Пилотное исследование in vitro для оценки способности к очистке и влияния различных методов дезактивации на поверхности имплантов

Summary

Текущее пилотное исследование in vitro было направлено на оценку эффективности очистки трёх различных инструментов для дезактивации и возможных изменений поверхности после обработки, используя постоянные красные чернила для имитации присутствия оральной биопленки.

Abstract

Важным компонентом лечения периимплантита является эффективная дезактивация поверхностей имплантатов. Идеальная техника дезактивации должна безопасно и эффективно удалять биопленку без повреждения поверхности имплантата. Это пилотное исследование было направлено на оценку эффективности очистки и изменений поверхности, связанных с тремя протоколами механической дезактивации. Здесь 12 имплантатов были окрашены несмываемой красной краской и закреплены в акриловые блоки для имитации горизонтальных дефектов периимпланта. Дезактивация поверхности проводилась в течение 2 минут тем же экспертом с помощью одного из следующих устройств: титановая щётка (TiB), кища с хитозаном (ChB) или титановая кюретка (TiC). В сочетании с механическими инструментами не использовались химические средства для дезактивации. Стандартизированные фотографии были сделаны до и после деконтаминации с переднего и ротового видов, а также при углах 30° и 60°. Площадь неочищенной поверхности имплантата рассчитывалась цифровым способом. Для оценки морфологии поверхности использовалась сканирующая электронная микроскопия (SEM). Ни один из протестированных методов не позволил полностью удалить пятно от чернил. Хотя 75,98% ± 2,42% окраски осталось, TiB показал наивысшую эффективность очистки при щечных и оральных фронтальных видах (p = 0,027), за ним следуют TiC (80,3% ± 0,86% оставшихся пятенцев) и ChB (90,34% ± 6,07% оставшихся пятен). Были отмечены значимые различия между группами ChB и TiB (p = 0,022). Анализ SEM показал, что TiC наносит наибольшие поверхностные повреждения, тогда как TiB — минимальные изменения. В рамках этого пилотного исследования TiB продемонстрировал эффективную очистку при сохранении морфологии поверхности имплантата. Эти результаты свидетельствуют о том, что титановые щётки могут представлять собой более безопасный и эффективный вариант механической дезактивации во время лечения периимплантита. Однако необходимы дальнейшие исследования для оценки сочетания механических и химических методов для повышения эффективности очистки.

Introduction

Периимплантит определяется как воспаление слизистой периимплантатуры, сопровождающееся прогрессирующей потерей костной ткани. Это состояние, связанное с биопленкой, поражающее ткани вокруг зубных^{имплантов 1}. Пациенты с анамнезом тяжёлого пародонтита, плохой гигиеной полости рта или отсутствием регулярного обслуживания после имплантатурной терапии имеют повышенный риск развития^{периимплантита 1,2}. Средняя распространённость периимплантита, по данным Диаса и соавторов, составляла 19,53% на уровне пациентов, тогда как на уровне^{импланта} 3 она составляла 4,8%-23,0%, и эти данные были очень варьирующими даже после ограничений клинического определения^{случая 2}. Диабет и анамнез пародонтита считаются признаками риска периимплантита. Однако нет единого мнения относительно связи между периимплантитом и курением, надстройкой импланта и уровнем кератинизированной^{слизистой 2,3}. Хотя в настоящее время нет стандартизированных, проверенных методов профилактики периимплантита, профилактика, адекватная гигиена полости рта и соблюдение регулярного обслуживания считаются самыми важными шагами ^3,4.

Учитывая сложные гистопатологические особенности и непредсказуемое, быстрое развитие заболевания, периимплантит представляет собой вызов для каждого^{клинициста 4,5}. Основная цель лечения периимплантита — подавление воспаления и остановка потери костной ткани через импланты. Клиническая цель — уменьшить глубину зондирования (PD), устранить кровотечение при зондировании (BoP) и/или дренаж^{гноя 6}. Важной частью лечения периимплантита является дезинфекция поверхностей имплантов. Идеальная техника дезактивации должна быть безопасной в использовании без причинения травм пациентам или повреждения имплантатов, хотя она должна эффективно удалять^{биопленку 7}. Однако морфология и характеристики имплантата препятствуют идеальной дезактивации, ограничивая успех лечения, поскольку полный доступ к поражённым участкам в основном ограничен характеристиками поверхности^{импланта 5,8}. Такие ситуации требуют необходимости новых материалов или методов для правильной дезактивации при лечении периимплантита.

