Koruyucu Diş Hekimliğinde Biyoaktif Cam Teknolojisi

Koruyucu diş hekimliğinin temel prensipleri, ağız hastalıklarının ilerleme riskini en aza indirmek için diş yapısının korunması ve lezyonların onarılmasıdır. Diş minesinin dinamik demineralizasyon/remineralizasyon dengesinin yönetimi bu sürecin anahtarıdır.

Diş dokusuna asidik saldırı çoğunlukla bakteriyel şeker dönüşümü (çürük) veya doğrudan çözünme (mide asidi reflüsü veya asidik yiyecek ve içecek tüketimi) nedeniyle gerçekleşir. Bu hasar, biyoaktif cam teknolojisinin koruyucu diş hekimliğine muazzam faydalar sağlayabileceği diş yüzeylerinin korunması, ağız sıvılarının nötralizasyonu ve kaybedilen diş minerallerinin yerine konması yoluyla azaltılmalıdır. Biyoaktif cam teknolojisini içeren ağız sağlığı ve dental malzemelerin ağız sağlığı alanında uzun vadeli bir geleceğe sahip olacağı öngörülmektedir.¹

Biyoaktif cam teknolojisi

Biyoaktif camlar, tükürük ve kan gibi vücut sıvılarında parçalanabilen kalsiyum fosfosilikat malzemeler ailesinden türetilmiştir. Hem iyileşme hem de remineralizasyon için faydalı iyonları iletmek için bir araç görevi görürler. Biyoaktif camlar ilk olarak 1969 yılında Hench² ve Florida Üniversitesi’ndeki meslektaşları tarafından ortopedik cerrahide kemik büyütme amacıyla geliştirilmiştir. Ağız sağlığında kullanımları, birkaç on yıl sonra Sensodyne Repair and Protect’in (GlaxoSmithKline Inc., Mississauga ON) aktif bileşeni olan Novamin³‘in piyasaya sürülmesine kadar ortaya çıkmamıştır. Bu diş macunu katkı maddesi, Hench tarafından kemik büyütme için özel olarak geliştirilen aynı cam formülasyonunu kullanmaya devam etmektedir.

2000’li yılların başında biyoaktif cam malzemelerin özelliklerini incelerken, Londra, İngiltere’deki Queen Mary Üniversitesi’nden Profesör Robert Hill, bu orijinal biyoaktif camın özellikle ağız sağlığı uygulamaları için optimize edilebileceğini fark etti:

1. Kontrollü, daha uzun süreli salınım sağlamak için cam yapısına florür⁴ eklemek.
2. Fosfat içeriğini⁵ önemli ölçüde artırmak.
3. Parçacık boyutunu küçültmek.

Takip eden on yıl boyunca Hill ve çalışma arkadaşları, BioMin F diş macununda yer alan floro-kalsiyum fosfosilikat^6,7 biyoaktif cam bileşimlerini (florürlü biyoaktif cam, genellikle FBAG olarak anılır) geliştirmiş ve daha sonra bunların demineralize edici kompozitler, vernikler ve simanlar gibi dental malzemelerdeki formülasyonunu araştırmışlardır; bu yenilikler şu anda pazar öncesi geliştirme aşamasındadır.⁸

Diş macunu uygulaması

Florürlü biyoaktif camlar (FBAG) su ile temas yoluyla aktive olur. Suyun hidrojen iyonu biyoaktif camın kalsiyum iyonunun yerini alarak pH’ı yükseltir; bu da yerel mikro çevre üzerinde nötralize edici bir etkiye sahiptir. Bu çözünme oranını kontrol etmek için silikat camın yapısını özel olarak tasarlamak mümkündür. Hidrojen iyonu konsantrasyonunun arttığı asidik koşullar altında bu reaksiyon daha hızlı ilerler. Bu çözünme kalsiyum, fosfat ve florür iyonlarının kontrollü salınımıyla sonuçlanır ve bunlar da florapatit oluşturmak üzere birleşerek diş yüzeyinde, özellikle de açık dentin tübüllerinin peri-tübüler dokularında bulunanlar gibi çekirdeklenme bölgelerinde kristalleşir.

