Implanty twarzy i biomateriały

Decyzja o wyborze biomateriału do implantacji wymaga zrozumienia histopatologii interakcji materiał-tkanka, jak również reakcji gospodarza. Wszystkie materiały implantów indukują tworzenie torebki tkanki łącznej, która tworzy barierę między implantem a gospodarzem. Reakcje niepożądane są wynikiem nierozwiązanej reakcji zapalnej na wszczepiony materiał. Zachowanie implantu zależy również od charakterystyki konfiguracyjnej miejsca implantacji, takiej jak grubość skóry nad nim, bliznowacenie łożyska tkanki i architektura leżącej pod nim kości, co może stwarzać warunki do niestabilności implantu. Na przykład implanty położone głębiej i pokryte grubą warstwą tkanki miękkiej są mniej narażone na odsłonięcie lub przemieszczenie. Inne ważne czynniki, takie jak zapobieganie krwiakom, seromom i zakażeniom, zarówno śródoperacyjnie, jak i pooperacyjnie, przyczyniają się do zapobiegania interakcjom implant-gospodarz i zwiększania stabilności implantu.

Idealny implant

Idealny materiał implantu powinien być opłacalny, nietoksyczny, nieantygenowy, nierakotwórczy, akceptowalny dla biorcy i odporny na zakażenia. Powinien być również obojętny, łatwo formowalny, plastyczny, łatwy do wszczepienia i zdolny do trwałego zachowania swojego pierwotnego kształtu. Powinien być łatwo przekształcany i dostosowywany do potrzeb miejsca biorcy podczas operacji, bez naruszania integralności implantu, i być odporny na sterylizację termiczną.

Korzystne właściwości powierzchni są niezbędne do umieszczenia i stabilizacji implantu; paradoksalnie, znacznie ułatwia to również usuwanie i wymianę bez uszkadzania otaczających tkanek. Unieruchomienie implantu oznacza, że będzie on zamocowany na miejscu przez całe życie pacjenta. Materiały implantów, takie jak elastomer silikonowy, powodują tworzenie się otaczającej kapsułki, która utrzymuje implant na miejscu, podczas gdy porowaty politetrafluoroetylen (ePTFE), który jest mniej otoczony, jest mocowany z minimalnym wrastaniem tkanek. Każdy rodzaj interakcji materiału z organizmem biorcy oferuje określone korzyści w różnych sytuacjach klinicznych. Materiały, które powodują znaczny wrastanie tkanek i trwałe utrwalenie, są często niepożądane, zwłaszcza jeśli pacjent chce zmienić korektę w kolejnych latach. Naturalny proces otoczkowania silikonu i minimalne wrastanie powierzchni w implantach ePTFE zapewniają unieruchomienie, jednocześnie umożliwiając wymianę implantów bez uszkadzania otaczających tkanek miękkich.

Idealny kształt implantu powinien mieć stożkowe krawędzie, które łączą się z sąsiadującą powierzchnią kości, tworząc niewyczuwalne, niezauważalne przejście do otaczającej strefy biorcy. Plastikowy implant, który dobrze dopasowuje się do leżących pod nim struktur, staje się jeszcze mniej mobilny. Kształt jego zewnętrznej powierzchni powinien imitować naturalną konfigurację anatomiczną obszaru. Nowy implant silikonowy Conform (Implantech Associates, USA) został zaprojektowany w celu poprawy kompatybilności z leżącą pod nim powierzchnią kości. Na przykład implanty odlewane z nowego typu powierzchnią siatkową zmniejszają pamięć kształtu elastomeru silikonowego i poprawiają jego elastyczność. Lepsza adaptacja do nierównych powierzchni kości zmniejsza prawdopodobieństwo przemieszczenia i zapobiega tworzeniu się martwej przestrzeni między implantem a leżącą pod nim kością. Odnowione zainteresowanie badaniami i rozwojem biomateriałów doprowadziło do opracowania implantów kompozytowych (składających się z silikonu i ePTFE), które obiecują połączenie zalet obu biomateriałów w przypadku stosowania w chirurgii twarzy (komunikacja osobista, Implantech Associates i Gore, 1999).

