Tipuri de grefe osoase. Indicații clinice în implantologia orală

Grefarea osoasă este efectuată în mod obișnuit în parodontologie și chirurgie orală pentru a înlocui țesutul osos pierdut. În timp ce osul autogen este considerat standardul de aur datorită proprietăților sale regenerative, alogrefele și xenogrefele sunt utilizate frecvent datorită disponibilității lor, precum și proprietăților lor diferențiale regenerative și biomecanice. 

Grefă osoasă poate fi folosită pentru a crea o bază stabilă pentru plasarea implantului dentar, pentru a opri progresia bolii gingivale sau pentru a face zâmbetul să pară mai plăcut din punct de vedere estetic.

Inițial, materialele de grefare osoase au fost dezvoltate pentru a servi ca o rețea de susținere pasivă, structurală, principalul lor criteriu fiind biocompatibilitatea. Cu toate acestea, progresele în ingineria tisulară și medicina regenerativă au îmbunătățit și mai mult diferite clase de grefe osoase, fiecare având diverse avantaje și dezavantaje. 

Astăzi, o serie de materiale pentru grefarea osoasă au fost proiectate cu topografii specifice de suprafață atât la scară micro cât și la scară nanometrică pentru a ghida în continuare formarea de os nou implantat. Numărul tot mai mare de grefe osoase disponibile în prezent are o piață globală estimată care depășește 2,5 miliarde USD anual, cu peste 2 milioane de proceduri efectuate anual.

Ca atare, nevoia de biomateriale „inteligente” mai bune devine vitală din cauza îmbătrânirii populației și numărul crescut de proceduri de grefare osoasă efectuate anual pentru boli precum osteoporoza, artrita, tumorile și traumatismele.

Grefare osoasă în implantologie

Materialele de grefare osoasă au fost studiate pe larg în domeniul stomatologiei (similar cu medicina ortopedică) pentru a umple defectele osoase cauzate în mare parte de boala parodontală.

Există o mare varietate de motive pentru care grefarea osoasă poate fi cea mai bună opțiune pentru refacerea osului maxilar.

• Implanturile dentare – Implanturile sunt metoda modernă de înlocuire a dinților lipsă deoarece redau funcționalitatea deplină a gurii; cu toate acestea, implanturile trebuie să fie ferm ancorate de osul maxilarului pentru a fi eficiente. Dacă osul maxilar nu are calitatea sau cantitatea necesară de os, grefa osoasă poate întări și îngroșa locul implantului.

• Lifting sinusal – Procedura de lifting sinusal presupune ridicarea membranei sinusurilor și grefarea osului, astfel încât implanturile să poată fi plasate în siguranță.

• Mărirea crestelor – Crestele osoase pot apărea din cauza traumei, rănilor, malformațiilor congenitale sau bolii parodontale severe. Grefa de os este folosită pentru a umple creasta și pentru a da o formă uniformă osul maxilarului. 

• Repoziționarea nervului – Dacă nervul alveolar inferior necesită repoziționare pentru a permite plasarea implanturilor, poate fi necesară o procedură de grefare osoasă. 

Indicațiile clinice pentru utilizarea materialelor de grefare osoasă variază de la cazuri unice până la cazuri complexe. Unele grefe trebuie să fie osteoinductoare pentru a facilita creșterea osului vertical sau orizontal (cum ar fi autogrefele), în timp ce altele trebuie să fie neresorbabile pentru a preveni resorbția viitoare (xenogrefe derivate de la bovine).

Având în vedere gama largă de utilizări pentru materialele de grefe osoase în implantologie, niciun material nu poate îndeplini fiecare dintre aceste sarcini. În plus, este adesea necesară combinarea a două sau mai multe clase de grefe osoase pentru a obține un rezultat de succes și previzibil. 

În timp ce fiecare dintre materialele de grefare trebuie să îndeplinească mai multe proprietăți legate de utilizarea lor, inclusiv biocompatibilitate optimă, siguranță, caracteristici ideale ale suprafeței, geometrie și manipulare adecvate și proprietăți mecanice bune, grefele osoase sunt caracterizate în mod obișnuit pe baza lor osteogene, osteoinductoare și osteoconductoare. 

Prin urmare, materialul de grefare ideal ar trebui:

• să conțină celule progenitoare osteogene în cadrul schelei de grefare osoasă capabile să formeze o nouă matrice osoasă;
• să demonstreze potențialul osteoinductiv prin recrutarea și inducerea celulelor mezenchimale să se diferențieze în osteoblaste formatoare de os matur;
• să ofere oferă o structură care facilitează creșterea în interior a țesutului tridimensional.