На сегодняшний день было введено множество средств и методов дезактивации поверхности имплантатов, и их эффективность и способы применения всё ещё находятся под^{следствием 9}. Методы, используемые для дезактивации поверхности периимплантатов, обычно классифицируются как механические/физические и химические методы, и пока отсутствуют чёткие научные доказательства превосходства этих^{методов 7,8}. Результаты недавнего мета-анализа показали, что кюреты с титановым покрытием, специально предназначенные для дебридмента поверхности имплантатов, не вызывают царапин на поверхности, поскольку их твёрдость схожа с поверхностью импланта и может быть безопасно использована для^{дезактивации 7}. В том же мета-анализе было показано, что использование только вращающихся титановых щёток для дезактивации поверхности имплантата обеспечивает значительное улучшение клинических параметров пародонта, таких как снижение PD и BoP. В рандомизированном клиническом исследовании, сравнивающем эффективность удаления биопленки стальных и пластиковых кюрет, ультразвуковых и титановых ротационных кистей с поверхностей имплантов, Тома и др. сообщили, что ротационные щётки были клинически более эффективны и сохраняли морфологию^{поверхности 10}. Титановая щётка (TiB), состоящая из никелево-титановых (NiTi) щетинок, имеет более низкий модуль упругости, чем у поверхности импланта, что придаёт щетке гибкость и снижает риск царапания поверхности^{импланта 11}. Ещё одним перспективным средством для дезактивации является нетоксичная, биоразлагаемая кисть, изготовленная из натурального полисахарида хитозана, получаемого из хитина, ценящаяся за биосовместимость, биоразлагаемость, бактериостатические и противовоспалительные свойства. Сообщалось, что Хитозан проявляет бактериостатические и противовоспалительные свойства, а также вызывает значительные улучшения клинических параметров при лечении периимплантальных заболеваний¹². В отличие от металлических инструментов, он неабразив и предназначен для биологического и механического снижения бактериальной^{нагрузки 5,12}. Однако до сих пор нет однозначного консенсуса по идеальному агенту для дезактивации^{имплантата 13}, и необходимы дополнительные исследования для оценки эффективности этих новых кистей с хитозаном на этапе деконтаминации периимплантативного лечения.

Несмотря на обширные исследования по деконтаминации поверхности имплантатов, поиск метода/агента деконтаминации, который обеспечивает оптимальную эффективность очистки при сохранении целостности поверхности, по-прежнему остаётся значительной клинической задачей. С этой точки зрения цель настоящего исследования — оценить способность к очистке и модификацию поверхности в рамках трёх различных протоколов механической дезактивации. Нулевая гипотеза заключается в том, что TiB, киточка для хитозана (ChB) и титановая кюретка (TiC) не имеют значительной разницы в эффективности очистки или модификациях поверхности имплантата после механической дезактивации.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Процедуры данного исследования были проведены в соответствии с рекомендуемыми критериями стандартизации экспериментов in vitro ¹⁴. Этическое одобрение не требовалось, так как в исследовании использовались коммерчески доступные поверхности имплантатов. В исследовании были установлены импланты диаметром 3,2 мм и длиной 10 мм, с пескоструйной поверхностью с крупной зернистостью и кислотным травлением (SLA). Импланты с разными размерами и характеристиками поверхности были исключены. Расчёт размера выборки проводился согласно Халилу и ^{др. 15}. Размер эффекта был взят как 0,90, альфа-ошибка — 0,05, а 95% статистическая мощность дала восемь испытуемых для каждой группы.

1. Подготовка образцов исследований

1. Импланты погружают в реципиента с красными перманентными чернилами, полностью покрывающими поверхность импланта в течение 10 секунд, и сушите на воздухе для равномерного распределения чернил по поверхностям импланта, описанного Санз-Мартином и ^др.16 , с помощью драйверного наприцела.
2. После высыхания в течение 48 часов при комнатной^{температуре 17} убедитесь, что покрытие красными чернилами равномерно не задерживается после высыхания.
3. Вводите импланты на 5 мм в акриловые блоки размерами 20 x 20 x 20 мм вручную, используя драйвер имплантата, чтобы обеспечить контролируемое вставление и равномерное положение до отметки глубины 5 мм на корпусе импланта, имитируя горизонтальные дефекты периимпланта^{класса I 18} (рисунок 1A).
4. Для поддержания равномерного угла и вертикального положения используйте специально изготовленный параллелометрический направляющий для выравнивания длинной оси импланта, перпендикулярной (90°) поверхности акрилового блока во время установки.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Поверхности имплантата должны быть защищены от контакта с рукой и изолированы драйверными надонками во время сушки.

