i při nízkých koncentracích niklu, a tím byl prokázán toxický účinek dentální slitiny [10].

Při experimentální subkutánní implantaci chromniklové slitiny krysám byla za 7 dní zjištěna stejná zánětlivá reakce jako při implantaci polyetylénu [16].

Příměsí mědi ve slitině lze cytotoxicitu zvýšit, stejný efekt má i opakované zpracování slitiny- nové tavení a odlévání již použité slitiny [57].

Ponořením dentální slitiny do bovinního séra albuminu na 72 a více hodin lze tuto negativní vlastnost slitin významně snížit [56, 18].

Čištění dentální slitiny zubním kartáčkem může zvýšit její cytotoxicitu in vitro, avšak toto zvýšení je silně závislé na typu slitiny a metodě čištění [19].

ZÁVĚR

Pro klinickou praxi je důležité respektovat několik pravidel, abychom byli schopni využít všechny pozitivní vlastnosti dentálních slitin a nemuseli řešit následky jejich negativních vlastností:

Vzhledem k fyzikálním vlastnostem slitiny je vhodné používat pro danou protetickou práci materiály s co největší mezí kluzu, pevností v tahu a tlaku, velkou tažností a velkým modulem elasticity. Tvrdost slitiny by se měla pohybovat max. do 340kg/mm².
Vzhledem k chemickým vlastnostem je doporučeno používat dentální neušlechtilé slitiny obsahující 25–30 procent chromu a 4 procenta molybdenu.
Vzhledem k biologickým vlastnostem a možnosti vývoje přecitlivělosti je vhodné dodržovat zásadu používání jediné slitiny v ústech pacienta. To však vyžaduje správně vedenou zdravotnickou dokumentaci, zvláště při předávání pacientů z jedné praxe do druhé. Při podezření na alergickou reakci na určitý kov je vhodné nechat pacienta řádně testovat již před plánovaným ošetřením s použitím dentálních slitin.

I přes velký vývoj nekovových estetických materiálů zůstávají dentální slitiny zatím nepřekonaným materiálem ve stomatologické protetice a jejich role je v této chvíli nezastupitelná.

Práce vznikla s podporou grantového projektu MŠMT NPVII č. 2B06104.

MUDr. Lenka Vavřičková

Stomatologická klinika LF UK a FN

Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

e-mail: vavrickova.l@seznam.cz

Zdroje

1. Bencko, V., Cikrt, M., Lener, J.: Toxické kovy v životním a pracovním prostředí člověka. Grada, 1995.

2. Vopršalová, M., Žáčková, P.: Základy toxikologie. Nakladatelství Karolinum, 2000.

3. Ellenhorn, M. J.: Ellenhorn´s medical toxikology. National Publishing, 1997.

4. Schmalz, G., Langer, H., Schweikl, H.: Cytotoxicity of dental alloy extracts and corresponding metal salt solutions. J. Dent. Res., 77, 1998, s. 1772-1778.

5. Derelanko, M. J., Hollinger, M. J.: CRC handbook of toxikology. CRC Press, 1995.

6. Klaassen, C. D.: Casarett and Doull´s toxikology. 6th Ed.., Medical Publishing Division, 2001.

7. Porter, D. J., Raymond, L. W., Anastasio, G. D.: Chromium: friend or foe? Archives of Family Medicine, 1999, s. 386-391.

8. Yang, H. C., Pon, L. A.: Toxicity of metal ions used in dental alloys. Drug. Chem. Toxicol., 26, 2003, s. 75-85.

9. Wataha, J. C., Loskwood, P. E., Nelson, S. K.: In vitro cytotoxicity of dental casting alloys over 8 months. J. Oral. Rehab., 26, 1999, s. 379-387.

10. Wataha, J. C., Lockwood, P. E., Schedule, A.: Ag, Cu, Hg and Ni ions alter the metabolism of human monocytes dutiny extended low – dose exposures. J. Oral. Rehab., 29, 2002, s. 133-139.

11. Wataha, J. C., Malcolm, C. T.: Effect of alloy surface composition on release of elements from dental casting alloys. J. Oral. Rehab., 23, 1996, s. 583-589.

12. Wataha, J. C., Lockwood, P. E., Nelson, S. K.: Long – term cytotoxicity of dental casting alloys. Int. J. Prosthodont.., 12, 1999, s. 242-248.

13. Wataha, J. C., Lockwood, P. E., Khajotia, S. S.: Effect of pH on element release from dental casting alloys. J. Prosthet. Dent., 80, 1998, s. 691-698.

