Автореферат и диссертация по медицине (14.01.14) на тему:Биоиндикация стоматологических пломбировочных материалов на основе метакрилата и оксирана

На правах рукописи

Филиппова Мария Дмитриевна

БИОИНДИКАЦИЯ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПЛОМБИРОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МЕТАКРИЛАТА И ОКСИРАНА

14.01.14 - Стоматология 03.01.04 - Биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 7 ОКТ 2013

Самара 2013

005535004

Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой терапевтической стоматологии ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России

Гильмияров Эдуард Максимович

доктор медицинских наук, доцент кафедры фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России

Мякишева Юлия Валерьевна

Официальные оппоненты:

Тлустенко Валентина Петровна доктор медицинских наук, профессор, государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской федерации, кафедра ортопедической стоматологии, заведующая кафедрой Никоноров Александр Александрович доктор медицинских наук, профессор, государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра биохимии с курсами физколлоидной и токсикологической химии, заведующий кафедрой

Ведущая организация:

государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита состоится 1М_ октября 2013 г. в ^Очасов на заседании диссертационного совета Д 208.085.02 при ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России (443079, г. Самара, проспект Карла Маркса, 165Б).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России (443001, г. Самара, ул. Арцыбушевская, 171).

Автореферат разослан « 2О » СОчмКо^ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор

В.К. Степанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

В настоящее время композиты являются одним из наиболее важных видов материалов в стоматологической практике. Их используют при пломбировании всех групп зубов, для герметизации фиссур, в качестве облицовочных композитов, фиксации брекет — систем и ортодонтических конструкций. Однако мономер, входящий в состав композита так же применяется в различных не стоматологических областях, включая производство контейнеров для хранения пищи и напитков, покрытие CD и DVD дисков и автомобильную индустрию. Использование мономера в нестоматологических продуктах может стать причиной повышенной чувствительности организма к ним и в дальнейшем проявиться в возникновении аллергических реакций на мономер стоматологических материалов (Нугуманов А.Г., 2012;Santerre J.P. et al., 2000; Moon H-J et al.,2000; Yap A.U. et al., 2004; Achillas D.S., 2005; Ferracane J.L.,2006; Tseng W.Y. et al., 2007; Schmalz G„ Arenholt - Bindslev D., 2009).

С момента открытия Rafael L. Bowen бисфенол-глицидилметакрилата (BisGMA) - основного мономера большинства современных полимеров, состав их принципиально не менялся. В органическую матрицу добавлялись новые ко-мономеры - триэтиленгликольдиметакрилат (TEGDMA),

уретандиметилметакрилат (UDMA), но общим являлось содержание в мономере метакриловых групп (Николаев А.И., Цепов JI.M., 2001; Carmichael A, J Gibson, A Walls., 1997). Соотношение и состав мономеров варьируют в зависимости от специфики использования, а также от производителя композитных смол (Николаев, А.И, 2010; Ruyter and 0ysaed, 1987; Ruyter and Sjovik-Kleven, 1987). Принципиально новыми по химической структуре, не содержащими метакриловые группы являются мономеры с открытым кольцом Tet-Sil - оксиран и силоран, разработанные с целью уменьшения степени полимеризационной усадки композитов.

Известно, что все стоматологические полимеры в различной степени выделяют вещества в полость рта. Для оценки потенциального риска возникновения материал обусловленных неблагоприятных реакций преимущественно используется изучение физических, химических и механических свойств композита (Schedle A., Ortengren U. et all., 2007). Для определения биосовместимости полимера используют имплантацию исследуемого композита в мышцы, подслизистую оболочку и альвеолярную кость лабораторных животных, исследование потенциальной цитотоксичности биоматериала на культуре клеток мышиных фибробластов с определением качественных и количественных их характеристик, контактные тесты полимеров с базофилами цельной крови человека для выявления выброса гистамина (Байриков И.М., 2013; Stanford J.W.,1986; Wendt S.L. Jr, Ziemiecki

T.L., Spangberg L.S., 1993; С. H. J. Hauman, R. M. Love, 2003 Babakbin A.A., Volozhin A.I. et ail., 2008; Moharamzadeh K, Brook I.M., Van Noort R., 2009). Однако данные тесты для оценки биологического ответа организма на стоматологические полимеры являются трудоемкими, дорогостоящими, требующими наличия специального оборудования и не дают возможности определить индивидуальную реакцию организма на пломбировочный материал в конкретной клинической ситуации. В этом плане актуально создание новых экспериментальных моделей, максимально приближенных к условиям полости рта, разработка in vitro тестов для изучения биосовместимости композитных пломбировочных материалов.