În consecință, standardul de aur pentru grefarea osoasă este osul autogen, recoltat fie ca bloc osos, fie ca particule osoase. Autogrefele prezintă o combinație excelentă a trei proprietăți biologice importante ale grefelor osoase, inclusiv osteoconducția, osteoinducția și osteogeneza.

În ciuda capacității lor puternice de a îmbunătăți formarea de oase noi, riscul de contaminare bacteriană a dus la găsirea de alternative. Acestea includ alogrefe osoase (din alogrefe osoase liofilizate [FDBA], os congelat liber și alogrefe osoase uscate libere demineralizate [DFDBA]), xenogrefe (derivate din animale, corali, alge calcifiante sau lemn) și o serie de aloplaste sintetice (HA, hidroxiapatită; β-TCP, β-fosfați tricalcici, fosfați de calciu bifazici, polimeri, sticlă ceramică și ochelari bioactivi). Deși aceste materiale sunt osteoconductoare prin definiție, sunt disponibile doar un număr limitat de materiale osteoinductoare.

1. Regenerarea osoasă

Regenerarea previzibilă a osului în cavitatea bucală este una dintre cele mai dificile proceduri chirurgicale cu care se confruntă medicul stomatolog curant. Înțelegerea numărului de factori cheie este totuși necesară pentru a optimiza mai bine rezultatele regenerative. Domeniul ingineriei tisulare propune că trei factori principali sunt necesari pentru regenerarea oaselor și țesuturilor. 

În primul rând, este necesară un material de grefare osoasă pentru a facilita repopularea celulelor și recreșterea țesuturilor în zona defectului. În al doilea rând, moleculele de semnalizare sunt necesare pentru a stimula regenerarea tisulară nouă și pentru a recruta viitoare celule progenitoare. În al treilea rând, celulele osteogene sunt necesare pentru a forma o nouă matrice osoasă. 

În timp ce aceste trei proprietăți optimizează ingineria țesuturilor, este esențial să înțelegem că un mediu optim (stabilitatea, stimularea încărcării, perfuzia de oxigen, pH-ul țesuturilor osoase, viabilitatea pereților osoși din jur etc.) este necesar pentru a stimula în continuare formarea osoasă nouă. O varietate de materiale de grefare osoasă, membrane de barieră și molecule de semnalizare au fost descoperite pentru a îndeplini această sarcină.

Materialele de grefare sunt osteoconductoare pe baza capacității lor de a promova formarea de oase noi și de a sprijini creșterea în interior a țesutului tridimensional. În schimb, osul autogen este osteogen datorită încorporării de celule progenitoare vii care pot induce în continuare formarea de oase noi și este osteoinductiv pe baza capacității sale de a secreta factori de creștere în micromediul local. 

Toate celelalte grefe osoase, inclusiv alogrefele, xenogrefele și aloplastele, sunt complet lipsite de celule vii și, prin urmare, nu sunt considerate osteogene. Majoritatea cercetărilor de până acum privind materialele de grefare osoasă s-au concentrat pe optimizarea potențialului lor osteoinductiv. 

Astăzi, alogrefele sunt singura clasă de grefe osoase de înlocuire care sunt considerate osteoinductoare și au avantaje față de xenogrefe și grefe osoase sintetice datorită biocompatibilității lor superioare. 

2. Os autogen

Grefa osoasă autogenă presupune recoltarea osului obținut de la același pacient. Locurile tipice din cavitatea bucală includ simfiza mandibulară (zona bărbiei) sau ramul mandibular anterior (procesul coronoid). S-a demonstrat în diverse studii că tehnica de recoltare are o influență semnificativă asupra viabilității celulelor, precum și asupra integrării viitoare în os.

De o importanță critică pentru ratele de succes ale autogrefelor este capacitatea medicilor de a recolta cu succes autogrefe care conțin celule și osteocite osteoprogenitoare vitale. S-a demonstrat anterior că preparatele de autogrefă pot fi compromise de tehnicile de recoltare mecanică, precum și de durata de timp dintre recoltare și implantare.

Grefele, care sunt compuse în principal din matrice osoasă și osteocite, sunt cunoscute că eliberează o mare varietate de factori de creștere, precum și pentru a regla formarea/resorbția osoasă. Autogrefele rămân standardul de aur, iar defectele osoase complicate necesită adesea încorporarea cel puțin parțială a autogrefelor pentru a îmbunătăți consolidarea grefei.

