Sự hiện diện của răng và thành phần bám dính góp phần bảo tồn xương ổ răng xung quanh. Sau khi mất răng, do không có dây chằng nha chu nên lực ăn nhai không được hấp thu và do đó xương ổ răng bị tác động đáng kể. Theo thời gian, kích thước tổng của xương ổ mất răng có xu hướng giảm dần với tốc độ khác nhau. 3 tháng đầu tiên sau khi nhổ răng cho thấy thay đổi chiều cao nhiều nhất của xương ổ răng. Nhìn chung, gờ xương ổ tiêu với tốc độ trung bình 1,5–2 mm mỗi 6 tháng theo chiều dọc và 40–50% theo chiều ngang trong 6 tháng. Nếu không thực hiện các quy trình dự phòng ngay sau khi nhổ răng cũng như không thực hiện các phương pháp điều trị phục hồi, thì tình trạng mất xương xảy ra với tốc độ đã nói ở trên và dự kiến mất tới 40–60% thể tích trong 2–3 năm. Sự tiêu dần dần của gờ xương ổ mất răng đòi hỏi phải can thiệp điều trị hoặc ngăn chặn, để khôi phục chức năng và thẩm mỹ của xương, đồng thời ngăn ngừa sự xuất hiện của các biến chứng. Sau khi khái niệm dẫn truyền xương vùng miệng và hàm mặt xuất hiện vào những năm đầu của thế kỷ XX, nhiều loại vật liệu ghép xương đã được giới thiệu.
Các vật liệu đang được phát triển và đã áp dụng các đặc tính kích dẫn xương, dẫn đến chất lượng xương được cải thiện đáng kể trước khi đặt implant. Hiện có nhiều vật liệu thay thế tái tạo xương khác nhau, bao gồm xương của chính bệnh nhân từ một vị trí thứ hai (ghép tự thân), vật liệu hữu cơ và/hoặc vô cơ từ bệnh nhân khác (ghép đồng loại) hoặc từ các loài động vật (ghép dị loại), vật liệu thay thế nhân tạo (vật liệu sinh học đồng loại tổng hợp), và tác nhân osteoactive. Những chất thay thế xương này thường có thể được phân loại thành tự thân (autogenous) và không tự thân (non- autogenous) hoặc tự nhiên và tổng hợp. Hơn nữa, ghép xương có thể được thực hiện dưới dạng khối hoặc hạt.
Vật liệu ghép xương phải có bốn đặc điểm để có thể dùng trên lâm sàng: tích hợp xương, kích dẫn xương, kích tạo xương và tạo xương (osseointegration, osteoconduction, osteoinduction, và osteogenesis). Tích hợp xương là khả năng của vật liệu ghép liên kết hóa học với bề mặt vùng nhận mà không để lại sẹo. Sự kích dẫn xương có nghĩa là mạng lưới (matrix) của mảnh ghép cho phép xương mới hình thành và hỗ trợ sự phát triển của xương. Chất kích dẫn xương thúc đẩy tương tác tế bào-mạng lưới, kết dính tế bào và lắng đọng mạng lưới ngoại bào (ECM). Kích tạo xương có nghĩa là vật liệu ghép có khả năng tạo ra sự biệt hóa của các tế bào gốc đa năng trong các mô xung quanh thành một dòng nguyên bào xương, và do đó dẫn đến sự hình thành xương. Tạo xương đề cập đến sự hiện diện của các nguyên bào xương trong vật liệu ghép, trực tiếp tạo ra xương mới. Các đặc tính của mô xương tự nhiên được thể hiện trong Hình 8.1. Các yếu tố quan trọng để vật liệu mô phỏng các đặc tính của xương tự nhiên bao gồm: thành phần hóa học của xương, tỷ lệ canxi/phốt phát, hàm lượng cacbonat, tính đồng nhất của tinh thể, mức độ xốp, kích thước lỗ xốp, diện tích bề mặt và các yếu tố khác.
