Tính tương thích sinh học của implant nha khoa dưới màng xương: những thay đổi trong biểu hiện các gen liên quan đến quá trình tạo xương ở nguyên bào xương tiếp xúc với các bề mặt titan được xử lý bằng các phương pháp khác nhau

Marco Roy, Elisa Chelucci, Alessandro Corti, Lorenzo Ceccarelli, Mauro Cerea, Barbara Dorocka-Bobkowska, Alfonso Pompella, Simona Daniele

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38921520/

Tính tương thích sinh học của implant nha khoa dưới màng xương: những thay đổi trong biểu hiện các gen liên quan đến quá trình tạo xương ở nguyên bào xương tiếp xúc với các bề mặt titan được xử lý bằng các phương pháp khác nhau

1. Thông tin tài liệu khoa học

• Tên nghiên cứu: Biocompatibility of Subperiosteal Dental Implants: Changes in the Expression of Osteogenesis-Related Genes in Osteoblasts Exposed to Differently Treated Titanium Surfaces
• Tác giả: Marco Roy, Elisa Chelucci, Alessandro Corti, Lorenzo Ceccarelli, Mauro Cerea, Barbara Dorocka-Bobkowska, Alfonso Pompella, Simona Daniele
• Tạp chí khoa học: Journal of Functional Biomaterials
• Năm xuất bản: 2024
• DOI: 10.3390/jfb15060146

2. Bối cảnh khoa học

Điều trị phục hình bằng implant cho những bệnh nhân bị tiêu xương hàm nghiêm trọng vẫn là một thách thức lớn trong lĩnh vực cấy ghép nha khoa hiện đại. Các implant nội xương truyền thống đòi hỏi chiều cao và thể tích xương đủ để đạt được độ ổn định ban đầu và quá trình tích hợp xương lâu dài. Trong những trường hợp tiêu xương nặng, các thủ thuật ghép xương hoặc tái tạo xương thường phải được thực hiện trước khi đặt implant.

Implant dưới màng xương là một giải pháp thay thế dành cho các bệnh nhân có lượng xương còn lại hạn chế. Sự phát triển của công nghệ chẩn đoán hình ảnh ba chiều, thiết kế kỹ thuật số CAD/CAM và công nghệ in kim loại 3D đã góp phần thúc đẩy sự trở lại của loại implant này trong thực hành lâm sàng.

Bên cạnh thiết kế cá thể hóa, khả năng tương tác sinh học giữa bề mặt titan và mô xương đóng vai trò quyết định đối với sự thành công của implant. Nghiên cứu này tập trung đánh giá phản ứng của nguyên bào xương người khi tiếp xúc với các bề mặt titan được xử lý bằng những phương pháp khác nhau nhằm xác định tiềm năng hỗ trợ quá trình tạo xương của chúng.

3. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá tính tương thích sinh học của năm loại bề mặt titan khác nhau được sử dụng trong sản xuất implant nha khoa dưới màng xương.

Các tác giả muốn xác định liệu những xử lý bề mặt này có thể kích thích quá trình biệt hóa nguyên bào xương, thúc đẩy khoáng hóa mô xương và tăng biểu hiện của các gen cũng như protein liên quan đến quá trình tạo xương hay không, đồng thời đảm bảo không ảnh hưởng bất lợi đến khả năng sống của tế bào.

4. Phương pháp nghiên cứu

Đây là một nghiên cứu tiền lâm sàng in vitro được thực hiện trên dòng tế bào nguyên bào xương người.

Các đĩa hợp kim titan TiAl6V4 (cấp độ 5) được xử lý bằng năm phương pháp bề mặt khác nhau:

• Bề mặt gia công cơ học thông thường;
• Bề mặt đánh bóng điện hóa bằng hỗn hợp axit;
• Bề mặt phun cát kết hợp ăn mòn axit;
• Bề mặt AlTiColor™;
• Bề mặt anod hóa.

Các nguyên bào xương được nuôi cấy trên những bề mặt này và được đánh giá thông qua nhiều xét nghiệm sinh học khác nhau:

• Đánh giá khả năng sống của tế bào;
• Đánh giá quá trình khoáng hóa bằng nhuộm Alizarin Red;
• Phân tích biểu hiện gen RUNX2, osteocalcin (OST), osterix (OSX) và phosphatase kiềm (ALP);
• Đánh giá biểu hiện protein FAK, N-cadherin, β-catenin và osteocalcin;
• Định lượng sự giải phóng osteoprotegerin (OPG).