3. Alogrefe

Alogrefele osoase implică recoltarea osului obținut dintr-un donator uman care a fost prelucrat și decontaminat în condiții de siguranță. Unul dintre principalele avantaje ale alogrefelor, spre deosebire de alte materiale de grefare de înlocuire, este că grefele sunt întotdeauna osteoconductoare prin susținerea țesutului tridimensional. Prin urmare, alogrefele posedă potențial osteoinductiv, spre deosebire de xenogrefe și aloplastele fabricate sintetic.

Proprietățile materialului de alogrefă sunt direct legate de procesarea acestuia și de sursa sa donatoare. Alogrefele sunt disponibile sub formă de particule proaspete, congelate, demineralizate sau liofilizate. Prin urmare, riscul de transmitere a bolii este minimizat, deoarece se efectuează în mod obișnuit o analiză amănunțită a cadavrelor înainte de selectarea osului grefat. În plus, prelucrarea grefei urmărește îndepărtarea componentelor antigenice pentru a reduce răspunsul imun al gazdei. 

Din punct de vedere biologic, este important de menționat că, deoarece osul alogrefă este obținut din cadavre, există o variabilitate de succes. Multe studii din întreaga lume au demonstrat eficacitatea alogrefelor în promovarea formării de oase noi într-o gamă largă de tipuri de defecte.

Alogrefele rămân materialul de înlocuire ideal pentru o serie de proceduri comune utilizate în stomatologie, inclusiv vindecarea alveolei de extracție, procedurile de ridicare a sinusurilor și procedurile de regenerare osoasă ghidată (GBR) și împreună cu implantul dentar. Mai exact, alogrefele sunt mult mai potrivite pentru gestionarea locului de extracție decât xenogrefele datorită capacității lor mai bune de formare osoasă, precum și capacității lor de a transforma în timp osul gazdă nativ.

4. Xenogrefe

În timp ce alogrefele sunt biomaterialul cel mai frecvent utilizat în țările care le permit datorită biocompatibilității lor superioare, xenogrefele derivate de la animale oferă alte avantaje semnificative. La început nu se știa în ce măsură va avea loc resorbția osoasă în urma procedurilor de mărire osoasă cu xenogrefe. Însă, cel mai reprezentativ avantaj al acestor biomateriale rămâne faptul că osul crescut poate fi menținut chiar și câțiva ani după implantarea lui. 

Spre deosebire de alogrefe, care sunt predispuse la resorbție în timp, xenogrefele își mențin volumul datorită proprietăților lor neresorbabile. Din aceste motive, o varietate de proceduri în stomatologie au fost adaptate de atunci pentru a profita de aceste materiale cu rată scăzută de înlocuire.

5. Aloplaste

Aloplastele sunt grefe osoase dezvoltate sintetic care sunt fabricate în laborator și derivate din diferite combinații de HA, β-TCP, polimeri și/sau ochelari bioactivi. Deși posedă o suprafață osteoconductivă care permite atașarea și proliferarea celulelor și tridimensionale. creșterea osoasă, în comparație cu celelalte clase de grefe osoase, acestea au demonstrat, în general, o capacitate de formare osoasă inferioară într-un număr de studii comparative. 

Prin urmare, în rezumat, aloplastele nu posedă aceleași proprietăți ca os autogen și alogrefe. Din aceste motive, utilizarea lor a fost limitată în primul rând la pacienții cu motive personale sau culturale de preferință.

Indicații clinice în stomatologie

• Regenerare osoasă ghidată

Regenerarea osoasă ghidată este o tehnică frecvent aplicată și previzibilă pentru refacerea defectelor osoase în regiunea maxilo-facială. În funcție de morfologia defectului și de severitatea pierderii osoase, concepte precum regenerarea osoasă verticală și orizontală au fost explorate pe larg de specialiști. Aceste două aspecte influențează puternic tipul, amploarea și prognosticul procedurii de reabilitare. 

O varietate de materiale sunt utilizate în aceste abordări pentru a promova aderența, migrarea și proliferarea osteoblastelor. În plus, nanomaterialele polimerice sunt folosite ca o barieră fizică pentru a preveni creșterea în interior a țesutului conjunctiv și epitelial cu proliferare rapidă la locul defectului, promovând astfel regenerarea osoasă. Utilizarea diferitelor materiale de grefare, inclusiv autogrefe, alogrefe și xenogrefe, a devenit o practică comună pentru clinicieni.