14. Wataha, J. C., Hanks, C. T., Sun, Z.: In Vitro reaction of macrophages to metal ions from dental biomaterials. Dent. Mater., 11, 1995, s. 239-245.

15. Wataha, J. C., Malcolm, C. T., Hanks, C. T.: Correlation between cytotoxicity and the elements released dental casting alloys. Int. J. Prosthodont., 8, 1995, s. 9-14.

16. Wataha, J. C., O´Dell, N. L., Singh, B. B.: Relating nickel - induced tissue inflammation to nickel release in vivo. J. Biomed. Mater. Res. , 58, 2001, s. 537-544.

17. Wataha, J. C., Lockwood, P. E.: Release of elements from dental casting alloys into cell – culture medium over 10 months. Dent. Mater., 14, 1998, s. 158-163.

18. Wataha, J. C., Nelson, S. K., Lockwood, P. E.: Elemental release from dental casting alloys into biological media with and without protein. Dent. Mater., 17, 2001, s. 409-414.

19. Wataha, J. C., Nelson, S. K., Lockwood, P. E.: Effect of toothbrushing on the toxicity of casting alloys. J. Prosthet. Dent., 87, 2002, s. 94-98.

20. Wataha, J. C., Craig, R. C., Hanks, C. T.: The release of elements of dental casting alloys into cell – culture medium. J. Dent. Res., 70, 1991, s. 1014-1018.

21. Wataha, J. C.: Alloys for prosthodontic restorations. J. Prosthet. Dent., 87, 2002, s. 351-363.

22. Wataha, J. C.: Biocompatibility of dental casting alloys. J. Prosthet. Dent., 83, 2000, s. 223-234.

23. Edwards, D. L., Wataha, J. C., Hanks, C. T.: Uptake and reversibility of uptake of nickel by human macrophages. J. Oral. Rehab., 25, 1998, s. 2–7.

24. Barbosdea, M. R.: Electrochemical behaviour of Ni-Co amorphous alloys in alkaline solutions. J. Solid State Electrochem, 6, 2001, s. 1-7.

25. Karov, J.: Galvanic corrosion of selected dental alloys. J. Oral. Rehab., 28, 2001, s. 212-219.

26. Johansson, B. I., Lemons, J. E., Hao, S. Q.: Corrosion of dental copper, nickel and gold alloys in artificial saliva and saline solutions. Dent. Mater., 5, 1989, s. 324-328.

27. Vödrösová, A.: Dentálne materiály jako alergény. Progresdent , 6, 2003, s. 14-17.

28. Trojan, J.: Lékařská fyziologie. Grada Avicenum, 1994.

29. Syrjänen, S.: In vitro and in vivo biological response to some dental alloys tested separately and in combinations. Biomaterials, 6,1985, s. 169-176.

30. Kalenda, P.: Koroze a protikorozní ochrana.. Skriptum Univerzita Pardubice, 2003.

31. Körber, K.: Zahnärztliche Werkstoffkunde und Technologie. Thieme,1993.

32. O´Brien, W.: Dental materials. Quintessence, 1989.

33. Craig, R. G.: Restorative dental material. 10th Ed., Mosby, 1997.

34. Bittner, J.: Protetická technologie. Avicenum, 1989.

35. Drápal, S.: Biokompabilita dentálních kovů. Progresdent, 3, 2000, s. 37–41.

36. Drápal, S.: Koroze dentálních kovů. Progresdent, 2, 2000, s. 52-56.

37. Drápal, S.: Fyzikální vlastnosti dentálních kovů. Progresdent, 4, 1998, s. 47-50.

38. Drápal, S.: Kobaltové dentální slitiny. Progresdent, 6, 2002, s. 32-37.

39. Drápal, S.: Niklové dentální slitiny. Progresdent, 3, 2003, s. 36-41.

40. Procházková, J.: Nežádoucí účinky kovů v dentálních materiálech. Progresdent, 3, 2001, s. 34-36.

41. Dostálová, T.: Slitiny v zubní protetice. LKS, 10, 2005, s. 22-25.

42. Krňoulová, J.: Koroze dentálních slitin. Progresdent , 3, 1999, s. 34-36.

43. Kučerová, H., Dostálová, T., Procházková, J.: Kovové elementy v dutině ústní. Progresdent, 5, 2001, s. 36-43.

44. Kučerová, H., Dostálová, T., Procházková, J.: Influence of galvanic phenomena on the occurence of algic symptoms in the mouth. General Dentistry, 1, 2001, s. 62-65.