Diş macunlarında formüle edildiğinde, FBAG bu açık dentin tübüllerini tıkamada çok etkilidir ve böylece sonraki asidik saldırıya karşı daha fazla direnç sağlar. (Şekil 1A,B,C) Diş macunu formülasyonuna, biyoaktif cam partiküllerinin cam iyonomer simanlara benzer şekilde diş yüzeyine yapışmasını ve aktif bileşenin fırçalamadan sonra saatlerce yerinde kalmasını sağlayan bir yapıştırıcı sistem dahil edilmiştir. Diş macunundaki FBAG’lerin faydaları son klinik çalışmalarda doğrulanmış⁹ ve son 5 yılda hastalarına BioMin F (Şekil 2) reçete eden birçok diş hekimi tarafından da onaylanmıştır. Benzer şekilde, kristal birikimi bilimsel çalışmalarda bildirildiği gibi erken evre mine lezyonlarında da meydana gelebilir,¹⁰ ve remineralizasyon sürecine yardımcı olabilir.

Şekil 1A

Şekil 1B

Şekil 1C

Son 60 yılda florür, diş macunlarına, verniklere ve diğer tedavilere dahil edilerek diş halk sağlığının temel dayanaklarından biri haline gelmiş ve birçok bölgede toplum su kaynağına eklenmiştir. Florürün olumlu etkileri arasında, özellikle ekonomik açıdan yoksun bölgelerde çocuklarda çürük seviyelerinin azaltılması yer almaktadır.¹¹ Florür tedavisinin ortaya çıkışı, 1940’ların sonlarında kullanılmaya başlanmasından bu yana koruyucu bakımı dönüştürmüştür.

Florür çok etkilidir, ancak etki şekli tartışma konusu olmaya devam etmektedir. Bununla birlikte, ana işlevlerinden birinin apatit oluşumunu hızlandırarak diş yüzeylerinde daha stabil ve aside dirençli florapatit oluşturmak olduğu bilinmektedir.¹² Ayrıca bakterilerin florapatite florür uygulanmamış mineye göre daha az yapışabildiğine inanılmaktadır.¹³ Ne yazık ki, florürün potansiyel toksisitesi ile ilgili endişeler dile getirilmiştir;¹⁴ ancak bu iddialar genellikle diş fırçası kullanımı sırasında uygulanan nispeten düşük konsantrasyonlar tam olarak dikkate alınmadan yapılmaktadır.

Florür konsantrasyonu ile ilgili tartışmalar devam etmektedir. Birçok klinisyen, ne kadar çok uygulanırsa önleyici etkinin o kadar büyük olacağı görüşündedir. Bu her zaman doğru değildir (Tablo 1) 1990’larda Ten Cate,¹⁴ tarafından belirtildiği gibi “Tedavilerin fırçalama ve tükürük temizliğinden daha uzun süre etkili olması için florürün biriktirilmesi ve yavaşça salınması gerekir.” Bu durum, çeşitli florür iyonu konsantrasyonlarının demineralize mine üzerindeki etkisini F MAS-NMR¹⁵ ile araştıran Mohammed ve arkadaşları¹⁹ tarafından da desteklenmiştir. Elde ettikleri sonuçlar, 45 ppm ve altındaki (F-) çözeltilerinde florür sübstitüe apatit oluşumunun baskın olduğunu göstermiştir. (F-) 45 ppm’in üzerindeki çözeltilerde, artan oranlarda kalsiyum florür oluşur. Florür konsantrasyonundaki daha fazla artış demineralizasyonda daha fazla azalmaya neden olmaz, ancak kalsiyum florür oluşum oranını artırır.

Tablo 1

Dental literatürde kalsiyum florürün serbest florür salabilen bir rezervuar olduğunu iddia eden referanslar vardır.¹⁶ Ancak, CaF2’nin suda çözünmezliğinin çok yüksek olması (0,015 g/L @18°C) ve asidik koşullar altında çok az artması nedeniyle, bu teori pek olası görünmemektedir. Dolayısıyla, florürün demineralize edici etkisi nispeten düşük konsantrasyonda optimize edilmektedir. Spesifik optimal seviye henüz tam olarak belirlenmemiştir, ancak Hill bu değerin 5-45 ppm arasında olduğunu öne sürmüştür. Bu kavram Farooq ve arkadaşları tarafından FBAG ve standart 1450ppm sodyum florürlü diş macunlarının remineralizasyon etkilerinin karşılaştırılmasıyla desteklenmiştir. FBAG diş macununun yüzey mikro sertliğinde artış, yüzey pürüzlülüğünde azalma ve daha fazla hacim kazanımı sağladığını göstermişlerdir.¹⁷

Sodyum florür, standart florürlü diş macunlarında yaygın olarak yer almakla birlikte diğer florürler de kullanılmaktadır. Her durumda, florür tuzları suda çözünür ve bu nedenle florür konsantrasyonu fırçalamadan sonra tükürük seyreltmesi nedeniyle ağızda katlanarak azalır ve hasta uygulamadan hemen sonra ağzını çalkalarsa daha da hızlı bir şekilde azalır.