Настоящее исследование выполнено на базе кафедры терапевтической стоматологии в соответствии с планом научно-исследовательской работы Самарского государственного медицинского университета в рамках темы «Этиология, патогенез, эпидемиология, особенности клинического течения стоматологических заболеваний. Профилактика, диагностика, разработка методов лечения и реабилитация» (номер гос. регистрации 01201067394), а также на базе кафедры фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России.

Цель исследования: повысить эффективность лечения кариеса зубов путем клинического выбора композита с учетом оценки биосовместимости стоматологических полимерных пломбировочных материалов.

Задачи исследования:

1.Оценить качество реставрации и состояние прилежащих тканей пародонта пациентов с кариесом дентина (К02.1), П класса по Блэку, в лечении которых использованы композиты на основе метакрилата и оксирана.

2.Провести сравнительную оценку результатов лечения пациентов с применением реставрационных материалов на основе метакрилата и оксирана в динамике

3.Охарактеризовать спектр прогнозируемой биологической активности мономеров пломбировочных материалов с использованием компьютерной системы «Prediction of Activity Spectra for substances: Complex & Training» и «Pharma Expert».

4.Исследовать в модельных опытах характер влияния оксирана и метакрилата на структурно-функциональные характеристики клеток крови и на физико-химические и метаболические показатели ротовой жидкости.

5.Провести сравнительную оценку клинических данных и результатов исследований in vitro для обоснования индивидуализации выбора композитов. Разработать способ определения биосовместимости полимерных пломбировочных материалов.

Научная новизна исследования

Получены новые данные, характеризующие в сравнительном аспекте биосовместимость полимерных стоматологических материалов на основе метакрилата и оксирана. Установлено, что в отличие от оксирана при использовании в качестве пломбировочного материала композита на основе метакрилата в отдаленные сроки отмечается возникновение воспалительной реакции прилежащих тканей пародонта, свидетельствующее об индивидуальной реакции организма на полимер.

С использованием компьютерной системы PASS С&Т охарактеризован спектр возможной биологической активности мономеров исследуемых композитов. Показано, что оксиран и метакрилат способны влиять на интенсивность белкового, углеводного, липидного обменов, регулируя активность ферментов, причем метакрилат обладает более выраженным повреждающим потенциалом.

Полученные сведения подтверждаются при проведении модельных опытов in vitro. При оценке влияния неполимеризованных материалов на основе метакрилата и оксирана на структурно-функциональные характеристики клеток крови выявлено их мембраноповреждающее действие. Полимер оксирана вызывает сдвиги данных параметров, которые нивелируются через 30 минут экспозиции, что служит показателем окончательной полимеризации и биоинертности. Полимеризованный метакрилат, напротив, обладает негативным действием на клетки крови даже при соблюдении стандартного режима полимеризации.

Получен блок новых данных, свидетельствующих об информативности определения активности ферментов ротовой жидкости для оценки биосовместимости композитов. Показано, что оксиран и метакрилат вызывают изменение активности амилазы и лактатдегидрогеназы данной биологической среды, что позволяет использовать их в качестве показателей индивидуального ответа организма при подборе композитов.

Практическая значимость работы

Результаты исследования послужили материалом для разработки нового способа оценки биосовместимости стоматологических полимерных пломбировочных материалов.

Проведение биотестирования позволит индивидуализировать выбор . пломбировочного материала с учетом особенностей стоматологического и соматического статуса пациента и свойств пломбировочного материала. Сравнительная оценка оксирана и метакрилата выявила преимущественную биоинертность оксирана, что позволяет рекомендовать его использование для более широкого применения.

Полученные на основе проведенного исследования данные показывают, что оксиран и метакрилат обладают потенциалом повреждающего действия,

что является основой для тщательного соблюдения технологии их применения, в частности режимов полимеризации и окончательной обработки пломб, с целью максимального уменьшения содержания в них и выделения в окружающие ткани остаточного мономера.

Выявленные сдвиги в показателях, отражающих физико-химические и обменные процессы в тканях полости рта в результате применения полимеров на основе метакрилата и оксирана при пломбировании кариозных полостей, требуют всесторонней оценки применяемых при этом материалов, особенно в случаях, когда у пациентов имеется отягощенный стоматологический статус, наличие различных пломбировочных материалов, ортопедических конструкций.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Клинические результаты и качество реставраций по критериям ШРШ при использовании материалов на основе метакрилата и оксирана в динамике лечения.

2.Спектр возможной биологической активности полимеров на основе метакрилата и оксирана, полученный с помощью компьютерного моделирования.

3.Разработка и апробация экспериментальных моделей для оценки биосовместимости пломбировочных стоматологических материалов на клеточном и субклеточном уровне.

