Дентальная имплантология в настоящее время является одним из самых динамично развивающихся направлений стоматологии. По сравнению с традиционными ортопедическими конструкциями дентальные имплантаты обладают большей функциональностью, повышают качество жизни пациента и обеспечивают хороший эстетический эффект [1, 2].

В процессе имплантации в зависимости от применяемого протокола используют различные конструкции, призванные оптимизировать приживляемость, функциональность и эстетичный внешний вид ортопедической конструкции с опорой на имплантаты [3]. Важную роль в достижении отличного функционального и эстетического результата играет наличие здоровых мягких тканей в области имплантата. Индивидуальные формирователи десны, осуществляющие подготовку контура десны к установке абатмента и коронки, формируют правильный контур прорезывания мягких тканей и необходимы для обеспечения стабильности имплантата и защиты периимплантатной зоны от инфекций [4—6].

В последние десятилетия наряду с прогрессом в области ортопедических конструкций происходит постоянное эволюционирование стоматологических материалов. Формирователи десны, как и имплантаты, абатменты и коронки, имеют непосредственный контакт с тканями организма, поэтому выбор конструкционного материала должен соответствовать ряду условий. Основными требованиями к материалам являются прочность, биосовместимость, нетоксичность и гипоаллергенность [7]. С учетом изложенного перспективным является использование современного полимера полиэфирэфиркетона (РЕЕК), обладающего всеми перечисленными свойствами [8—10].

Известно, что одним из главных факторов развития постимплантационных осложнений является бактериальная колонизация тканей в области установленных ортопедических конструкций. Биопленка формируется на протезах и супраструктурах имплантатов в большей степени, чем на собственных тканях, и зависит от характеристик материала и поверхности объекта [11, 12].

Современные материалы, используемые для изготовления протезных конструкций (абатментов, формирователей десны, коронок). Условно все материалы, применяемые в дентальной имплантации, можно разделить на 3 большие группы: металлы, керамики и полимеры [7]. Большей части требований, предъявляемых к материалам, применяемым в дентальной имплантологии, соответствуют титан и его сплавы [13, 14]. Для них характерны высокая упругость и низкая плотность, благодаря чему их прочность выше, чем прочность других металлов. При введении титановых имплантатов в ткань прямого контакта между титаном и тканями организма не происходит, так как титан способен образовывать на поверхности имплантата тонкую оксидную пленку, которая повышает антикоррозийные свойства материала и обладает высокой вязкостью и хорошей адгезией [15, 16].

Среди пластмасс наибольшее распространение приобрел полиметилметакрилат (ПММА пластмасса) — высококачественный аморфный материал, относящийся к термопластам. Показано, что ПММА пластмасса является одним из оптимальных материалов для изготовления ортопедических конструкций, так как обладает достаточной прочностью (на растяжение, сжатие и изгиб), а также трещиностойкостью и относительной долговечностью [17]. Основной проблемой при применении ПММА пластмассы считаются ее недостаточные эластичность и упругость [18].

Керамические материалы обладают хорошей биосовместимостью и эстетическими свойствами, но их применение в практике несколько ограничивает их хрупкость [7, 19].

Полиэфирэфиркетон (PEEK полимер) представляет собой полукристаллический линейный полициклический полимер, который был разработан в качестве альтернативы металлам. К достоинствам PEEK полимера можно отнести в первую очередь высокую прочность, устойчивость к температурным и химическим воздействиям, эластичность и упругость, аналогичную таковой костной ткани (что отличает его от металлов и керамики), износоустойчивость, высокую биосовместимость и безопасность, так как он не токсичен и не вызывает аллергию [7, 20—24]. Кроме того, PEEK полимер имеет цвет, соответствующий естественным зубам, и устойчив к окрашиванию [25].

В первых экспериментальных исследованиях применения PEEK полимера в имплантологии показали меньшую способность к остеоинтеграции и повышенное натяжение перимплантационных тканей из-за более низкой жесткости PEEK полимера по сравнению с титановыми имплантатами [26, 27]. В то же время армирование (например, углеродными волокнами, фосфатом кальция, гидроксиапатитами) в модели имплантата PEEK полимером приводило к существенному увеличению жесткости конструкции, хотя даже без примесей PEEK полимер обладает достаточной прочностью для применения в боковом отделе зубного ряда [9, 22—24].