2. Создание системы стандартизации фотографий

1. Задайте параметры камеры: ISO 100, диафрагма f/32 и экспозиция 1/80 с. В режиме ручной фокусировки используйте макрообъектив с фокусным расстоянием 100 мм.
2. Разместите кольцевую вспышку (двухточечная макровспышка, дневный баланс 5500 K) под углом 45° относительно поверхности импланта, чтобы обеспечить равномерное освещение и минимизировать отражения. Используйте диффузор, чтобы смягчить свет и уменьшить блики от металлической поверхности.
3. Разместите камеру на расстоянии 15 см от поверхности импланта и сделайте стандартизированные фотографии в фронтальном виде (0°) от продольной оси импланта на щечной и ротовой поверхности каждого импланта (рисунок 1B).
4. Проверяйте выравнивание камеры с помощью калибровочной линейки перед каждой сессией съёмки.
5. Подготовьте индивидуально изготовленную акриловую шину для размещения камеры с углом 30° (вид сверху) и 60° (вид снизу) к длинной оси импланта для стандартизированной оценки корональных и апикальных нитей (рисунок 1C).

3. Применение обработок и получение фотографий

1. Примените три различных метода дезактивации (см. Таблицу материалов) к открытым щёчным и ротовым поверхностям на каждый имплантат (8 поверхностей из 4 имплантатов), которые обычно применяются при лечении периимплантита в течение 2 минут одним оператором, чтобы устранить смещение (рисунок 2). Контролируйте время работы с помощью секундомера.
2. Выполняйте все процедуры под стерильным солевым орошением только для устранения возможных комбинированных эффектов химических агентов на эффективность очистки или целостность поверхности.
   1. Для TiC применяйте Gracey Curette типа 11/12 mini с боковым давлением под углом 60° к поверхности.
   2. Нанесите ChB, замоченный стерильным физиологическим раствором перед обработкой, поместить в низкоскоростной накопитель на 800 об/мин, с мягким круговым движением.
   3. Нанесите TiB, помещённый в низкоскоростной накопленник, установленный на 800 об/мин, с мягким круговым движением.
3. Снова получите стандартизированные фотографии после обработки, как описано на шаге 2 (рисунок 3).

4. Анализ фотографий

1. После получения всех фотографий оцифровывайте и калибруйте их с помощью программного обеспечения для съёмок (ImageJ v 1.54f). Поскольку импланты были вмонтированы вертикально на 5 мм в акрил, оставшуюся часть 5 мм, видимую на фотографиях, вместе со стандартным диаметром 3,2 мм, вводите в программу с помощью инструмента Straight-Line для обеспечения калибровки.
2. Обрезайте фотографии так, чтобы включить только оставшиеся 5 мм экспонированной поверхности имплантата, представляющую интересующую область (ROI).
3. Обрабатывайте изображения в красном, зелёном и синем (RGB) цветном режиме. Конвертируйте в цветные стеки, нажав Image > Type > RGB Stack , чтобы выделить красные области, представляющие остаточные чернила.
4. Выберите красный канал. Примените порог цвета, нажав на Image > Adjust > Color Threshold, используя диапазоны оттенков 0°-25° и 330°-360°, насыщенность 50-255 и яркость 30-255. Включите опцию «Тёмный фон » для точного обнаружения пятна.
5. Определите корпус импланта вручную с помощью инструмента выбора полигонов, исключая фон. Сохраните выбранную область в ROI Manager, нажав «Анализировать > инструменты» > ROI Manager , чтобы убедиться, что одна и та же область поверхности анализируется стабильно.
6. Рассчитайте всю площадь поверхности имплантата и остатки красных чернил, нажав Анализ > измерить > площадь.
7. Сведите полное удаление чернил к полному отсутствию красных пикселей внутри ROI. Сохраняйте настройки постоянными при анализе изображений для стандартизации.
8. Рассчитайте остаточный процент окрашивания так: остаточное окрашивание x 100/общая площадь поверхности имплантата с помощью ImageJ (рисунок 4).

