İltihaplı İmplantlar İçin Radikal Yöntemler

Fotoğraf: Diş implantları Norveç’de gittikçe yaygınlaşıyor. Ama protez her zaman problemsiz gerçekleşmiyor.

Çoğunlukla kansere sebep olmasıyla bilinen moleküler sağlık geliştirici olarak yeni bir göreve sahip olabilirler. Bilim adamları şimdilerde diş implantlarının uzun vadeli başarısını arttırmak ve enfeksiyonu engellemek için bu radikallerin nasıl kullanılabileceğini araştırmaktadır.

Dişçiler, mümkün olduğu kadar uzun dişlerimizi korumamızı önermesine rağmen birçoğumuz zamanla titanyum implantlarıyla bir veya daha fazla dişin değiştirilmesi gerekecek. Bu özellikle daha eski neslin bir gerçeğidir.

Ama sıklıkla diş implantları kısmen başarılı gerçekleşir. Bakteri implant çevresinde kolonileşebilir. Bir implant çevresindeki bakteriyel enfeksiyonlar en nihayetinde kemik destek implantının kaybına sebebiyet verir.

Bir implant çevresindeki kemik iltihaplanırsa hastanın, kayıp kemiği iyileştirmek ve implantın işlevini devam ettirmek amacıyla kapsamlı onarıcı diş tedavisine ve bakımına ihtiyacı olması gibi ciddi bir risk var. Buyüzden kayıp kemiğin yeniden gelişmesini arttırabilen ve yönetebilen biyomateryalleri araştırmak diş araştırmaları arasında öncülük eden bir alan olmuştur.

İmplantlar Üzerindeki Biyofilmler

Diş implantının işlevi için implant çene kemiğiyle birleştirilmelidir. Bu, kemik hücrelerinin implantın yüzey yarışı da denilen bakteriyi yenmesi gerekmekte olduğu anlamındadır. Kazanılan yarış aracılığıyla kemik hücreleri kemikle birleşen implantın çevresindeki yeni kemik dokuyu oluşturacaktır.

Ama yarışı kazanan sıklıkla bakteridir. İmplant yüzeyi üzerindeki bakterinin ince bir tabakası olan bir biyofilm oluşturuyorlar. Biyofilm, yüzeylere bakterinin koloni oluşturması için akıllıca bir yoldur. Oslo Üniversitesi’nde Dişçilik Fakültesi’nde bir araştırma üyesi olan David Wiedmer “ Bu bakteriyi güçlü yapar.”  diye açıkladı. Eğer bakteri implant yüzeyi üzerinde bir üstünlük sağlarsa implant hastanın sağlığı için potansiyel olarak ciddi bir sonuç olan enfeksiyona yatkındır.

Fotoğraf : Bakteri, yüzeyi ele geçirmek için yarışı kazandı: Dairesel noktalar, bir implant yüzeyine saldıran bakteridi. Wiedmer’ın çalışmaları, radikal moleküllerin bakteriyi engellemesine ve anti bakteriyel bir etkiye sebep olmasına yardım edebileceğini gösterdi.

İltihaplı implantlar genellikle antibiyotiklerle tedavi edilir. Bakteri bir biyofilm oluştururken antibiyotikler bu görevi yapmaz. Çünkü bakteri bir biyofilm içinde korunur. Bakteriyel dirençli bir antibiyotikdeki belirgin artış ışığında alternatif tedaviler bulmanın gerektiğini aslında bir makine mühendisi olan Wiedmer söyledi. Wiedmer bir alternatif için serbest radikaller bakmaya başladı. Bu kararsız moleküller bakteride baskıya(strese) sebep olabilir. Üstelik anti bakteriyel etki de yaratabilirler.

Yüksek Reaktifli Serbest Moleküller

Serbest radikaller kararsız moleküldür. Çünkü eşleşmemiş bir elektronu vardır. Bu yüzden her zaman eşleşmek için başka bir elektron ararlar. Serbest radikallerin zararlı oldukları ve DNA’ da değişimlere sebep olabilen kansere neden olabilecek mutasyonları oluşturabilen patojenik moleküller oldukları biliniyor. Wiedmer’ın hipotezi serbest radikallerin reaktivitesinin bakteriyi öldürmek için kullanabilecek olmasıydı.