M. Rea и соавт. [28] в эксперименте на животных изучили состояние твердых и мягких тканей после установки формирователей десны из титана, PEEK полимера на титановой основе и РЕЕК полимера с разной структурой поверхности. Было доказано, что полиэфирэфиркетон не уступает титану в формировании контура тканей в периимплантатной области, причем независимо от гладкости его поверхности, это демонстрирует перспективность применения РЕЕК полимера для использования в качестве формирователей десны. В литературе описан клинический опыт применения РЕЕK полимера в ортопедии, ортодонтии и имплантологии [10, 29—31].

Сравнительная характеристика бактериальной адгезии к современным конструкционным материалам в дентальной имплантологии. Образование биопленки на конструктивных материалах является предметом пристального внимания ученых. Безусловно, этот процесс индивидуален для каждого клинического случая, и, по мнению некоторых авторов, структура бактериальных сообществ на материалах зависит от индивидуума в большей степени, чем от типа материала [32]. Все же непатогенные и патогенные микроорганизмы, такие как бактерии рода Streptococcus, Porphyromonas, Fusobacterium, Neisseria, Peptostreptococcus, Staphylococcus, Tanerella и др., способны прикрепляться к поверхности конструкций из материалов всех типов [33].

Исследования продемонстрировали различия в формировании микробной биопленки на стоматологических материалах, и эти изменения могут быть связаны как с физическими, так и с химическими характеристиками поверхностей. Идеальный материал для формирователей десны и абатментов должен характеризоваться адгезией наименьшего или незначительного количества пародонтопатогенных бактерий. Поэтому клинически важно знать степень адгезии бактерий к материалам разных типов [34].

Адгезия микроорганизмов к титану и титановым сплавам. В настоящее время титан считается «золотым стандартом» и сохраняет доминирующее положение в качестве материала для изготовления формирователей десны, абатментов и имплантатов при дентальной имплантации [19, 35]. Поэтому знание характеристик бактериальной адгезии к его поверхности имеет принципиальное значение.

Титан, как и диоксид циркония, является гидрофобным материалом. Поскольку грамположительные бактерии обладают гидрофобными свойствами из-за толстого слоя пептидогликана, они будут немедленно притягиваться к этим материалам. В отличие от грамотрицательных бактерий, которые, находясь в прямом контакте, будут отталкиваться. Гидрофобные/гидрофильные взаимодействия могут служить объяснением отсутствия в некоторых сообщениях различий между образованием биопленки при использовании поверхностей аналогичной химической природы [34].

R. Van Brakel и соавт. [36] сравнивали раннюю бактериальную колонизацию и состояние мягких тканей, прилегающих к слизистой оболочке, абатментов из титана и диоксида циркония. Микробиологический отбор и измерение клинических параметров проводились через 2 нед и через 3 мес после установки абатмента. Авторы пришли к выводу об отсутствии существенной разницы в адгезии бактерий к абатментам из титана и диоксида циркония. Хотя титан и диоксид циркония являются гидрофобными материалами, титан проявляет полупроводниковые свойства благодаря его биологически активному диоксидному слою, и этим может объясняться противоречивость результатов в научной литературе. Так, А. Scarano и соавт. [37] показали, что диски с диоксидом циркония, закрепленные на носителе, накапливали меньше бляшек, чем титановые диски, даже с аналогичной шероховатостью поверхности. Это объяснили более низкой электропроводностью диоксида циркония по сравнению с титаном.

А. Al-Ahmad и соавт. [38] также оценивали образование биопленки на различных типах поверхностей абатмента из титана и диоксида циркония in vivo и обнаружили, что накопление биопленки на поверхности диоксида циркония было менее интенсивным, чем на поверхности титана. В работе T. Wassmann и соавт. [39] была обнаружена сопоставимая по степени бактериальная колонизация диоксида циркония и титана с существенной зависимостью от вида бактерий, состояния структуры поверхности и ее влажности. A. De Freitas и соавт. [40] в клиническом исследовании с участием 20 пациентов показали быструю и селективную адгезию бактерий разных генотипов к титану и диоксиду циркония.