Normal tükürük seviyelerinde ağızdaki florür konsantrasyonunun yarı ömrü 5 dakikadır; bu nedenle, ağız içi florür konsantrasyonunun optimum 5-45 ppm aralığında kaldığı süre nispeten kısadır. Öte yandan, FBAG diş macunu zaman içinde kontrollü ve sürekli bir florür salınım modu sunar. Bu, standart çözünür florürlü (sodyum monoflorofosfat veya amino florür) diş macunlarında bulunandan çok daha düşük florür seviyeleri kullanarak diş yüzeylerine yüksek düzeyde koruma sağlamayı mümkün kılar. FBAG dentifrikleri, geleneksel çözünür florürlü diş macunlarında bulunandan daha etkili florür dağıtımı için uygun bir alternatif sunar.

Rezin Restoratif Malzemeler

Birçok uzman, posterior kompozit rezin restorasyonun yaşam beklentisinin 5 ila 7 yıl arasında olduğu konusunda hemfikirdir. Bu nispeten sınırlı uzun ömür, büyük ölçüde kompozitin büzüşerek sızıntı ve ikincil çürüklere yol açan marjinal boşluklar oluşturmasından kaynaklanmaktadır.¹⁸ Bu dayanıklılık, meslek önemli ölçüde daha uzun süre dayanabilen ancak kendi dezavantajları olan cıva/gümüş amalgamdan uzaklaştıkça yetersiz kalmaktadır. Araştırmacılar, FBAG’leri dental kompozit formülasyonlarına dahil ederek, inert cam içeriklerinin yüksek bir yüzdesini ikame ederek, sadece hazırlanmış bir kaviteyi doldurmakla kalmayıp, aynı zamanda minimal invaziv çürüklerin giderilmesinden sonra artık restore edilebilen sert çürük lezyonlarının etrafındaki diş yapılarını yeniden mineralize edebilen bir kompozit rezin üretmenin mümkün olduğunu göstermiştir.¹⁹

Biyoaktif camın dental kompozitlere dahil edilmesinin bakteriyel çürümeyi engellediğine ve remineralizasyonu teşvik ettiğine inanılmaktadır.²⁰ Kuzic (Oregon Eyalet Üniversitesi) belirtmektedir: “Ağızda çürüklere neden olan bakteriler bu tür camları sevmiyor gibi görünüyor ve bu camları içeren dolgularda kolonileşme olasılıkları daha düşük.” Ayrıca enzim aracılı bozulmayı azalttığına ve demineralize dentinin remineralizasyonunu teşvik ettiğine inanılmaktadır.²¹

FBAG’lerin dental kompozit materyallere dahil edilmesi marjinal boşlukta apatit benzeri bir faz oluşturarak (Şekil 3) daha etkili bir marjinal sızdırmazlık sağlar ve lokal pH’ı yükselterek asit saldırısını önler, böylece kompozit restoratif başarısızlık olasılığını azaltır. Biyoaktif dental kompozitler kompozit restorasyonların uzun ömürlülüğünü ve klinik sonuçlarını iyileştirebilir.18 Restoratif materyalin özelliklerini daha da geliştirmek için FBAG’ye ek iyonların (çinko ve magnezyum gibi) dahil edilmesini değerlendirmeye yönelik araştırmalar devam etmektedir.²²

Şek. 3

Florürlü biyoaktif camların (FBAG) çok çeşitli ağız sağlığı ve diş restoratif materyallerine dahil edilmesi için parlak bir gelecek var gibi görünmektedir. Florürlü biyoaktif camların, hasta bakımı ve yaşam kalitesinin iyileştirilmesine yönelik daha önleyici yaklaşımların geliştirilmesinde diş hekimleri için ana akım araçlar haline gelmesi muhtemeldir.