Ví dụ, xương dị loại có nhiệt độ xử lý vượt quá 600°C có xu hướng giảm lượng cacbonat, tỷ lệ canxi/photphat, độ xốp và diện tích bề mặt đặc trưng. Hơn nữa, các tinh thể được hình thành theo kiểu đồng nhất hơn, dẫn đến sự phân hủy kéo dài của vật liệu. Vật liệu đồng loại khoáng hóa, hydroxyapatite và khối tricalcium phosphate thiêu kết, là những chất ghép có thể phân hủy muộn. Các vật liệu có thể phân hủy sớm có thể được sử dụng trong bảo tồn gờ xương, tái tạo gờ xương và cả các trường hợp tái tạo xương có hướng dẫn trong đó cần phải tái tạo xương nhanh hơn. Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu ghép đóng một vai trò quan trọng. Lựa chọn vật liệu ghép phụ thuộc vào tốc độ hình thành xương mới, khả năng duy trì không gian, tốc độ tiêu của vật liệu và niềm tin tâm lý và tôn giáo của bệnh nhân.
Dựa trên nguồn gốc của chúng, tồn tại năm loại vật liệu ghép xương: ghép tự thân, ghép đồng loại, ghép dị loại, ghép tổng hợp và các yếu tố tăng trưởng (Hình 8.2).
1. Vật liệu ghép xương tự thân
Trong số tất cả các vật liệu để tăng thể tích gờ xương, mảnh ghép xương tự thân, cụ thể là mảnh ghép thu được từ cùng một bệnh nhân, thường được ưa chuộng hơn mảnh ghép không tự thân. Ghép xương tự thân là ghép xương duy nhất có tất cả bốn đặc tính mong muốn của mảnh ghép xương: kích dẫn xương, kích tạo xương, tạo xương và tích hợp xương. Mảnh ghép tự thân hỗ trợ về mặt cơ học cho mạch máu và các thành phần tế bào quanh vị trí ghép, kích thích hình thành xương và chứa các thành phần tế bào trưởng thành tạo ra mô xương mới. Chúng tương thích sinh học và không gây phản ứng miễn dịch. Thành phần vô cơ của xương tự thân, cụ thể là hydroxyapatite (HA), góp phần tạo nên độ cứng của mảnh ghép, trong khi thành phần hữu cơ, các bó collagen, mang lại sức mạnh, độ bền và độ ổn định.
Ghép xương tự thân hiện được coi là tiêu chuẩn vàng cho quy trình ghép xương trong miệng. Lý do đằng sau điều này là các tế bào tạo xương ổ và tế bào gốc trung mô (MSC) được giữ lại trong tủy xương có khả năng sống sót cao. Kỹ thuật lấy xương được cho là ảnh hưởng đến khả năng tồn tại của MSC và khả năng phóng thích các yếu tố tăng trưởng của chúng. Sử dụng bone mill hoặc bone scrapers đã chứng minh hiệu suất tế bào tốt hơn trong mảnh ghép được lấy, so với máy khoan hoặc thiết bị piezoelectric.
Liên quan đến nhược điểm của ghép xương tự thân, một số nghiên cứu đã báo cáo quá trình chết theo chương trình của các tế bào nội sinh trong xương tự thân và sau đó là hoại tử mô trong quá trình ghép. Các phân tích tế bào học đã chứng minh tỷ lệ tế bào khả dụng và tế bào chết theo chương trình trong các mảnh xương được thu thập ở hàm trên lần lượt là <5% và >95%. Những kết quả này đã được chứng minh là không phụ thuộc vào loại dụng cụ lấy mảnh ghép. Hơn nữa, có tới 80% các khoảng trống của tế bào xương bị rỗng hoặc chứa đầy các mảnh vụn khi kết thúc quy trình ghép. Ngoài ra, lấy mảnh ghép xương tự thân có liên quan đến nguy cơ nhiễm bệnh tại nơi cho. Do đó, một số biến chứng có thể phát sinh, bao gồm thời gian lành thương kéo dài, thêm khó chịu sau phẫu thuật, gãy xương, nhiễm trùng và chấn thương các cấu trúc giải phẫu lân cận như dây thần kinh và mạch máu có thể dẫn đến suy giảm chức năng thần kinh và mạch máu.