Когда супраструктуры имплантата находятся во рту, их поверхность контактирует с плазмой крови или слюной. На притяжение или отталкивание бактерий влияют белки, содержащиеся на поверхности формирователя десны или абатмента, поскольку они имеют разную степень гидрофобности и гидрофильности. Основным слюнным белком, адсорбированным титаном in vivo и in vitro, является альбумин, а адсорбция альбумина на поверхности титана осуществляется с помощью ионов кальция (Ca²⁺). Отрицательный заряд диоксида титана может привлекать положительные ионы Ca²⁺, которые увеличивают адгезию некоторых видов бактерий.

L. Badihi Hauslich и соавт. [41], показали, что предварительная обработка поверхностей титана ионами Ca²⁺ увеличивала адгезию Streptococcus mutans и Fusobacterium nucleatum к поверхностям титана, но не влияла на адгезию Porphyromonas gingivalis. Эти данные свидетельствуют, что ион Ca²⁺ может служить мостиком при адгезии бактерий к поверхностям титана. В другом исследовании показана адгезия дрожжеподобных грибов Candida albicans на поверхность титанового имплантата, степень которой зависела от ассоциированных бактериальных видов [42].

В работе D. Violant и соавт. [43] изучен характер бактериальной адгезии на различные марки титана, в том числе с модифицированной поверхностью. Модель биопленки in vitro была составлена из ранних (Actinomyces naeslundii, Streptococcus gordonii), вторичных (Veillonella parvula) и промежуточных (Fusobacterium nucleatum spp, Polymorphum) колонизаторов поверхностей зубов. Через 1 нед инкубации многовидовые биопленки дали сходную картину бактериального состава на всех проанализированных поверхностях имплантатов. Наиболее распространенной бактерией была V. parvula (почти 50% от общей биомассы), затем S. gordonii (почти 30%), F. nucleatum spp. Polymorphum (почти 10%) и A. naeslundii (<5%). Общая бактериальная биомасса была значительно выше на поверхности титана VI класса (р<0,05). Результаты показали, что не только обработка поверхности имплантата, но и чистота титана влияют на раннюю бактериальную колонизацию.

Роль состояния поверхности титана и влияние ее на характер и степень бактериальной адгезии до сих пор является предметом разногласий. Так, в работе K. Narendrakumar и соавт. [44] было показано, что анодирование титана и наноструктурирование его поверхности приводят к значимому уменьшению восприимчивости поверхности титановых образцов к колонизации Streptococcus sanguinis и Streptococcus mutans по сравнению с контрольным образцом диоксида титана. В то же время в исследовании профиля микробных сообществ на 16 образцах титановых дисков с различными видами обработки поверхности после 24-часовой внутриротовой экспозиции значительной разницы между образцами не обнаружено, т. е. топография титана в начальной фазе образования биопленки не оказывает существенного влияния на колонизирующую микробиоту. Важно, что в этом исследовании в реальных условиях на всех титановых поверхностях и зубах были идентифицированы 29 общих родов и еще 7 инклюзивных таксонов, представляющих филаменты, протеобактерии, фузобактерии, бактероиды, актинобактерии [45].

Эти противоречия подкрепляются данными C. Passariello и соавт. [46], демонстрирующими разную восприимчивость коммерческих типов имплантатов из титана, произведенных по сравнимым технологиям, к бактериальной флоре. Вероятно, на процесс бактериальной колонизации имплантатов влияют как производственные технологии (обработка поверхности), так и продуктивная среда. При выборе имплантата стоматолог должен полагаться на конкретные экспериментальные исследования, поскольку только характеристики материала и поверхности не могут обусловливать восприимчивость к колонизации патогенными бактериями.

Адгезия микроорганизмов к полиметилметакрилатной пластмассе. В ряде исследований показано, что акриловые пластмассы в целом характеризуются высокой бактериальной адгезией, причем практически для всех видов микробной флоры полости рта, включая пародонтопатогены [47—50].