Внедрение в практику

Результаты диссертационного исследования используются в работе ГУЗ СОКСП г. Самара; ГБУЗ СО «ТСП 3» г. Тольятти; в учебном процессе кафедры терапевтической стоматологии ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России; кафедры фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России; кафедры терапевтической стоматологии с курсом ИПО ГБОУ ВПО «Башкирского Государственного Медицинского Университета» Министерства здравоохранения Российской Федерации. .

Получены патенты РФ на изобретение:

• «Способ оценки биосовместимости стоматологических полимерных пломбировочных материалов», № 2477487 от 10.03.2013;

• «Способ оценки эффективности лечения хронического генерализованного пародонтита», № 2402772 от 27.10.2010.

Апробация результатов исследования

Результаты исследования доложены и обсуждены на научно-практических конференциях городского, регионального, всероссийского и международного уровня: региональной конференции дипломированных специалистов «Молодые ученые - медицине» (Самара, 2009); Всероссийского конгресса «Экология и здоровье человека» (Самара, 2009); X Международном конгрессе «здоровье и образование в XXI веке» «Инновационные технологии в биологии и медицине» (Москва, 2009); 82-ой конференции студенческого научного общества СПбГМА им. И.И. Мечникова (Санкт-Петербург, 2009); 57-ой Итоговой студенческой научной конференции МГМСУ (Москва, 2009); VII Всероссийской научно-практической конференции «Образование, наука и практика в стоматологии», всероссийской студенческой стоматологической научная конференция «Стоматология XXI века» (Москва, 2010); всероссийской конференции с международным участием «Молодые ученые - медицине» (Самара, 2011); Espertise Talent Award for Dental Scientists (Seefeld, Germany, 2011), сборнике научных трудов, посвященном 45-летию стоматологического образования в СамГМУ «Актуальные вопросы стоматологии» (Самара, 2011); в журнале «Медицинский альманах» №2(21) (Нижний Новгород, апрель 2012); «Аспирантский вестник Поволжья» (Самара, 2012). Апробация диссертации состоялась на совместном совещании кафедр терапевтической стоматологии, фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой, ортопедической стоматологии, чешостно-лицевой хирургии и стоматологии, стоматологии детского возраста ГБОУ ВПО СамТЖУ Минздрава России (Самара, 2013).

Публикации

По материалам исследования опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи - в журналах, рецензированных ВАК Минобрнауки России , 2 патента РФ на изобретения.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 142 стр. компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, главы «материал и методы исследования», 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, содержащего 203 источника, из них 24 на русском и 179 на иностранных языках и списка условных сокращений.

Работа иллюстрирована 18 таблицами, 27 рисунками, приводятся 2 клинических примера.

g

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал и методы исследования

Настоящее исследование выполнено на базе кафедры терапевтической стоматологии и кафедры фундаментальной и клинической биохимии с лабораторной диагностикой ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава России.

Дизайн исследования строился в соответствии с задачами, этапы проведенной работы приведены на рис. 1.

Рис.1. Схема дизайна исследования

В исследовании принимали участие 118 пациентов с диагнозом кариес дентина (К02.1), II класс по Блэку, средний возраст которых составил 28,0±3,0 лет. Пациенты были разделены на 2 группы: в лечении контрольной группы (59 человек) использовали материал на основе метакрилата (нанокомпозит Filtek Supreme XT, ЗМ ESPE), в группе сравнения (59 человек) использовали материал на основе оксирана (Filtek Silorane, ЗМ ESPE).

Так же было обследовано 60 соматически здоровых лиц с санированной полостью рта в возрасте от 18 до 21 года. Материалом для исследования служили венозная кровь и ротовая жидкость пациентов.

Стоматологический статус оценивался по стандартной методике. Диагноз ставился на основании опроса, осмотра с использованием основных и дополнительных методов исследования.

Перед лечением определяли гигиенический индекс «ИГР-У» (OHJ-S, Green, Vermillion, 1964), пародонтальный индекс РМА в модификации Parma (1960), индекс Fleszar (1980). В качестве пломбировочных стоматологических материалов были использованы полимерные композиты на основе метакрилата и оксирана.

Контрольный осмотр проводили через 3 недели и через 12 месяцев после пломбирования, вновь оценивая уровень гигиены полости рта и состояние тканей пародонта. Также анализировали качество реставраций по критериям USPHS (критерии для оценки качества реставраций, рекомендованные службой здравоохранения США), определяли степень воспалительных и деструктивных изменений тканей пародонта, в частности прилежащего к реставрации десневого сосочка в сравнении с симметрично расположенным десневым сосочком интактного зуба, с использованием индексов Мюллемана (Muhlemaim, 1971) в модификации Коуэлл (Cowell I., 1975) и пробы Шиллера-Писарева в модификации А.И Николаева и JIM. Цепова (2004).