Ghép xương tự thân được sử dụng phổ biến nhất là xương xốp. Các mô ghép dạng xốp có các bè xốp được lót bằng nguyên bào xương chức năng cho phép tái thông mạch máu dễ dàng. Mặc dù hỗ trợ cơ học ban đầu bị yếu, vật liệu ghép dần dần kết hợp vào vùng nhận và đạt được độ bền tương đương với mảnh ghép xương vỏ trong khoảng thời gian 6–12 tháng. Sau quá trình implant, các tế bào xương khả dụng vẫn còn trong mô ghép. Liên quan đến điều này, các cytokine cục bộ và độ xốp của mô ghép có thể thúc đẩy sự hình thành mạch và kết tập các MSC chủ. Mảnh ghép có khả năng được tạo mạch hoàn toàn trong vòng 2 ngày. Hơn nữa, các MSC được kết tập có thể được định hướng để biệt hóa thành các nguyên bào xương. Sự hình thành xương mới dự kiến sẽ diễn ra trong vòng vài tuần và tái cấu trúc thường được quan sát thấy ở tuần thứ 8 sau phẫu thuật. Cuối cùng, quá trình ghép hoàn chỉnh dự kiến trong vòng 1 năm. Hiện tượng này được cho là do quá trình “thay thế dần dần”, cụ thể là sự lắng đọng đồng thời của chất tạo xương mới bởi các nguyên bào xương và sự tiêu các bè xương hoại tử bởi các hủy cốt bào.
Mảnh ghép xương vỏ đóng vai trò là vật liệu có tính kích dẫn xương cao, mặc dù các đặc tính kích tạo xương và tạo xương bị cản trở. Mạng lưới vỏ đặc góp phần vào tốc độ tái tạo và kết hợp mảnh ghép bị hạn chế và chậm. Hơn nữa, sự tưới máu bị hạn chế và số lượng tế bào xương khan hiếm nên sự tiêu bị cản trở, ngăn cản sự lắng đọng xương mới. Các mảnh ghép xương vỏ không mạch máu cung cấp hỗ trợ cấu trúc tức thì, nhưng trong khoảng thời gian 6 tuần sau thủ thuật, mảnh ghép bị suy yếu do quá trình tiêu và tái tạo mạch máu diễn ra. Các mảnh ghép xương vỏ cung cấp sức mạnh tức thì và giảm dần theo thời gian. 6 tháng sau phẫu thuật, mảnh ghép xương vỏ có xu hướng trở nên yếu hơn 40–50% so với các mô xương tự nhiên. Ghép xương xốp + vỏ mang lại những ưu điểm của cả mô vỏ và mô xốp: thành phần vỏ cung cấp môi trường kích dẫn xương với sự ổn định cấu trúc tức thì, trong khi thành phần xốp đóng vai trò là vật liệu kích tạo xương và tạo xương. Mặt khác, dịch tủy xương chứa các tế bào gốc có nguồn gốc từ tủy xương biểu hiện khả năng tạo xương cao của mảnh ghép. Tiêm dịch tủy xương tự thân dẫn đến cải thiện các đặc tính kích tạo xương và tạo xương của mảnh ghép xương được lấy. Điều này là do số lượng lớn các cytokine được tiết ra và các yếu tố tăng trưởng có trong dịch. Tái thông mạch máu của những mảnh ghép này được bắt đầu vào khoảng ngày thứ 5 sau phẫu thuật. Sự sống sót của các tế bào xương phụ thuộc vào sự hiện diện của nguồn cung cấp mạch máu trong khoảng cách 0,1 mm.
2. Vật liệu ghép xương đồng loại
Ghép xương đồng loại, là các mô xương không còn sống được lấy từ một cá thể và chuyển sang một thành viên khác của loài. Những mảnh ghép này được lấy từ những cá nhân có tiền sử bệnh lý được ghi nhận đầy đủ và không mắc các bệnh truyền nhiễm, trong điều kiện vô trùng. Ghép đồng loại có thể là ghép xương đồng loại tươi đông lạnh (FFBA), ghép đồng loại xương đông khô (FDBA) hoặc ghép đồng loại xương đông khô khử khoáng (DFDBA). Các mảnh ghép đồng loại tươi đông lạnh đã chứng minh khả năng tạo xương và độ bền cao hơn so với các mảnh ghép đông khô.
So với FDBA và DFDBA, FFBA có xu hướng tạo ra phản ứng miễn dịch mạnh hơn. Các phản ứng miễn dịch và sự xâm nhập mao mạch bị trì hoãn, làm chậm tốc độ phát triển xương mới, kết hợp và tái tạo xương. Các y văn chỉ ra rằng quá trình xử lý càng triệt để thì các phản ứng miễn dịch dự kiến sẽ ít dữ dội hơn. Hơn nữa, có nguy cơ lây truyền bệnh khi sử dụng mô ghép đồng loại, mặc dù với tỷ lệ thấp hơn nhiều so với các sản phẩm có nguồn gốc từ máu. Về mặt này, không giống như các mô ghép đồng loại đông khô, sự lây truyền vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) đã được báo cáo sau khi dùng các mô ghép đồng loại tươi đông lạnh. Do đó, mô ghép đồng loại tươi đông lạnh đã bị ngưng sử dụng trên lâm sàng.
