Bioceramic là một phân loại nhỏ của vật liệu sinh học và dùng để chỉ các vật liệu sứ có tính tương hợp sinh học. Tuy nhiên, khái niệm tương hợp sinh học rất rộng – từ các vật liệu hoàn toàn trơ cho đến các vật liệu có khả năng bị hấp thụ và được thay thế hoàn toàn theo thời gian. Đề cập đầu tiên về Bioceramic trong Nội nha là một nghiên cứu về vật liệu Bioaggregate, được phát triển để thay thế cho MTA với công thức không chứa xi măng Portland. Nhưng MTA có phải là Bioceramic không?
1. MTA là gì? Đặc tính của MTA
MTA là viết tắt của Mineral Trioxide Aggregate. Trong hai thập kỷ qua, MTA đã trở thành một trong những vật liệu nội nha được nghiên cứu rộng rãi nhất. Trioxit trong MTA bao gồm canxi, nhôm và selen oxit. MTA có đặc tính tương hợp sinh học, hoạt tính sinh học, tính ưa nước, cản quang, có khả năng bít kín và độ hòa tan thấp. Đặc tính quan trọng nhất là tính tương hợp sinh học và khả năng bít kín của nó.
Vật liệu MTA có nguồn gốc từ hợp chất gốc xi măng Portland. Nó là một loại bột cứng trong nước có chứa tricalcium silicate, dicalcium silicate, tricalcium aluminat và bột cản quang – thường là bismuth oxide. Bismuth oxide thường gây nhuộm màu ngà thân răng, do đó hiện tại chúng được thay thế bởi một số vật liệu khác như zirconia dioxide (zirconia) hoặc tantalum oxide. Một vài sản phẩm MTA có chứa calcium carbonate hoặc tetracalcium aluminoferrite. Thuật ngữ MTA được dùng để bao hàm tất cả các sản phẩm tri và dicalcium silicate. Tricalcium silicate cement/sealer đông khi phản ứng với nước và tạo môi trường kiềm (pH khoảng 12) với mạng lưới calcium silicate hydrates và calcium hydroxide. Những hydrates này hình thành trên bề mặt các hạt calcium silicate gốc, và sự hydrat hóa dần dần đi vào bên trong. Khi xi măng tricalcium silicate đông, kích thước thay đổi ít hơn 0.1%, giúp tạo ra một rào chắn, đặc biệt quan trọng trong nội nha. Thời gian đông của tricalcium silicate cement dài, khoảng 165 phút (sơ khởi) và 6 tiếng (kết thúc). Đây được coi như là hạn chế chính khi sử dụng chúng như là sealer. Tính thô của những thế hệ MTA đầu tiên cũng không thích hợp để làm sealer, vì chúng có độ dày film quá lớn (>50µm).
Điểm đặc biệt: không giống như nhiều vật liệu nha khoa khác, MTA đông trong môi trường ẩm. Khi tiếp xúc với độ ẩm, canxi oxit, sẽ chuyển hóa thành canxi hydroxit. Sự chuyển đổi này dẫn đến một môi trường vi mô có độ pH cao có tác dụng kháng khuẩn. Tuy nhiên, không giống như canxi hydroxit, vật liệu này có độ hòa tan rất thấp và duy trì tính toàn vẹn vật lý của nó sau khi đông.
2. Sự phát triển của MTA
MTA lần đầu tiên được giới thiệu trong tài liệu nha khoa vào năm 1993 và nhận được sự chấp thuận của FDA vào năm 1998. MTA Angelus được ra mắt tại Brazil vào năm 2001 và nhận được sự chấp thuận của FDA vào năm 2011, hiện nó đã có mặt tại Hoa Kỳ.
Công thức đầu tiên là ProRoot MTA (Dentsply, Tulsa Dental Specialities, Tulsa OK, USA). Ban đầu nó vẫn được giới thiệu là xi măng calcium phosphate, và trong thành phần có xi măng Portland (chứa tricalcium silicate, dicalcium silicate và tricalcium aluminate). Ở phiên bản xám thì có tetracalcium aluminoferrite. ProRoot MTA chứa bismuth oxide với tỷ lệ 1:4. Sau đó là sự ra đời của MTA Angelus (Angelus, Londrina, Brazil). Nó cũng có thành phần là cement Portland và bismuth oxide, nhưng có dư lượng calcium oxide. Do cơ chế cộng nước của MTA Angelus thì khác (khi calcium oxide phản ứng nhanh với nước), điều này dẫn đến sự tỏa nhiệt vào thời điểm hydrat hóa. Người ta đã công nhận rằng lượng canxi oxit dư thừa trong MTA Angelus là do sử dụng xi măng Portland rẻ tiền vì nhiệt độ nung không đủ trong quá trình nung sẽ dẫn đến hàm lượng oxit canxi cao trong xi măng Portland, đây là điều không mong muốn của vật liệu này.