Phần lớn các phân tích liên quan đến tạo xương được thực hiện sau bảy ngày nuôi cấy trong môi trường thúc đẩy khoáng hóa.

5. Kết quả chính

Tất cả các bề mặt titan được khảo sát đều cho thấy khả năng tương thích sinh học tốt với nguyên bào xương người.

Không ghi nhận sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về khả năng sống của tế bào giữa các nhóm thử nghiệm và nhóm đối chứng. Điều này cho thấy các xử lý bề mặt được đánh giá không gây độc tính đáng kể đối với tế bào trong điều kiện nghiên cứu.

Các thử nghiệm khoáng hóa cho thấy mức độ lắng đọng canxi tăng lên trên tất cả các bề mặt titan so với nhóm đối chứng. Hiệu quả nổi bật nhất được ghi nhận ở các bề mặt Ti-1, Ti-4 và đặc biệt là Ti-5, tương ứng với bề mặt anod hóa.

Phân tích biểu hiện gen cho thấy sự gia tăng của nhiều dấu ấn liên quan đến quá trình biệt hóa nguyên bào xương. Các gen RUNX2, osteocalcin và osterix biểu hiện mạnh hơn trên một số bề mặt titan, cho thấy sự kích hoạt các cơ chế sinh học liên quan đến quá trình hình thành xương.

Ở mức độ protein, nghiên cứu cũng ghi nhận sự gia tăng của các dấu ấn liên quan đến kết dính tế bào và tạo xương như N-cadherin, β-catenin và osteocalcin. Ngoài ra, tất cả các bề mặt titan đều làm tăng sự giải phóng osteoprotegerin so với nhóm đối chứng.

6. Phân tích lâm sàng

Nghiên cứu này cung cấp những dữ liệu sinh học quan trọng về khả năng tương tác giữa các bề mặt titan hiện đại và tế bào tạo xương. Đây là vấn đề đặc biệt đáng quan tâm trong bối cảnh implant dưới màng xương đang được ứng dụng trở lại nhờ các tiến bộ của công nghệ số trong implant nha khoa.

Kết quả cho thấy các bề mặt titan được khảo sát có khả năng hỗ trợ hoạt động của nguyên bào xương và kích hoạt những cơ chế sinh học liên quan đến sự hình thành mô xương mới. Sự gia tăng biểu hiện của RUNX2, osterix và osteocalcin phản ánh quá trình biệt hóa tế bào theo hướng tạo xương đang được thúc đẩy.

Một phát hiện đáng chú ý là bề mặt anod hóa thường tạo ra phản ứng sinh học mạnh hơn ở nhiều chỉ số được đánh giá. Tuy nhiên, điều này không nên được hiểu là bằng chứng khẳng định ưu thế lâm sàng của phương pháp xử lý bề mặt này so với các phương pháp khác.

Từ góc độ implant nha khoa, những dữ liệu này đặc biệt có ý nghĩa đối với các trường hợp tiêu xương hàm nghiêm trọng, nơi mà các giải pháp cấy ghép truyền thống gặp nhiều hạn chế. Mặc dù vậy, cần nhấn mạnh rằng đây chỉ là nghiên cứu trên mô hình tế bào. Nghiên cứu không cung cấp dữ liệu về tỷ lệ sống của implant, biến chứng sinh học, mức độ tích hợp xương trên lâm sàng hay kết quả điều trị dài hạn.

Do đó, các kết quả cần được xem là bằng chứng sinh học ban đầu hỗ trợ tiềm năng của các bề mặt titan này hơn là bằng chứng trực tiếp về hiệu quả lâm sàng.

7. Ứng dụng lâm sàng

Các kết quả của nghiên cứu có thể liên quan đến những tình huống lâm sàng sau:

• Bệnh nhân bị tiêu xương hàm nặng;
• Phục hình implant toàn hàm ở bệnh nhân mất răng hoàn toàn;
• Các trường hợp khó thực hiện ghép xương hoặc tái tạo xương;
• Thiết kế implant dưới màng xương cá thể hóa;
• Lập kế hoạch điều trị implant bằng công nghệ số;
• Quy trình CAD/CAM trong phục hình implant;
• Công nghệ in 3D kim loại để sản xuất implant tùy chỉnh;
• Các ca phục hồi implant phức tạp.

