Surface functionalization of dental implants for improved biological response and reduced infection risk

Abstract

Dentale implantater som retensjon for protetikk har blitt et behandlingsalternativ som ofte er førstevalget når tenner skal erstattes. Førstevalget hva gjelder materiale er enten titan eller titanbaserte legeringer, og anses som state-of-the-art materialer for dentale implantater. Prognosen anses å være svært god, men krever et stabilt feste mellom titanoverflaten og det omkringliggende benvevet, for å kunne sikre langvarig funksjon i munnhulen. Integreringen av implantatet i ben og vedlikehold av denne forankringen kan forringes ved kolonisering av bakterier på implantatoverflaten. Avhandlingen omfatter studiet av to forskjellige teknikker som modifiserte titanoverflaten med hovedmål å fremme bendannelse, samt å redusere faren for infeksjon rundt implantatet.

I det første studiet ble titanoverflaten belagt med antibiotikumet doksycyklin ved hjelp av en elektrokjemisk teknikk (katodisk polarisasjon). Tidligere studier har vist at doksycyklin modifiserte overflater kan ha et bendannende potensial, men in vitro funn i denne bakterielle studien avdekket at varigheten til de antibakterielle egenskapene var svært kort. I tillegg kunne man ikke her hverken bekrefte den foreslåtte involveringen av titan hydridlaget i bindingen av doksycyklin til implantatoverflaten, eller kontrollere endringene indusert til titanoverflatene.

De overnevnte funnene førte til at man valgte en annen modifikasjonsteknikk for den andre delen av avhandlingen. Inspirert av de ulike biologiske funksjonene til naturlig forekommende polyfenoler, ble en auto-oksidasjonsprosess brukt til å bekle titanoverflatene med to fenoliske forbindelser (kjent som tannic acid (TA) og pyrogallol (PG)). Vår studie viste at multiple faser var involvert i deponeringen av belegget, og at det var et komplekst samspill av både fysiske og kjemiske interaksjoner ansvarlig for beleggdannelsen. Effekten av slike fenoliske belegger med forskjellig tykkelse (fra noen få nanometer til 75 nm) på benceller og bakterier ble undersøkt in vitro. Ingen av beleggene var cytotoksiske for bencellene. Til tross for at tykkere belegg viste et anti-inflammatorisk potensial hadde bencellene en forsinket modning. Denne effekten tilegnes frigjøringen av fenol-forbindelser fra overflaten. De frigjorte forbindelsene hadde en signifikant negativ effekt på veksten av planktoniske bakterier. Beleggene kunne imidlertid ikke forhindre biofilm-dannelse på overflatene. Sammenlignet med katodisk polarisasjon synes TA og PG belegg å representere en enkel og allsidig funksjonaliseringsmetode som innehar lovende egenskaper for implantater. Det trenges ytterligere forskninger for å kunne fullt ut forstå og forbedre disse lovende egenskapene.