Trong khi ProRoot MTA ban đầu được bán dưới dạng gói sử dụng một lần, MTA Angelus mới hơn được đóng gói trong các chai kín cho phép lấy một lượng nhỏ bột trong khi bảo quản phần còn lại trong lọ để tiếp tục sử dụng. ProRoot MTA truyền thống mất khoảng 2 đến 3 giờ để đông. MTA Angelus đông trong vòng 15 phút sau khi được chuẩn bị. Thời gian đông kết giảm đôi khi là mong muốn vì bác sĩ lâm sàng có thể đảm bảo vật liệu được đông tại thời điểm đặt và có thể tiến hành các quy trình phục hồi mà không lo lắng về việc rửa trôi MTA. Thời gian đông kết giảm của MTA Angelus là kết quả của việc giảm nồng độ canxi sulfat, là chất gây ra thời gian đông kết lâu hơn trong công thức ban đầu. MTA có hai phiên bản màu xám và trắng. Các sản phẩm MTA đầu tiên có màu xám và hầu hết các nghiên cứu ban đầu được thực hiện về công thức này. Do những lo ngại về khả năng nhuộm màu, phiên bản màu trắng của MTA đã được giới thiệu ra thị trường vào năm 2002. MTA màu trắng đã cho thấy khả năng bị nhuộm màu giảm nhưng các bác sĩ lâm sàng vẫn nên loại bỏ tất cả các dấu vết của MTA dư trước khi phục hồi thẩm mỹ. Sự khác biệt giữa hai màu chủ yếu là ở tỷ lệ oxit sắt ít hơn 90,8% so với giống MTA xám ban đầu. Ngay cả với những sửa đổi này, MTA trắng vẫn sở hữu các đặc tính tương tự như xi măng MTA xám. Khi lần đầu tiên được giới thiệu, các bác sĩ lâm sàng đã gặp khó khăn trong việc xử lý MTA do tính đặc như cát ướt của nó, không giống như hầu hết các vật liệu nha khoa thông thường khác. Sau sự ra đời của một số vật liệu điều chỉnh trên thị trường, việc xử lý và ứng dụng vật liệu này đã trở nên dễ dàng hơn.
Một thay đổi khác của vật liệu đó là làm giảm kích thước hạt bột – điều này giúp tăng khả năng cộng nước và làm tăng đặc tính của nó. Công thức này đã được ứng dụng vào MTA Plus của Avalon Biomed (Florida, USA) đồng thời nó cũng kết hợp với một polymer hòa tan trong nước, làm giảm khả năng bị rửa trôi một cách đáng kể.
Thế hệ tiếp theo của MTA có ba thay đổi so với công thức ban đầu. Những thay đổi này là: điều chỉnh công thức cement, thay thế chất cản quang và thêm các chất phụ.
- Thành phần chính được thay thế chủ yếu bằng tricalcium silicate, được sản xuất bằng quy trình sol-gel, do đó tránh được sự kết hợp của các kim loại nặng.
- Các chất cản quang thay thế oxit bismuth là cần thiết vì oxit bismuth đã được chứng minh là gây ra sự đổi màu răng.
- Các chất thêm vào khác nhau sẽ ảnh hưởng đến các đặc tính của vật liệu theo một cách khác nhau sẽ được trình bày sau.
Sản phẩm đầu tiên bao gồm cả ba sự thay đổi này là Biodentine (Septodont, St Maur de Fosses, France). Mặc dù nó được biến đổi từ công thức MTA ban đầu nhưng được giới thiệu như là một sản phẩm thay thế ngà răng. Biodentine chứa tricalcium silicate, zirconium oxide thay cho bismuth oxide và một vài chất phụ (bao gồm calcium carbonate [trong thành phần bột] polymer tan trong nước và calcium chloride [trong thành phần nước]). Biodentine được bán ở dạng con nhộng. Sự thay đổi công thức này làm giảm độ cản quang tuy nhiên làm giảm thời gian đông kết, và vật liệu cũng làm tăng sự hydrat với mức độ phản ứng cao hơn MTA. Sự lắng đọng calci cũng cao hơn so với MTA Angelus và Theracal (Bisco, Schaumburg, IL, USA) – một loại vật liệu tricalcium silicate quang trùng hợp. Sự tương tác của Biodentine với tủy là rất tốt khi nó có thể tự đông cứng ở môi trường ẩm, do đó khi không có dịch nhiều (ví dụ trong trường hợp che tủy) thì nó vẫn có thể dùng được.