5. Анализ морфологии поверхности имплантата

1. Закодировать образцы, обезвожить этанолом и закрепить их на алюминиевых заготовках углеродной лентой и поместить в устройство для распыления ионов.
2. Определите среднюю треть открытой поверхности имплантата как ROI для SEM-анализа.
3. Покройте образцы слоем золота диаметром 20 нм в распылительном покрытии на 90 секунд и поместите в вакуумную камеру при вакуумном давлении 10-3 торр и мощности 10 мА. Всегда носите защитное лабораторное снаряжение и обеспечивайте достаточную вентиляцию во время подготовки образцов.
4. Поместите образцы с золотым покрытием в вакуумную камеру сканирующего электронного микроскопа и осмотрите их под углом наклона 0° при напряжении ускорения 5 кВ с рабочим расстоянием 9 мм.
5. Зафиксируйте микрофотографии SEM с увеличением 20x, 500x, 1000x и 5000x для оценки топографических изменений.

6. Статистический анализ

1. Проведите статистический анализ с помощью программного обеспечения SPSS (версия 27). Выражаем категориальные переменные в виде среднего ± стандартного отклонения, медианы, а также минимальных и максимальных значений.
2. Оценить нормальность распределения с помощью теста Шапиро-Уилка. Используйте тест Крускаля-Уоллиса для сравнения между тремя группами. Применим тест Манна-Уитни, скорректированный Бонферрони, для парных сравнений, когда данные распределены ненормально. Установить значение на p < 0,05.

Results

После обработки ни одна из обработанных поверхностей не проявила полного удаления пятна от чернил. Процент остаточных чернил варьировался в зависимости от типа используемого устройства, а также от угла фотографии. Сравнение остаточных процентов окрашиваний для каждой группы дезактивации показано в Таблице 1.

При сочном и оральном фронтальном виде максимальная эффективность очистки была достигнута в каждом методе дезактивации. TiB оказался самым эффективным методом, оставив наи...

Discussion

В настоящем исследовании была протестирована дебридмент поверхности импланта с помощью трёх различных методов инструментирования. Среди трёх проверенных методов механической дезактивации TiB показал наивысшую эффективность очистки и минимальные изменения поверхности имплантатов. Анализ SEM подтвердил, что TiB эффективнее сохраняет морфологию поверхности импланта, тогда как TiC наносит наибольшее повреждение поверхности, и гипотеза исследования была отвергнута. Результаты показали, что до...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Акрил	Имикрил	Конья, Турция	Используется для изготовления подставок для фотографий и экспериментальных горизонтальных дефектов
Камера	Canon EOS 80D	Токио, Япония	Используется для получения стандартизированных фотографий имплантов
Кисть Chitosan	Labrida BioClean, Institut Straumann AG	Базель, Швейцария	Используется для деконтаминации поверхности имплантата
Система вспышки освещения	Sigma	Рёдермарк, Германия	Используется для получения стандартизированных фотографий имплантов
Программное обеспечение для создания изображений	ImageJ	NIH, Мэриленд, США	Используется для анализа изображений
Импланты	Бильимплант, PBL 3210	Стамбул, Турция	Основной учебный материал
Низкоскоростной накопленник	NSK AR-Y	Ниппон, Япония	Используется для деконтаминации с помощью вращающихся щёток
Красные перманентные чернила	Staedtler Lumocolor	Нюрнберг, Германия	Окрашивание импланта для имитации оральной биопленки
Сканирующий электронный микроскоп	Чоль, JSM 6335F	Пибоди, Массачусетс, США	Используется для анализа поверхностей
Распылительный коутер	Polaron Emitech, SC7640	Ист-Эссекс, Великобритания	Снизить электрическую зарядку образцов SEM для достижения максимально возможного качества изображения
Статистическое программное обеспечение	SPSS 27, IBM	Нью-Йорк, США	Используется для статистического анализа результатов
Стерильный физиологический раствор	Polifarma, % 0,9	Стамбул, Турция	Используется для орошения во время дезактивации
Ti Brush	NiTi Brush, Hans Korea	Кёнги, Корея	Используется для деконтаминации поверхности имплантата
Ti curette (мини 11/12T)	Ху-Фриди	Чикаго, США	Используется для деконтаминации поверхности имплантата