FDBA và DFDBA là kết quả của quá trình xử lý đông khô, khử khoáng, chiếu xạ và ethylene oxide, nhằm giảm thiểu khả năng lây truyền bệnh và phản ứng miễn dịch. Tuy nhiên, các tính chất cơ học của FDBA được báo cáo là bị giảm đi sau các quy trình xử lý này. Hơn nữa, những mảnh ghép này có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Mỗi loại mảnh ghép đồng loại đều có sẵn ở dạng mảnh xương vỏ, hạt xương vỏ, nêm xương vỏ (cortical wedges) hoặc thậm chí dạng bột. Những vật liệu này thường được kết hợp với xương tự thân hoặc chất thay thế xương. Mảnh ghép đồng loại không chứa các tế bào khả dụng, nhưng nguy cơ lây truyền bệnh vẫn tồn tại. Việc sử dụng các chất thay thế xương từ ngân hàng mô đã giảm bớt nhu cầu thực hiện phẫu thuật ở các vị trí cho. Do đó, những lo ngại về tỷ lệ mắc bệnh của người cho đã được loại bỏ.
Đáng chú ý là các mảnh ghép đồng loại đông khô đã được chỉ định là ít hoặc không có tính kích tạo xương. Các yếu tố tăng trưởng bị nằm trong mạng lưới xương không thể được giải phóng khỏi các mô ghép đồng loại. Cùng với đó, ngay cả khi chúng được tiết ra một cách định lượng, thì một số nghiên cứu chỉ ra rằng những vật liệu này cho thấy khả năng kích tạo xương tối thiểu. Ngoài ra, các quy trình khử trùng bằng hóa chất có thể bỏ sót các tế bào xương còn sống và làm biến tính các protein kích tạo xương và kích dẫn xương có trong mảnh ghép, trong khi số lượng các yếu tố tăng trưởng và biệt hóa, đặc biệt là protein hình thái xương-2 (BMP-2) trong DFDBA được báo cáo là không đủ để tạo xương. Điều này thu hút hơn nữa sự chú ý đến chiến lược tái sinh các mảnh ghép đồng loại, cụ thể là đưa các yếu tố tăng trưởng quan trọng lên mảnh ghép đồng loại đã xử lý.
Các FDBA xương vỏ cung cấp thể tích chất nền xương cao hơn dẫn đến thời gian tiêu tăng lên, khả năng kích tạo cao hơn do tích lũy các yếu tố tăng trưởng và tính kháng nguyên tổng thể thấp hơn. FDBA được coi là kích dẫn xương do khả năng duy trì không gian của chúng. Hơn nữa, để tăng khả năng kích thích tạo xương, mảnh ghép tự thân có thể được trộn lẫn với FDBA. DFDBA thường được triển khai, một mình hoặc kết hợp với FDBA hoặc ghép tự thân. Trong số tất cả các loại ghép đồng loại, DFDBA đã chứng minh tốc độ tiêu nhanh nhất và độ ổn định cơ học thấp nhất, do quá trình khử khoáng của chúng. Hoạt tính sinh học của DFDBA phụ thuộc rất nhiều vào tuổi của người cho: mảnh ghép được lấy từ những người trẻ tuổi có xu hướng có tiềm năng tạo xương cao hơn so với những mảnh ghép được lấy từ những người lớn tuổi hơn.
Hạn chế của những mảnh ghép này là thành công hạn chế ở những khiếm khuyết theo chiều dọc lớn, mức độ tiêu xương và thiếu kích tạo xương. Quá trình chuẩn bị một mảnh ghép đồng loại (nghĩa là đông khô và chiếu xạ) dẫn đến khả năng tạo xương và tính toàn vẹn bị tổn hại. Hơn nữa, các phản ứng miễn dịch có thể dẫn đến suy giảm khả năng kết hợp của mảnh ghép. Các tính chất hóa học và vật lý của vật liệu ghép đồng loại được mô tả trong Hình 8.3.