Thercal bao gồm cemet Portland và chất cản quang barium zirconate. Nó cũng có thành phần phụ là thủy tinh. Vật liệu này thay thế nước bởi nhựa và được chứa trong một ống tiêm. Nó không hình thành calcium hydroxide và ít lắng đọng ion calci nên không được chỉ định để che tủy
3. Sự ra đời của vật liệu Bioceramic
Những vật liệu được coi là bioceramic có thành phần chính là tricalcium silicate tinh khiết không chứa pha aluminate. Quá trình sản xuất cũng khác và vật liệu thô của bioceramic là các chất hóa học chứ không phải là các khoáng chất tự nhiên. Vật liệu đầu tiên đó là Bioaggregate. Nó là xi măng hai pha bao gồm tricalcium silicate và calcium phosphate (đây là một thành phần mới so với MTA ban đầu). Chất cản quang được thay đổi thành tantalum oxide. Silicon oxide là chất phụ thêm vào. Sự hiện diện của xi măng hai pha và oxide silicon làm thay đổi quá trình hydrat hóa. Về lâu dài, silicon oxide sẽ phản ứng với calcium hydroxide nhằm tạo ra tricalcium silicate và làm tăng đặc tính vật lý của vật liệu. Tuy nhiên điều này lại làm giảm lượng calcium hydroxide (là một chất quan trọng), do đó người ta cũng đặt ra câu hỏi về tính hiệu quả lâu dài của vật liệu này.
Endosequence của Brasseler (Savannah, GA, USA) cũng thuộc nhóm xi măng hai pha. Chúng được phân phối ở châu Âu dưới tên TotalFill (FKG Dentaire, La Chaux-de-Fonds, Switzerland). Những vật liệu này có các dạng putty, dạng vật liệu sửa chữa chân răng, và dạng sealer. Tất cả đều ở hỗn hợp trộn sẵn và sẽ hydrate hóa khi tương tác với môi trường ẩm. Tuy nhiên dạng putty và dạng dùng để sửa chữa chân răng thì k có các chất phụ và có zirconium oxide + tantalum oxide như là chất cản quang, trong khi sealer thì k có tantalum oxide.
Những vật liệu tricalcium silicate khác có công thức tương tự để sửa chữa chân răng cũng đã có mặt trên thị trường. Angelus có MTA Fillapex. Bên cạnh cement Portland và bismuth oxide thì sản phẩm này còn có thêm silicon dioxide. Nó không phóng thích calcium hydroxide. Đây có thể là hậu quả của việc tương tác giữa calcium hydroxide và silicon dioxide (như đã được trình bày ở Bioaggregate) và sự kỵ nước của nền nhựa, và làm ngăn cản sự lắng đọng ion calci.
Một sealer tricalcium silicate khác có chứa tricalcium silicate và zirconium oxide, có chất thêm vào là calcium chloride cùng polymer tan trong nước là BioRoot RCS của Septodont. Sealer này giải phóng gấp đôi lượng ion calci khi so sánh với Endosequence BC.
Từ các tài liệu được xem xét, rõ ràng là tất cả các vật liệu này đều có thành phần chính là tricalcium silicate và một chất cản quang. Tại sao một số được gọi là Bioceramic dường như không rõ ràng. Do đó, có thể kết luận rằng thuật ngữ mới được tạo ra để phân biệt xi măng tricalcium silicate với xi măng gốc Portland, bioceramic thì tinh khiết hơn và có hoạt tính sinh học cao hơn.
Nguồn:
- Drukteinis, S., & Camilleri, J. (2021). Bioceramic materials in clinical endodontics. Springer International Publishing.
- Camilleri DDS, MSc, PhD, J. (2016). Is mineral trioxide aggregate a bioceramic? Odovtos – International Journal of Dental Sciences, 18(1), 13. https://doi.org/10.15517/ijds.v18i1.23482
- Berman, L. H. (2015). Cohens pathways of the pulp expert consult. Elsevier – Health Sciences Div.