Biomateriały do implantów

• Materiały polimerowe/polimery monolityczne
  • Polimery silikonowe

Od lat 50. silikon ma długą historię powszechnego stosowania klinicznego ze stałym, doskonałym profilem bezpieczeństwa/skuteczności. Nazwa chemiczna silikonu to polisiloksan. Obecnie tylko elastomer silikonowy może być indywidualnie przetwarzany przy użyciu trójwymiarowego modelowania komputerowego i technologii CAD/CAM (projektowanie wspomagane komputerowo/produkcja wspomagana komputerowo). Charakterystyka produkcji ma wpływ na stabilność i czystość produktu. Na przykład im twardszy implant, tym jest bardziej stabilny. Implant o twardości mniejszej niż 10 zbliża się do właściwości żelu i z czasem „wytrawia się” lub traci część swojej wewnętrznej zawartości molekularnej. Jednak najnowsze badania implantów piersi z żelu silikonowego nie wykazały obiektywnych powiązań między silikonem a rozwojem twardziny układowej, tocznia rumieniowatego układowego, zapalenia naczyń układowych, kolagenoz lub innych chorób autoimmunologicznych. Gęsty elastomer silikonowy ma wysoki stopień obojętności chemicznej, jest hydrofobowy, niezwykle stabilny i nie powoduje reakcji toksycznych ani alergicznych. Reakcja tkanki na gęsty implant silikonowy charakteryzuje się utworzeniem włóknistej torebki bez wrastania tkanki. W przypadku niestabilności lub umieszczenia bez odpowiedniego pokrycia tkanek miękkich implant może powodować umiarkowany stan zapalny o niskim stopniu nasilenia i ewentualnie tworzenie się seroma. Przykurcz torebki i deformacja implantu zdarzają się rzadko, chyba że implant jest umieszczony zbyt powierzchownie lub przemieścił się w kierunku skóry nad nim.

• • Polimer polimetakrylanu metylu (akrylowy)

Polimer polimetakrylanu metylu jest dostarczany jako mieszanka proszkowa, a po katalizie staje się bardzo twardym materiałem. Sztywność i twardość implantów akrylowych stanowią problem w wielu sytuacjach, w których duże implanty muszą być wprowadzane przez małe otwory. Gotowy implant trudno dopasować do konturu leżącej pod nim kości.

• • Polietylen

Polietylen może być produkowany w różnych konsystencjach; obecnie najpopularniejszą formą jest porowaty. Porowaty polietylen, znany również jako Medpore (WL Gore, USA), jest stabilny z minimalną reakcją zapalną. Jest jednak gęsty i trudny do formowania. Porowatość polietylenu umożliwia znaczny wrost tkanki włóknistej, co zapewnia dobrą stabilność implantu. Jest jednak niezwykle trudny do usunięcia bez uszkodzenia otaczającej tkanki miękkiej, szczególnie jeśli implant znajduje się w obszarach o cienkim pokryciu tkanki miękkiej.

• • Politetrafluoroetylen

Politetrafluoroetylen obejmuje grupę materiałów, które mają własną historię zastosowań klinicznych. Znaną marką był Poroplast, który nie jest już produkowany w Stanach Zjednoczonych z powodu powikłań związanych z jego stosowaniem w stawach skroniowo-żuchwowych. Pod wpływem znacznego obciążenia mechanicznego materiał ulegał rozpadowi, po którym następował intensywny stan zapalny, zakażenie z utworzeniem grubej torebki i ostatecznie wydalenie lub eksplantacja.

• • Porowaty politetrafluoroetylen

Materiał ten został pierwotnie wyprodukowany do stosowania w chirurgii sercowo-naczyniowej. Badania na zwierzętach wykazały, że pozwala on na ograniczony wrost tkanki łącznej, bez tworzenia torebki i z minimalną reakcją zapalną. Monitorowana w czasie reakcja zapalna wypada korzystnie w porównaniu z wieloma materiałami stosowanymi do konturowania twarzy. Stwierdzono, że materiał ten nadaje się do powiększania tkanki podskórnej i do wytwarzania implantów kształtowych. Ze względu na brak znaczącego wrastania tkanki, ePTFE ma zalety w powiększaniu tkanki podskórnej, ponieważ można go ponownie zmodyfikować i usunąć w przypadku infekcji.