В то же время при анализе бактериальной адгезии (на примере S. mutans) часто используемых акриловых материалов был показан гораздо более низкий, чем для метакрилатов и бисакрилатов, адгезионный потенциал для ПММА пластмассы, независимо от степени шероховатости поверхностей элементов [51].

Первоначальная адгезия микроорганизмов к ПММА зависит от физико-химических параметров конструкционного материала, таких как гидрофобность и предварительная адсорбция слюнных белков. Функциональные группы, добавляемые адсорбцией специфических слюнных белков к поверхностям материала, влияют на процесс начальной адгезии бактерий в большей степени, чем гидрофобность как физическое свойство [52]. Известно, что основными ранними колонизаторами покрытой слюной эмалевой поверхности являются микроорганизмы семейства Streptococcus и Actinomyces. Схожие данные были получены для ПММА пластмассы при имитации его нахождения во рту. Обработка материала слюной модифицировала бактериальную адгезию ПММА пластмассы с увеличением степени адгезии Streptococcus mutans и Actinomyces oris и уменьшением — Streptococcus sanguinis и Actinomyces naeslundii [53].

В то же время в исследовании С.Д. Арутюнова и соавт. [54] отмечено, что наиболее высокой степенью адгезии к ПММА пластмассе обладает S. sanguis, умеренной — Porphyromonas gingivalis и C. albicans, низкой — Fusobacterium nucleatum. Степень адгезии снижалась после полировки поверхности. Аналогичные результаты были получены L. Dantas и соавт. [55], оценивавшими влияние различных методов обработки поверхности и полировки ПММА пластмассы на бактериальную адгезию (S. sanguinis). Авторы доказали, что уменьшение степени шероховатости поверхности напрямую связано с уменьшением адгезии бактерий, а также подтвердили, что полирование ПММА пластмассы может уменьшить адгезию S. sanguinis к этому материалу.

Кроме того, микробная адгезия может быть уменьшена модификацией ПММА наночастицами, например диоксида титана [56]. I. Al-Bakri и соавт. [57] по результатам сравнительного анализа был сделан вывод о том, что фторированные стеклянные наполнители могут уменьшать микробную адгезию к ПММА пластмассе без отрицательного влияния на свойства поверхности.

В сравнительных исследованиях степени бактериальной адгезии к ПММА пластмассе и другим часто используемым стоматологическим материалам было установлено, что силы адгезии к классическим полиэфирам (полиэтиленэтерфталат, ПЭТ), в частности для S. sanguinis и S. mutans, значительно сильнее, чем к поверхности ПММА как в отсутствие слюнной пленки, так и при ее наличии. Биопленка, образованная на поверхностях ПЭТ, также была значительно плотнее и больше, чем на поверхности ПММА пластмассы [58]. Керамика в целом характеризуется меньшей степенью бактериальной адгезии, чем пластмассы, но это утверждение неверно в отношении стафилококков, которые в равной степени обнаруживаются на обеих группах материалов в полости рта [59].

Адгезия микроорганизмов к РЕЕК полимеру. Несмотря на все более широкое применение полиэфирэфиркетона (РЕЕК полимера) в имплантологии, недостаточно изученным остается процесс образования биопленки на его поверхности. Согласно результатам метаанализа публикаций об использовании РЕЕК полимера в протезировании (литература с 2010 по 2017 г.), не подлежит сомнению вывод, что PEEK полимер идеально соответствует необходимым требованиям, которые предъявляются к материалам, применяемым в дентальной имплантологии [26, 27]. Однако на клиническом уровне невозможно сформировать четкое утверждение об образовании биопленки на его поверхности и вероятности развития инфекционных осложнений (периимплантита) [60].

Титан, его сплавы и РЕЕК полимер являются гидрофобным материалом с отрицательным зарядом на поверхности и вследствие этого невысокой белковой адгезией. Таким образом, можно предполагать, что бактериальная адгезия к РЕЕК полимеру будет подчиняться тем же механизмам, что и адгезия микроорганизмов к титану [61, 62].