3. Xương dị loại
Xương dị loại có nguồn gốc từ các loài không phải con người. Chúng bao gồm các mô xương xốp khử protein có nguồn gốc tự nhiên từ động vật, chẳng hạn như bò, ngựa hoặc lợn, hoặc các khoáng chất giống như xương có nguồn gốc từ san hô hoặc tảo, bao gồm canxi cacbonat. Việc ghép xương dị loại đã đưa ra một số thách thức sinh học, bao gồm truyền bệnh (ví dụ: prion và retrovirus), phản ứng miễn dịch của vật chủ, sự khan hiếm tế bào khả dụng và cản trở quá trình kích tạo xương sau quá trình sản xuất.
Vật liệu xương dị loại tiêu và cho phép hình thành dần dần xương mới tại các vị trí nhận. Tuy nhiên, các vật liệu trơ và tiêu với tốc độ tương đối chậm. Các lỗ nhỏ và lớn có trong vật liệu thúc đẩy sự ổn định của cục máu đông và sự di chuyển của xương mới vào bên trong cấu trúc ghép. Xương dị loại có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp với các mảnh ghép tự thân, để tăng khả năng kích tạo xương của vật liệu.
Porites, một chi san hô đá, chủ yếu bao gồm aragonit (>98% canxi cacbonat, CaCO3) và cung cấp canxi cacbonat san hô. Các chất nền canxi cacbonat san hô không chỉ có các lỗ xốp có đường kính 100–200 μm, mà còn có tỷ lệ canxi/phốt phát là 1,6, giống với đặc điểm của xương xốp tự nhiên. Độ xốp tương đối cao của chúng là ~45% cung cấp diện tích bề mặt rộng, góp phần tăng thể tích tiêu mảnh ghép và sau đó thay thế bằng xương mới. HA cũng thu được từ porites thông qua các quá trình chuyển đổi nhiệt. Tuy nhiên, không giống như canxi cacbonat, HA đã được chứng minh là không tiêu trong cơ thể sống. Xét về các ứng dụng tái tạo nha chu, canxi cacbonat san hô có liên quan đến việc tăng khả năng bám dính lâm sàng nha chu đáng kể, giảm độ sâu túi và lấp đầy các khiếm khuyết xương.
Vật liệu ghép xương dị loại được sử dụng nhiều nhất là xương bò đã khử protein, chẳng hạn như Bio-Oss® (Geistlich Biomaterials, Wolhusen, Thụy Sĩ) và OsteoGraf/N® (Dentsply Friadent Ceramed, Lakewood, CO, USA). Xương dị loại bò đóng một vai trò quan trọng trong việc sử dụng xương dị loại cho các ứng dụng tái tạo xương sọ mặt.
Mặc dù có rất ít dữ liệu liên quan đến các biến chứng lâm sàng và sự an toàn lâu dài sau khi dùng xương dị loại, nhưng nguy cơ mắc bệnh bò điên (bovine spongiform encephalopathy – BSE) hoặc bệnh não xốp truyền nhiễm (TSE) vẫn đáng được xem xét. Khả năng hạn chế sàng lọc prion trong bộ gen của động vật, cùng với thời gian ủ bệnh kéo dài trước khi biểu hiện bệnh (từ 1 đến hơn 50 năm), đòi hỏi phải có các khuôn khổ được thiết lập để thảo luận về những rủi ro lâu dài của ghép xương dị loại trong nha khoa.
Bio-Oss có các đặc tính tương tự như xương xốp của con người, về cấu trúc vĩ mô, hàm lượng tinh thể và tính chất vật lý, bao gồm kích thước lỗ xốp từ 300 đến 1500 μm, độ xốp 70–75%, bề mặt bên trong 97 m2/g, 6,9% cacbonat hàm lượng, tỷ lệ 1,6 Ca/P và các tinh thể nano không đồng nhất trong phạm vi 50–100 nm. Vật liệu Bio-Oss có khả năng thâm nhập vào mô liên kết trong quá trình lành thương. Mặc dù Bio-Oss hoàn toàn là khoáng chất và chất kích dẫn xương, nhưng nó vẫn tiêu ở 1 tốc độ tới hạn, dẫn đến các ứng dụng hạn chế.
Xương bò trải qua quá trình khử protein, cụ thể là hút protein, để ngăn chặn sự đào thải miễn dịch của mảnh ghép. Tuy nhiên, quá trình khử protein sẽ loại bỏ khả năng kích tạo xương và tạo ra một khung duy nhất kích dẫn xương. Cải thiện sự ổn định của cục máu đông đã được báo cáo sau khi dùng các khoáng chất xương bò đã khử protein cùng với một màng. Cả hạt và khối ghép xương bò đã được chỉ định để góp phần hiệu quả vào việc điều trị các khiếm khuyết trong xương (intrabony) của người. Với xử lý nhiệt độ thấp và lấy đi các thành phần hữu cơ của xương bò bằng chất hóa học, các chất thay thế xương vô cơ vẫn còn khung HA, giữ lại cấu trúc vi mô và vĩ mô của xương xốp và xương vỏ.