• Polimery usieciowane

Polimery siatkowe, takie jak Marlex (Davol, USA), Dacron - i Mersilene (Dow Corning, USA) mają podobne zalety - są łatwe do złożenia, zszycia i ukształtowania; jednak pozwalają na wrastanie tkanki łącznej, co utrudnia usuwanie siatki. Siatka poliamidowa (Supramid) jest pochodną nylonu, która jest higroskopijna i niestabilna in vivo. Powoduje słabą reakcję na ciało obce z udziałem wielojądrowych komórek olbrzymich, co z czasem prowadzi do degradacji i resorpcji implantu.

• Metale

Metale to głównie stal nierdzewna, wital, złoto i tytan. Poza kilkoma przypadkami, takimi jak sprężyny górnej powieki lub wypełnienia dentystyczne, gdzie stosuje się złoto, tytan jest metalem z wyboru do implantacji długoterminowej. Wynika to z jego wysokiej biokompatybilności i odporności na korozję, wytrzymałości i minimalnego tłumienia promieniowania rentgenowskiego podczas tomografii komputerowej.

• Fosforan wapnia

Materiały na bazie fosforanu wapnia, czyli hydroksyapatytu, nie stymulują tworzenia kości, ale stanowią podłoże, na którym kość może rosnąć z sąsiednich obszarów. Granulowana forma kryształów hydroksyapatytu jest stosowana w chirurgii szczękowo-twarzowej w celu powiększenia wyrostka zębodołowego. Forma bloku materiału jest stosowana jako implant interpozycyjny w osteotomiach. Wykazano jednak, że hydroksyapatyt jest mniej odpowiedni do zastosowań augmentacyjnych lub onlay ze względu na swoją kruchość, trudności w formowaniu i konturowaniu oraz niezdolność do adaptacji do nierówności na powierzchni kości.

Autoprzeszczepy, homoprzeszczepy i ksenoprzeszczepy

Stosowanie autoprzeszczepów, takich jak autologiczna kość, chrząstka i tłuszcz, jest utrudnione przez powikłania w miejscu pobrania i ograniczoną dostępność materiału dawcy. Przetworzony homoprzeszczep chrząstki jest stosowany do rekonstrukcji nosa, ale z czasem ulega resorpcji i włóknieniu. Inne materiały i formy wstrzykiwalne są dostępne w handlu.

Inżynieria tkankowa i tworzenie biokompatybilnych implantów

W ostatnich latach inżynieria tkankowa stała się dziedziną interdyscyplinarną. Właściwości związków syntetycznych są modyfikowane w celu dostarczania agregatów oddzielonych komórek do biorców, co może tworzyć nową funkcjonalną tkankę. Inżynieria tkankowa opiera się na postępie w wielu dziedzinach, w tym w naukach przyrodniczych, hodowli tkanek i transplantacji. Techniki te pozwalają na zawieszenie komórek, zapewniając trójwymiarowe środowisko do tworzenia macierzy tkankowej. Macierz więzi komórki, promując wymianę składników odżywczych i gazów, a następnie tworząc nową tkankę w postaci materiału galaretowatego. Na podstawie tych nowych zasad inżynierii tkankowej stworzono szereg implantów chrzęstnych. Obejmowały one chrząstkę stawową, chrząstkę pierścienia tchawicy i chrząstkę ucha. Wstrzyknięcia alginianu, podawane strzykawką, zostały z powodzeniem wykorzystane do tworzenia chrząstki in vivo w leczeniu refluksu pęcherzowo-moczowodowego. Spowodowało to powstanie nieregularnie ukształtowanych gniazd komórek chrzęstnych, które zapobiegały cofaniu się moczu. Inżynieria tkankowa może zapewnić precyzyjnie ukształtowaną chrząstkę, a obecnie opracowywane są różne rodzaje profilowanych implantów twarzy, składających się z komórek zgodnych z układem odpornościowym i substancji śródmiąższowej. Wprowadzenie takich technologii zmniejszy liczbę powikłań w obszarach dawczych i, podobnie jak w przypadku implantów alloplastycznych, skróci czas trwania operacji.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]