Исследования, проведенные в этом направлении, в целом подтверждают это предположение. E. Rochford и соавт. [63] изучали адгезию Staphylococcus aureus и Staphylococcus epidermidis к литьевому и механически обработанному полиэфирэфиркетону и сравнивали ее с адгезией к титану. Авторы использовали дооперационную модель (физиологический раствор) и послеоперационную модель (плазма крови). Бактериальная адгезия полиэфирэфиркетона составила в среднем 2,1·10⁵ CFU (стандартное отклонение 3,1·10⁴). Главными выводами стали аналогичная по степени адгезия литьевого РЕЕК полимера и чистого титана в предоперационной модели, но с различиями между штаммами. Кроме того, РЕЕК полимер с обработанной поверхностью характеризовался большей адгезией по сравнению с литьевым методом изготовления.

В работе S. Hahnel и соавт. [64] было изучено образование биопленок на поверхности абатментов из титана, циркония, РЕЕК полимера и ПММА пластмассы. Все образцы были отполированы до высокого блеска для максимального исключения фактора структуры поверхности. После моделирования образования слюнных пленок образцы подвергали воздействию суспензии Streptococcus gordonii, Streptococcus mutans, Actinomyces naeslundii и C. albicans в течение 20 или 44 ч. Значительно более низкая жизнеспособная биомасса и значительно более высокий процент мертвых микроорганизмов были идентифицированы через 44 ч, чем после 20 ч образования биопленки. Через 20 ч поверхность PEEK полимера была покрыта биомассой со значительно более низкой жизнеспособностью микроорганизмов биопленки по сравнению с жизнеспособностью микроорганизмов других материалов. Авторы сделали вывод, что в лабораторных условиях скорость образования биопленки на поверхности PEEK полимера равно или меньше, чем на поверхности традиционных абатментов из диоксида циркония и титана.

Наконец, еще в нескольких публикациях было показано, что наномодифицированные материалы на основе РЕЕК полимера (наногидроксиапатит-РЕЕК, нанофторгидроксиапатит-РЕЕК, РЕЕК с наноструктурированной поверхностью) характеризуются еще меньшей бактериальной адгезией по сравнению с необработанным РЕЕК полимером, что открывает дальнейшие перспективы в разработке новых антиинфекционных РЕЕК-конструкций [60, 61].

Стратегии снижения степени адгезии бактерий и образования биопленки на поверхностях ортопедических протезных конструкций (имплантата, абатмента, формирователя десны) играют важную роль в клинической практике. Несмотря на активное изучение данного вопроса, до сих пор высказываются противоречивые мнения о механизмах и степени бактериальной адгезии у материалов различных типов.

Внедрение современного материала РЕЕК полимера для формирования контура десны при протезировании с опорой на дентальные имплантаты, обладающего рядом преимуществ — высокой прочностью и упругостью, устойчивостью к внешним воздействиям, хорошими эстетическими свойствами, приобретает особую актуальность. Согласно опубликованным исследованиям, РЕЕК полимер характеризуется аналогичной бактериальной обсемененностью по сравнению c титаном и в меньшей степени с акриловыми пластмассами при прочих равных условиях.

Необходимо отметить, что в литературе не найдено исследований, посвященных сравнению степени бактериальной адгезии к металлам (титан и его сплавы), ПММА пластмассе и РЕЕК полимеру в условиях ротовой полости человека. Определение возможных различий и преимуществ современного материала РЕЕК (полиэфирэфиркетон) полимера в этом аспекте может быть перспективным направлением для дальнейшего изучения свойств ортопедических конструкций с опорой на дентальные имплантаты, изготовленных с использованием полиэфирэфиркетона.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Сведения об авторах

Гветадзе Р.Ш. — https://orcid.org/0000-0003-0508-7072

Дмитриева Н.А. — https://orcid.org/0000-0001-9667-2562

Воронин А.Н. — https://orcid.org/0000-0001-9234-9995

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Гветадзе Р.Ш., Дмитриева Н.А., Воронин А.Н. Особенности адгезии микроорганизмов к стоматологическим материалам, используемым для формирования контура десны при протезировании с опорой на дентальные имплантаты. Стоматология, 2019;98(5):-123. https://doi.org/10.17116/stomat201998051