Nhiệt độ thiêu kết ảnh hưởng lớn đến các tính chất cơ học của HA tự nhiên thu được và đặc biệt là HA có nguồn gốc từ bò. Biến số nổi bật nhất là nhiệt độ diễn ra quá trình tinh chế xương dị loại. Ví dụ, Cerabone® (Botiss Biomaterials, Zossen, Đức), còn được gọi là xương dị loại thiêu kết, được xử lý ở nhiệt độ lên tới 1250 °C. OsteoGraf N được thiêu kết ở 1100 °C, trong đó các tinh thể xương được hợp nhất và độ xốp của chất nền giảm đi. Mặt khác, Bio-Oss, còn được gọi là xương dị loại không thiêu kết, trải qua quá trình xử lý nhiệt độ thấp ở 300 °C, dẫn đến bảo tồn cấu trúc trabecular và độ xốp cao hơn. Ở nhiệt độ thấp hơn, chẳng hạn như nhiệt độ mà Bio-Oss được xử lý, cấu trúc tinh thể tự nhiên của mạng lưới được giữ lại. Điều này góp phần vào tiềm năng tái tạo của mảnh ghép trong thời gian dài. Sau đó, các mảnh ghép được khử trùng và loại bỏ các kháng nguyên.
Các tính chất hóa lý của xương dị loại, dựa trên nhiệt độ thiêu kết của chúng, được mô tả trong Hình 8.4. Có nhiều công thức xương dị loại khác nhau trên thị trường, nhưng không phải tất cả chúng đều dễ dàng thích ứng. Hơn nữa, các khối xương dị loại được sử dụng cho mục đích tăng thể tích theo chiều dọc thường giòn và kém dẻo dai.
4. Xương tổng hợp
Ghép xương alloplastic là vật liệu tổng hợp vô cơ, tương thích sinh học và trơ. Ghép alloplastic bao gồm các vật liệu phi sinh học có thể được sử dụng để lấp đầy khiếm khuyết, chẳng hạn như polyme hoặc ceramic (ví dụ: polycaprolactone [PCL], axit polylactic [PLA, PDLA, PLLA], axit polylactic-co-glycolic [PLGA] hoặc vật liệu sinh học nền canxi). Các thành phần polyme hoặc ceramic có thể được sử dụng làm chất độn trong hỗn hợp và thông qua quá trình phân hủy dần dần, trong vòng 18–24 tháng, sẽ được thay thế bằng mô xương mới hình thành.
Alloplast có thể được sản xuất theo các công thức khác nhau và với các đặc tính hóa lý khác nhau. Chúng có sẵn ở dạng tiêu và không tiêu, với mức độ xốp và kích thước lỗ xốp tùy chỉnh. Vật liệu tổng hợp tiêu được coi là vật liệu thay thế rẻ tiền cho mục đích tái tạo xương. Cấu trúc tương đối thô và kích thước hạt lớn của alloplast đã được chứng minh là cho phép xương phát triển đầy đủ. Kích thước lỗ của chúng là một yếu tố đáng tin cậy về khả năng hình thành xương mới. Ví dụ, đường kính lỗ dưới 100 μm ít có khả năng cho phép xâm lấn tế bào và mao mạch, dẫn đến cản trở quá trình hình thành xương. Tuy nhiên, đường kính lỗ lớn hơn 300 μm cung cấp mạng lưới hiệu quả cho mao mạch hình thành và xâm lấn vào mô ghép và thúc đẩy quá trình hình thành xương mới. Tuy nhiên, hầu hết các vật liệu hiện có trên thị trường không có bất kỳ lỗ rỗng nào.
Các alloplast ceramic được sử dụng nhiều nhất là dicalcium phosphate, tricalcium phosphate (TCP), xương xốp tinh hoạt tính sinh học, và hydroxyapatite và các chế phẩm của nó với collagen, glycosaminoglycans sunfat như keratin và chrondroitin sulfat. Những vật liệu này có thể được kết hợp với ghép tự thân hoặc ghép đồng loại.