45. Procházková, J., Kučerová, H., Bártová, J., Venclíková, Z.: Nežádoucí účinky kovů v dentálních materiálech. Progresdent, 3, 2001, s. 34-36.

46. Procházková, J., Podzimek, Š., Kučerová, H.: Metal alloys in the oral cavity as a cause of oral discomfort in sensitive patiens. Neuroendocrinology Letters, 27, 2006, s. 17-22.

47. Procházková, J., Kučerová, H., Houšová, D.: Alergická onemocnění a dentální materiál. Souborný referát.

48. Procházková, J., Bártová, J., Šterzl, I.: Možnosti detekce nesnášenlivosti kovu v dentálních materiálech. Čes. Stomat., 5, 1999, s. 200-207.

49. Venclíková, Z.: Vliv korozních produktů stomatologických slitin na lidský organismus. Progresdent, 3, 2001, s. 37-38.

50. Bártová, J., Procházková, J., Krátká, Z.: Možnosti průkazu nežádoucí imunitní reakce na dentální materiály testem proliferace lymfocytů periferní krve. Praktické zubní lékařství, 4, 2002, s. 111-115.

51. Schmalz, G., Garhammer, P.: Biological intractions of dental cast alloys with oral tissues. Dent. Mat. , 18, 2002, s. 396–406.

52. Nelson, S. K., Wataha, J. C., Neme, A. M.: Cytotoxicity of dental casting alloys pretreated with biological solutions. J. Prosthet. Dent., 81, 1999, s. 591-596.

53. Benatti, O. F. M., Miranda, W. G., Muench, A.: In vitro and in vivo corrosion evaluation of nickel-chromium and copper- aluminium-based alloys. J Prosthet. Dent., 84, 2000, s. 360-363.

54. Sjögren, G., Sletten, G.,Dahl, J. E.: Cytotoxicity of dental alloy, metals and ceramic assessed by Milipore filter, agar overlay, and MTT tests. J. Prosthet. Dent., 84, 2000, s. 229-236.

55. Nelson, S. K., Wataha, J. C., Lockwood, P. E.: Accelerated toxicity of casting alloys and reduction of intraoral release of elements. J. Prosthet. Dent., 81, 1999, s. 715-720.

56. Al- Hiyasat, A. S., Darmani, H.: The effect of recasting on the cytotoxicity of base metal alloys. J. Prosthet. Dent., 93, 2005, s. 158-163.

57. Dental casting alloys.. JADA, 133, 2002, s. 758-759.

58. Biocompatibility of dental alloys. JADA, 133, 2002, s. 759.

59. Huang, H. H.: Surface characterization of passive film on NiCr-based dental casting alloys. Biomaterials, 24, 2003, s. 1575-1582.

60. Laurent, F., Grosgogea, T B.: Comparison of corrosion behaviour in presence of oral bakteria. Biomaterials, 22, 2001, s. 2273-2282.

61. Joska, J., Marek, M., Leitner, J.: The mechanism of corrosion of palladium-silver binary alloys in artificial saliva. Biomaterials, 26, 2005, s. 1605-1611.

62. Reclaru, L., Eichler, P., Blatter, A.: Corrosion behaviour of cobalt – chromium dental alloys doped with precious metals. Biomaterials, 26, 2005, s. 4358-4365.

63. Takemoto, S., Hattori, M., Yoshinari, M.: Corrosion behavior and surface charakterization of titanium in solution containing fluoride and albumin. Biomaterials, 26, 2005, s. 829-837.

64. Müeller, W., Schoepf, C., Nascimento, M. L.: Elektrochemical charakterisation of dental alloys, its possibilities and limitations. Annal. Bijanal. Chem., 381, 2005, s. 1520-1525.

65. Roach, M. D., Wolan, J. T.: Use of X- ray photoelectron spctroscopy and cyclic polarization to evaluate the corrosion behaviour. J. Prosthet. Dent., 84, 2000, s. 623-634.

66. Kerosuo, H., Kullaa, A., Kerosuo, E.: Nickel allergy in adolescents in relation to orthodontic treatment and piercing of ears. Am. J. Orthod. Dentofacial. Orthop., 109, 1996, s. 148-154.

67. Jandová, I.: Diplomová práce. Univerzita Pardubice, Pardubice, 2005.