Kaynaklar

1. Goldstep F. Proaktif müdahale diş hekimliği: yaşam boyunca ağız bakımı için bir model. Compend Contin Educ Dent Suppl 2012;33(6):394-6, 8-402.
2. Hench, L.L. Biomaterials: Gelecek için bir tahmin. Biomaterials 1998, 19, 1419-1423. Hench L. Bioglass®’ın hikayesi. J Mater Sci Mater Med 2006;17:967-78.
3. Greenspan D. NovaMin ve diş hassasiyeti- genel bir bakış. J Clin Dent 2010;21:61-5.
4. Brauer D, Karpukhina N, Law R, Hill R. Florür içeren biyoaktif camların yapısı. J Mater Chem 2009;19:5629-36.
5. Mneimne M, Hill RG, Bushby AJ, Brauer DS. Yüksek fosfat içeriği florür içeren biyoaktif camların apatit oluşumunu önemli ölçüde artırır. Acta Biomater 2011;7(4):1827-34.
6. Brauer DS, Karpukhina N, O’Donnell MD, Law RV, Hill RG. Florür içeren biyoaktif camlar: Cam tasarımının ve yapısının simüle edilmiş vücut sıvısında bozunma, pH ve apatit oluşumu üzerindeki etkisi. Acta Biomater 2010;6:3275-82.
7. Lynch, E.; Brauer, D.S.; Karpukhina, N.; Gillam, D.G.; Hill, R.G. Dentin aşırı hassasiyetini tedavi etmek için değişen florür içeriğine sahip çok bileşenli biyoaktif camlar. Dent. Mater. 2012, 28, 168-178.
8. Tiskaya M, Shahid S, Gillam D, Hill R Dental kompozitlerde biyoaktif cam (BAG) kullanımı: Eleştirel bir inceleme Dental Materials 2021 v37 is2 296-310.
9. Patel, V.R.; Shettar, L.; Thakur, S.; Gillam, D.; Kamala, D.N. %5 florokalsiyum fosfosilikat içeren yeni biyoaktif cam diş macununun etkinliği üzerine randomize bir klinik çalışma. J. Oral Rehabil. 2019, 46, 1121-1126.
10. Bakry, A.S.; Abbassy, M.A.; Alharkan, H.F.; Basuhail, S.; Al-Ghamdi, K.; Hill, R. Florür İçeren Yeni Bir Biyoaktif Cam Macun Erken Çürük Lezyonlarını Yeniden Mineralize Edebilir. Materials 2018, 11, 1636.
11. Iheozor-Ejiofor et al; Water fluoridation for the prevention of dental caries Cochrane Database Syst Rev. 2015 Jun; 2015(6): CD010856.
12. Aoba T; The effect of fluoride on apatite structure and growth Oral Biol Med1997;8(2):136-53.
13. Loskil P et al Reduced Adhesion of Oral Bacteria on Hydroxyapatite by Fluoride Treatment Langmuir 2013, 29, 18, 5528-5533.
14. Gravitz L Florür savaşları devam ediyor Nature Outlook 21 Ekim 2021.
15. Ten Cate J; Florürün De- ve Remineralizasyon Üzerindeki Etkileri Üzerine In vitro Çalışmalar JDR Feb1990.
16. N.R.Mohammed, N.W Kent, R.J.M Lynch, N. Karpukhina, R. Hill, P. Anderson. Florürün 19F MAS-NMR ile Analiz Edilen in vitro Mine Demineralizasyonu Üzerindeki Etkileri. Caries Res 2013;47:421-428.
17. Rolla G Florürün kariyostatik mekanizmasında kalsiyum florürün rolü üzerine Odontol Scand 1988 Dec;46(6):341-5.
18. Farooq et al Enamel Remineralization Competence of a Novel Fluoride-Incorporated Bioactive Glass Toothpaste – A Surface Micro-Hardness, Profilometric, and Micro-Computed Tomographic Analysis. Tomography 2021,7 752-768.
19. Opdam NJ, van de Sande FH, Bronkhorst E, Cenci MS, Bottenberg P, Pallesen U, Gaengler P, Lindberg A, Huysmans MC, van Dijken JW. Longevity of posterior composite restorations: a systematic review and meta-analysis J Dent Res. 2014 Oct;93(10):943-9.
20. Jefferies S, Fuller A, Boston D. Preliminary evidence that bioactive cements occlude artificial marginal gaps: bioactive cements occlude artificial marginal gaps. J Esthet Restor Dent 2015;27.
21. Khvostenko D https://ir.library.oregonstate.edu/concern/graduate_thesis_or_dissertations/dv13zw59j.
22. A Tezvergil-Mutluay, Seseogullari-Dirihan R, V P Feitosa V, G Cama G, D S Brauer D, Sauro S; Effects of Composites Containing Bioactive Glasses on Demineralized Dentin. Dent Res 2017 Aug;96(9):999-1005
23. Ali, S.; Farooq, I.; Iqbal, K. Çeşitli iyonların tıp ve diş hekimliğinde yeni biyoaktif camların özellikleri ve klinik uygulamaları üzerindeki etkisinin gözden geçirilmesi. Suudi. Dent. J. 2014, 26, 1-5.