Ưu điểm chính của chúng bao gồm sự phong phú, không có nguy cơ truyền bệnh và tính kháng nguyên thấp. Alloplast chủ yếu là kích dẫn xương và thiếu tiềm năng nội tại cho quá trình kích tạo xương và tạo xương. Do đó, ứng dụng chủ yếu là với các khiếm khuyết nhỏ. Hơn nữa, khả năng kích dẫn xương của chúng phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ tiêu của vật liệu. Các tính chất hóa lý của vật liệu tổng hợp được mô tả trong Hình 8.5.
5. Calcium phosphate
Họ canxi photphat đã được báo cáo là thể hiện cả đặc tính kích dẫn xương và tích hợp xương. Họ đã chỉ ra tính tương thích sinh học, không có báo cáo nào về độc tính toàn thân hoặc phản ứng miễn dịch. Việc sử dụng lâm sàng lần đầu tiên là vào những năm 1980. Về thành phần hóa học, canxi photphat được phân loại thành HA, TCP và hợp chất của chúng.
TRICALCIUM PHOSPHATE
TCP là một dạng canxi photphat xốp. Nó có hai dạng tinh thể là α-TCP và β-TCP. Loại thứ hai là TCP được sử dụng phổ biến nhất và được dùng như một chất độn có thể tự tiêu một phần, cho phép hình thành xương tương ứng với tốc độ tiêu của nó. Các y văn nói rằng các hạt TCP trải qua quá trình tạo sợi và có thể dẫn đến kích thích tăng trưởng xương không đầy đủ. Các kết quả khác nhau đã được báo cáo sau khi tăng thể tích gờ xương theo chiều dọc và ngang với α- và/hoặc β-TCP. Đặc biệt, β-TCP là một trong những vật liệu canxi photphat sớm nhất được sử dụng để tăng thể tích xương. Năm 1920, Albee và Morrison đã báo cáo sự cải thiện liên kết xương nhờ tiêm β-TCP vào khoảng trống hiện có trong một đoạn xương bị khiếm khuyết. Nó cũng tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết dính, tăng sinh, di cư và biểu hiện kiểu hình của các tế bào tạo xương, biểu hiện như sự hình thành xương gắn trên bề mặt mảnh ghép.
Mặc dù có các đặc tính sinh học thuận lợi của β-TCP, giống như hầu hết canxi photphat, vật liệu này có độ bền cơ học kém và tốc độ tiêu in vivo cực kỳ chậm. Điều này đã dẫn đến việc ứng dụng β-TCP bị hạn chế trong các vùng và khiếm khuyết nhạy cảm về mặt thẩm mỹ. Ngoài ra, β-TCP giòn và hoạt động yếu dưới ứng suất kéo và cắt. Tuy nhiên, nó cho thấy khả năng chống lực nén. Sự tiêu của β-TCP xảy ra thông qua quá trình hòa tan và phân mảnh trong khoảng thời gian 6-18 tháng. Tuy nhiên, ngay cả khi nó tiêu, mảnh ghép β-TCP không được thay thế một cách đồng đều, dẫn đến khối lượng xương được hình thành để thay thế mảnh ghép β-TCP ít hơn. β- TCP có sẵn ở cả dạng xốp và dạng nguyên vẹn, chẳng hạn như hạt hoặc khối. β-TCP xốp giống với độ bền nén và độ bền kéo của xương xốp.
Đáng chú ý là alloplast có thể được kết hợp với tế bào gốc và các yếu tố tăng trưởng để tăng thể tích tái tạo xương. Bastami và cộng sự đã chứng minh rằng khung TCP được phủ gelatin với hệ thống phân phối rhBMP-2 cung cấp một khung tương thích về mặt cơ học và sinh học, hỗ trợ khả năng tồn tại và độ bám dính của tế bào. Nó cũng phục vụ như một vật liệu kích tạo xương thông qua việc cung cấp sự phóng thích bền vững của rhBMP-2 để tạo ra sự biệt hóa tạo xương của các tế bào gốc có nguồn gốc từ mỡ má của người (hBFPSCs). Khojasteh và cộng sự đã báo cáo rằng 8 tuần sau khi cấy khung tế bào/PCL/TCP trong các khiếm khuyết có kích thước lớn, một lượng xương xốp cao hơn đã được thấy khi phân tích mô học, so với bên đối chứng (PCL/TCP thuần túy). Ngoài ra, Baghaban và cộng sự đã chỉ ra rằng tỷ lệ xương mới hình thành đối với khung HA/TCP có tế bào là 29,12±6,01%, so với 23,55±4,99% khung không có tế bào (p < 0,05). Hơn nữa, sự hình thành xương trưởng thành dạng xốp chỉ được thấy trong các nhóm tế bào/khung.
