Lasikuitulujitteinen muovi soveltuu implantin jatkemateriaaliksi

Väitöskirja tarkastettiin 13.12.2013 Turun yliopistossa

Unidirectional fiber-reinforced composite as an oral implant abutment material. Experimental studies of E-glass fiber/ BisGMA-TEGDMA polymer in vitro

Vastaväittäjä: Ignace Naert, professori, Department of Prosthetic Dentistry, School of Dentistry, Catholic University of Leuven, Belgia

Kustos: Timo Närhi, professori, Turun yliopisto

Esitarkastajat: Pentti Tengvall, professori, Sahlgrenska Academy, University of Gothenburg, Ruotsi, Hannu Larjava, professori, University of British Columbia, Kanada

Ohjaajat: Timo Närhi, professori, Turun yliopisto, Pekka Vallittu, professori, Turun yliopisto

Lasikuitulujitteiset muovit ovat ryhmä metallittomia biomateriaaleja, jotka ovat tulleet markkinoille vasta hiljattain. Kiinnostus kuitulujitteisten muovien käyttöön implanttimateriaalina hammaslääketieteellisissä ja lääketieteellisissä hoidoissa on kasvanut. Kuitulujitteisesta muovista valmistettu hammasimplantti on aiemmin todettu bioyhteensopivaksi luukudoksen kanssa. Tästä materiaalista valmistettujen implanttien kiinnittymistä pehmytkudoksiin ei kuitenkaan ole aiemmin tutkittu. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena olikin selvittää yhdensuuntaisilla lasikuiduilla vahvistetun komposiitin soveltuvuutta hammasimplanttien ienkudoksen läpäisevän jatkeosan materiaaliksi. Soveltuvuutta arvioitiin lasikuitulujitteisen muovin mekaanisten, kemiallisten ja biologisten ominaisuuksien valossa.

Väitöskirjatyössä verrattiin kahta erilaista materiaalia: perinteistä polymeerikomposiittia (BisGMA 50 % – TEGDMA 50 %) ja lasikuitulujitteista komposiittia. Korkean kuitupitoisuuden vaikutus komposiitin mekaanisiin ominaisuuksiin tutkittiin kolmipistetaivutusta käyttämällä. Materiaalien pintarakenne analysoitiin pyyhkäisyelektroni- ja konfokaalimikroskooppitutkimuksilla. Muoveissa käytettyjen monomeerien konversioaste selvitettiin FTIR-spektrometrilla, ja materiaalien pintaenergia tutkittiin kosketuskulmamittausta käyttämällä. Materiaalien käyttäytymistä verikontaktissa taas selvitettiin tutkimalla, miten materiaalin pinta vaikutti hyytymän muodostumiseen sekä verihiutaleiden kiinnittymiseen ja morfologiaan. Ihmisen ikenen fibroblastien kiinnittymistä ja jakautumista komposiittien pinnoilla tutkittiin rutiinikäytössä olevilla soluviljelymalleilla. Lisäksi väitöskirjatyössä kehitettiin uusi kudosviljelymalli, jonka avulla testattiin sian ienkudoksen kiinnittymistä kokeellisten komposiitti-implanttien pinnoille.

Mekaanisten ominaisuuksien analyysi osoitti, että komposiitin sisältämien E-lasikuitujen määrällä on suora yhteys sen elastiseen modulukseen, sitkeyteen sekä kuormankantokykyyn. Taivutuslujuus ei kuitenkaan lisääntynyt suorassa suhteessa kuitujen määrään käytettäessä suuria kuitutiheyksiä. Lasikuitulujitteisen komposiitin pinta osoittautui hydrofiiliseksi lasikuitujen ansiosta. Kuitulujitteisen komposiitin pinnalla veri hyytyi nopeammin ja verihiutaleet aktivoituivat paremmin verrattuna pelkkään polymeerikomposiittiin. Myös fibroblastien todettiin kiinnittyvän ja jakautuvan selvästi paremmin kuitulujitteisen komposiitin pinnalla. Kudosviljelytyö taas osoitti, että ienkudoksen epiteeli ja sidekudos kiinnittyvät suoraan sekä kuitulujitteisen että perinteisen komposiitin pinnalle. Kuitulujitteisen materiaalin pinnalla olevat, paljastuneet lasikuidut kuitenkin ohjasivat ikenen epiteeliä kasvamaan poispäin iensiirteen ja implantin kontaktipinnasta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että anisotrooppisten ja hydrofiilisten ominaisuuksiensa ansiosta kuitulujitteinen yhdistelmämuovi edistää implantin pehmytkudosliitoksen muodostumiseen johtavia biologisia prosesseja.

Väitöstutkimus toteutettiin Turun yliopiston hammaslääketieteen laitoksella.

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-5608-1