Cu toate acestea, în încercarea de a menține volumul osos, xenogrefele neresorbabile sunt utilizate în mod obișnuit pentru a menține spațiul în creșterea osoasă. Avantajul este că, odată ce regenerarea a avut loc, volumul osos poate fi menținut ani mai târziu datorită caracteristicilor neresorbabile. Pentru astfel de cazuri, osul autogen a fost de obicei combinat cu xenogrefe într-un raport de 1:1. În mod obișnuit, datorită potențialului mai mare de inducere osoasă a alogrefelor față de autogrefe, un procent mai mare din complexul de grefă osoasă finală cuprinde de obicei aproximativ 70% alogrefă și 30% xenogrefă.

• Prize de extracție

Efectele pierderii dinților asupra modificărilor dimensionale ale crestei alveolare au fost bine documentate în literatura de specialitate. Alveolele de extracție sunt umplute în mod obișnuit cu biomateriale osoase pentru a minimiza pierderea crestei și pentru a asigura osul adecvat pentru plasarea implantului. Deși niciun biomaterial nu poate preveni complet, o varietate de studii au favorizat anumite biomateriale față de altele.

Ca material de înlocuire standard, alogrefele (și mai precis FDBA) sunt utilizate cel mai eficient pentru a minimiza modificările dimensionale. Alogrefele oferă o matrice mineralizată care conține factori de creștere specifici osului. De obicei, FDBA este acoperit cu diverse bariere pentru a preveni infiltrarea țesuturilor moi. Acestea pot include membrane d-PTFE, membrane sau dopuri de colagen și membrane de fibrină bogată în trombocite (PRF).

Important pentru biomaterialul utilizat pentru gestionarea locului de extracție este capacitatea sa de a fi resorbit și înlocuit cu os nativ în timp. Ca atare, xenogrefele neresorbabile nu trebuie utilizate pentru alveolele de extracție și ar trebui considerate o contraindicație în majoritatea cazurilor. Esențial pentru stabilitatea implantului pe termen lung este contactul rezultat dintre os și implant. 

Deoarece xenogrefele nu vor fi resorbite și înlocuite în timp, contactul os-implant poate fi redus, deoarece unele particule de DBBM vor fi tăiate în timpul pregătirii osteotomiei și mai târziu vor rămâne în contact cu suprafața implantului în timp. Acesta este motivul principal pentru care xenogrefele neresorbabile ar trebui evitate și utilizate rar în țările care permit alogrefele. În plus, deoarece alogrefele sunt considerate mult mai osteoinductoare decât xenogrefele de implanturi sunt în general plasate la 3-4  luni după procedurile de grefare, în timp ce o perioadă tipică de vindecare de 4 până la 6 luni este necesară pentru xenogrefe. 

• Regenerarea parodontală a defectelor intraosoase 

Boala parodontală este una dintre cele mai frecvente boli cunoscute de oameni, milioane de oameni fiind afectați în întreaga lume. Au fost făcute multe încercări de regenerare a defectelor parodontale, inclusiv defectele intraosoase. Una dintre complexitățile regenerării parodontale a fost necesitatea regenerării a trei tipuri de țesut (ligament parodontal, ciment și os) în comparație cu creșterea osoasă, care necesită un singur tip de țesut. Mai mult, multe dintre defecte sunt defecte verticale înguste, care necesită mai puțină stabilitate a grefei, dar un potențial mai mare de recreștere a țesuturilor.

Ca atare, mulți clinicieni susțin utilizarea unor alogrefe osoase uscate libere demineralizate (DFDBA) pentru regenerarea parodontală datorită eliberării mai rapide a factorilor de creștere care promovează o mai bună regenerare parodontală. 

În plus, mulți stomatologi au favorizat încorporarea DFDBA cu factori de creștere regenerativi suplimentari, cum ar fi derivatul matricei de smalț sau PRF. În special, datorită resorbției mai rapide, mulți clinicieni s-au îndreptat către un raport 70/30 de DFDBA/FDBA pentru a oferi o anumită stabilitate suplimentară a grefei, menținând în același timp potențialul de eliberare a proteinei de bază din DFDBA.

În concluzie, grefele osoase autogene rămân standardul de aur datorită combinației lor de osteogeneză, osteoinducție și osteoconducție. Dar, nu înseamnă că alogrefele și xenogrefele nu sunt o opțiune viabilă fie singure, fie în diferite abordări combinatorii datorită disponibilității lor mai mari și proprietăților biologice/mecanice. 

Sursa info: https://www.ncbi.nlm.nih.gov, mdpi.com,