Tuy nhiên, việc áp dụng các kết quả này vào thực hành lâm sàng cần được xác nhận thêm bằng các nghiên cứu trên người.

8. Mức độ bằng chứng, hạn chế và tính minh bạch

Đây là một nghiên cứu tiền lâm sàng in vitro, do đó mức độ bằng chứng khoa học còn hạn chế so với các thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên hoặc các tổng quan hệ thống.

Những hạn chế chính bao gồm:

• Không có dữ liệu lâm sàng trên bệnh nhân;
• Thời gian theo dõi ngắn;
• Không đánh giá phản ứng sinh học dài hạn;
• Không thể suy rộng trực tiếp kết quả sang hiệu quả lâm sàng thực tế của implant.

Về tính minh bạch, nghiên cứu được tài trợ bởi Eaglegrid Srl. Ngoài ra, Marco Roy và Mauro Cerea được công bố là cố vấn lâm sàng cho công ty này. Những thông tin này cần được xem xét khi đánh giá khách quan các kết quả nghiên cứu.

9. Những điểm nổi bật của nghiên cứu

• Loại nghiên cứu: Nghiên cứu tiền lâm sàng in vitro
• Mức độ bằng chứng: Tiền lâm sàng
• Đối tượng nghiên cứu: Dòng nguyên bào xương người
• Số lượng bệnh nhân hoặc implant: Không áp dụng
• Thời gian theo dõi: Tối đa 7 ngày tùy theo xét nghiệm
• Tiêu chí đánh giá chính: Biểu hiện các dấu ấn liên quan đến tạo xương và khoáng hóa
• Kết quả nổi bật: Tất cả các bề mặt titan đều thúc đẩy hoạt động tạo xương mà không làm giảm khả năng sống của tế bào
• Kết luận khoa học: Các bề mặt titan được đánh giá có tính tương thích sinh học tốt và hỗ trợ các quá trình liên quan đến tạo xương
• Hạn chế chính: Mô hình in vitro, thiếu dữ liệu lâm sàng và thời gian quan sát ngắn

10. Tác động khoa học

Nghiên cứu này đóng góp thêm bằng chứng sinh học cho sự phát triển của implant dưới màng xương thế hệ mới trong bối cảnh nha khoa kỹ thuật số ngày càng phát triển.

Một trong những giá trị nổi bật của công trình là việc so sánh trực tiếp nhiều phương pháp xử lý bề mặt titan hiện đang được sử dụng trong sản xuất implant cá thể hóa. Kết quả cho thấy tất cả các bề mặt khảo sát đều có khả năng kích thích hoạt động của nguyên bào xương và các cơ chế liên quan đến hình thành mô xương.

Ngoài ra, phản ứng sinh học tích cực quan sát được trên bề mặt anod hóa mở ra hướng nghiên cứu mới nhằm tối ưu hóa các đặc tính sinh học của implant. Tuy nhiên, ý nghĩa lâm sàng của phát hiện này vẫn cần được xác nhận thông qua các nghiên cứu tiếp theo.

Nhìn chung, nghiên cứu củng cố nền tảng khoa học cho việc tiếp tục phát triển và đánh giá lâm sàng các implant dưới màng xương được sản xuất bằng công nghệ CAD/CAM và in 3D kim loại dành cho các trường hợp tiêu xương nghiêm trọng.

11. Kết luận biên tập

Nghiên cứu tiền lâm sàng này cho thấy các phương pháp xử lý bề mặt titan khác nhau có thể hỗ trợ hoạt động của nguyên bào xương và thúc đẩy biểu hiện của các dấu ấn quan trọng liên quan đến quá trình hình thành xương. Bề mặt anod hóa cho thấy những phản ứng sinh học đặc biệt tích cực, mặc dù tất cả các bề mặt được đánh giá đều thể hiện tính tương thích sinh học thuận lợi. Tuy nhiên, do nghiên cứu chỉ được thực hiện trên mô hình tế bào trong phòng thí nghiệm, cần có thêm các nghiên cứu lâm sàng dài hạn để xác định giá trị thực tế của những kết quả này trong điều trị implant nha khoa cho bệnh nhân bị tiêu xương nặng.