Tự học RHM
Website: https://tuhocrhm.com/
Facebook: https://www.facebook.com/tuhocrhm
Instagram: https://www.instagram.com/tuhocrhm/
HYDROXYAPATITE
Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) là khoáng chất chính của xương, có đặc tính kích dẫn xương và thu hút xương; tuy nhiên, nó thiếu tính sinh xương và kích tạo xương. HA tổng hợp có ở dạng ceramic hoặc không ceramic xốp và rắn (tức là hạt hoặc khối rắn). Thuật ngữ “ceramic” biểu thị rằng vật liệu có cấu trúc tinh thể cao sau quá trình thiêu kết ở nhiệt độ từ 700 °C đến 1300 °C.
HA ceramic có khả năng chống lại sự tiêu in vivo, trong khi HA không ceramic có khả năng tiêu dễ dàng hơn. HA tổng hợp đã thể hiện cường độ nén tốt, mặc dù chúng hoạt động yếu dưới ứng suất kéo và cắt. Các dạng rắn của HA tổng hợp rất khó chạm khắc thành các hình dạng khác nhau và có mô đun đàn hồi cực kỳ cao so với xương. Hơn nữa, chúng không cho phép sự phát triển của sợi xương.
Khả năng tiêu của HA phụ thuộc vào nhiệt độ mà chúng được xử lý. Nhiệt độ xử lý cao hơn dẫn đến việc tạo ra các chất nền đặc, không xốp và không thể phân hủy với kích thước tinh thể tương đối lớn hơn.
Các mảnh ghép HA đặc được cung cấp các đặc tính kích dẫn xương và thu hút xương và chủ yếu hoạt động như chất độn tương thích sinh học. Mặt khác, việc xử lý HA ở nhiệt độ thấp dẫn đến việc chế tạo các khung xốp hoặc hạt có thể tái hấp thụ. Như đã đề cập trước đó, loại HA này không thiêu kết (tức là không phải ceramic) và bao gồm các hạt 300–400μm.
HA không thiêu kết được đề xuất hoạt động như các kho chứa khoáng chất khuyến khích sự hình thành xương thông qua quá trình kích dẫn xương. Khả năng tiêu của HA tổng hợp phụ thuộc vào nhiệt độ mà vật liệu được chuẩn bị. Ví dụ, khi được điều chế ở nhiệt độ cao, vật liệu là HA đặc, không tiêu được và được sử dụng làm chất độn.
Dạng hạt ceramic xốp được cấy vào các chỗ khuyết có thể dẫn đến sự biệt hóa tạo xương của các tế bào mầm trong khung và sự phát triển rộng rãi của mô liên kết. Để lấp đầy khoảng trống, HA dạng hạt xốp có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc kết hợp với ghép tự thân và ghép đồng loại.
6. Kết luận
Việc lựa chọn vật liệu thay thế xương, liên quan đến kích thước của khiếm khuyết, có thể dẫn đến kết quả tăng thể tích đáng kể, đôi khi có thể so sánh được với việc ghép xương tự thân. Khi xem xét các biến chứng liên quan đến quy trình ghép xương tự thân, chất thay thế xương có thể là lựa chọn thay thế có giá trị. Kết quả của việc sử dụng vật liệu ghép xương trước hoặc đồng thời với việc implant chứng minh rằng, không có sự khác biệt đáng kể về mức độ tăng thể tích xương cuối cùng được báo cáo với các vật liệu ghép khác nhau. Các y văn kết luận rằng ghép xương không tự thân có thể trở thành lựa chọn thay thế khả thi cho ghép xương tự thân, khi được lựa chọn phù hợp với điều kiện của nhận. Nhằm mục đích cải thiện việc ra quyết định liên quan đến việc lựa chọn vật liệu để điều trị hiệu quả các khiếm khuyết lớn, cần có các nghiên cứu tiêu chuẩn hóa để xác định hiệu quả lâm sàng và các hạn chế liên quan đến các loại mảnh ghép khác nhau.
Nguồn: Tolstunov, L. (2023). Essential techniques of alveolar bone augmentation in implant dentistry: A Surgical Manual. Wiley-Blackwell.