Wiedmer, bilinen kimyasal bir proses üzerine fikrini dayandırdı; Fotokatalizörler: Titanyumdioksit(TiO₂), Oksijen varlığında güneş ışığına bulunan Ultraviyole ışığa maruz bırakıldığı zaman yüzey, oksijen ve suya onu ayıran herhangi bir organik kiri kendi temizliyor. Bu temizlik süreci enerji üretmek için solar hücrede kullanılan aynı tepkimedir ve serbest radikallerin oluşumuna dayandırılır.

Ayrıca diş implantları yüzeyinin üzerinde TiO₂ vardır. Hemen hemen bütün diş implantları titanyumdan yapılır ve titanyum kan veya havadan gelen oksijen ile temas ettiğinde TiO₂ oluşur. Örneğin bir implant ağız içine yerleştirilirken

Tedavi ve Önlem İçin Yoğun Katalizörler

Ama implantlar üzerinde fotokatalitik tepkime oluşturmak zordur. İmplant çenedeki kemikte takılırken bu, kandaki oksijen ve implant yüzeyi üzerindeki TiO₂ arasındaki reaksiyona eklenmesi gerekli olan güneş ışığının apaçık ortada olan problemidir.

Fotoğraf: Kimyasal çözeltinin nasıl mavi rengini kaybettiğini inceleyen araştırmasından David Wiedmer, bakterinin implantlar üzerindeki biyofilmi oluşturamayacağını destekleyen titanyum dioksit çeşitlerini buldu.

Bu sebepten dolayı, Wiedmer yoğun katalizörler dediği bir yöntemi kullanılan implantlarda tedavi edilen bakteriyel enfeksiyonları inceledi. Birleşen TiO ve hidrojen peroksit (H₂O₂)  aracılığı ile Wiedmer fotokatalizör  gibi benzer bir etkiyi elde ediyor. H₂O₂, TiO₂’in bir tabakasıyla kaplanmış bir implant üzerine eklenirken serbest radikallerde salınır.

Üretilen serbest radikallerin verilmiş güçlü antibakteriyel özelliklerin, Wiedmer iki farklı biyomedikal uygulamada TiO₂ üzerinde yoğun katalizörleri inceledi. Test edilmiş ilk uygulama bir implant çevresindeki mevcut bir enfeksiyonu tedavi etmekti. Yeni kemik biçimini almak ve gelişmek için kemiği desteklemesi ve rehber olması için çene kemiği içine sokulabilen gözenekli çevreleri olan yapı iskeleti üzerinde koruyucu bir etkisinin olup olmadığını araştırmasında inceledi.

Umut Vaat Ediyor ama Gerçekleştirmesi Zor

Wiedmer’ın, birgün yönetimini diş implantları çevresindeki bakteriyel enfeksiyonları kontrol etmek ve daha kolay onları korumak için mümkün olabileceği yönde iyimser sebebi var. Yoğun katalizin bakteriyle savaşmasında yardım eden radikalleri yarattığı kadar enfeksiyonu tedavi etmek için umut vaat eden bir yöntem olduğunu da çalışmasında gösterdi.

Ayrıca araştırma, yoğun katalizin kemik iskeletini daha çok  geliştirebildiğini ve etkili olabildiğini gösterdi. Wiedmer çalışmalarında, yoğun kataliz tarafından oluşturulan radikallerin gözenekli TiO₂ iskeletlerinin kolonileşen yüzeyden bakteriyi engelleyebileceğini de buldu.

Wiedmer “ Koruyucu etki, tedavi edilen daha önce var olan enfeksiyonlarda onların kullanımında gerçekten daha önemlidir. Sonuç olarak enfeksiyonlar nedeniyle sıkıntıya sebep olan implantlar son çare olarak çekilebilir. Ama kemik şimdiden yapı iskelesinin gözenekleri içinde gelişirse gözenekli bir yapı iskelesini kolayca çıkaramazsın.” diye açıklıyor.

Fakat yoğun katalizin diş ameliyatlarında uygulanabilmeden önce yapılması için biraz daha fazla araştırma var. Wiedmer, bakteriye karşı savaşırken radikallerin hücresel DNA’ya hasar verebilme ihtimalini kesin olarak çıkarabilirdi. Umut ediyorum, bakteriyi öldürmek için kullanılan serbest radikallerin bu yeni stratejisini antibiyotiklere karşı alternatif tedaviler bulmak için bize yardım edebilir.

Kaynak: phys.org