Определение спектра прогнозируемой биологической активности используемых композитов проводилось с помощью компьютерной программы «Prediction of Activity Spectra for substances: Complex & Training» и «Pharma Expert», которая позволяет определить возможность различных биологических эффектов в зависимости от химической структуры соединения. Материалом для биохимических исследований являлась венозная кровь и ротовая жидкость. С целью разработки in vitro тестов и определения биосовместимости определено 18 структурно-функциональных характеристик клеток крови с использованием гематологического анализатора Sismex КХ-21 (Швейцария). Ультрамикроскопия препаратов крови проводилась на микроскопе Zeiss Axiostar (х 1500, Германия) после предварительного окрашивания по методу Лейшмана. Физико-химические параметры ротовой жидкости (pH, значение окислительно-восстановительного потенциала, содержание ионов) изучали с использованием рН-метра «Mettler Toledo» (Швейцария). Активность а-амилазы и ЛДГ определяли на спектрометре PERKIN ELMER Lambda 20 (Швейцария) с использованием диагностических наборов «АМИЛАЗА-НОВО-1» и «ЛДГ-УФ-НОВО» фирмы ЗАО «Вектор-Бэст» (Россия).

Статистическую обработку результатов исследования проводили с помощью статистической программы SPSS 12.0, «ANOVA» и Microsoft Excel-97. Использовались критерии доказательой медицины. Определяли среднее арифметическое (М), стандартную ошибку средней арифметической (m),

медиану (Me), квартили (Q1 - Q3), max, min, 95 % интервал. Для оценки достоверности использовался t-критерий Стьюдента. Критическое значение уровня значимости принимали равным 0,05. Для оценки влияния различных форм одного материала и различных материалов применяли дисперсионный анализ для повторных измерений.

Результаты исследования и их обсуждение

Одной из первых задач исследования была оценка влияния композитной реставрации различными пломбировочными материалами на прилежащие ткани пародонта. С этой целью мы провели клиническое обследование 118 пациентов, которым был поставлен диагнозом кариес дентина (К02.1), II класс по Блэку. Критериями включения пациента в исследование было среднее значение индекса «ИГР-У» 0,8 (р=0,001), что соответствует хорошему уровню гигиены; значение индекса РМА, не больше 0,5%, что говорит об отсутствии гингивита; подвижность зубов по индексу Fleszar в пределах физиологической, что позволило исключить влияние данных факторов на качество реставрации.

Таблица 1

Значение гигиенических и пародонтальных индексов пациентов, через 3

педели после пломбирования кариозных полостей композитными _материалами на основе метакрилата и оксирана_

Индекс Лечение пациентов материалом на основе метакрилата (М, т) Лечение пациентов материалом на основе оксирана (М, т)

1.ИГР-У (OHJ-S, Green, VermilHon, 1964) 0,8±0,27 0,8±0,27

2.РМА в модификации Parma (1960), % 0,22±0,003 0,23±0,02

3)индекс Мюллемана (Muhlemaim, 1971) в модификации Коуэлл (Cowell I., 1975) В 3% случаев - 1; В 97% - 0 0

4)проба Шиллера-Писарева в модификации А.И Николаева и Л.М. Цепова (2004). В 3% случаев - окраска слизистой темно-фиолетового цвета В 97% - слабо окрашенная слизистая Слабо окрашенная слизистая

После проведения профессиональной гигиены стандартным методом с последующим фторированием зубов осуществляли пломбирование кариозных полостей с использованием композитов. Пациенты были разделены на 2 группы: в лечении первой (59 человек) использовали полимеры на основе оксирана, второй (59 человек) — материал на основе метакрилата.

При анализе гигиенических и пародонтальных индексов через 3 недели после лечения у пациентов обеих групп нами не было выявлено значительных изменений (табл. 1).

Уровень гигиены оценивался как хороший. При зондировании десневого сосочка, прилежащего к реставрации, в сравнении с симметричным сосочком у интактного зуба, кровоточивость не обнаруживалась. При последовательной окраске тканей пародонта, прилежащих к пломбировочному материалу и тканей окружающих симметричный интактный зуб раствором Люголя и 1 % водным раствором толлуидинового синего, обнаруживалось слабое окрашивание, что соответствует нормальной слизистой. В соответствии с критериями USPHS отсутствовала необходимость замены реставрации (табл.

Как видно из приведенных данных не было обнаружено чувствительности и перелома реставрации пролеченных зубов. Реставрации по цвету и прозрачности соответствовали окружающим тканям зубов. Не наблюдалось значительных дефектов текстуры поверхности. Реставрации зубов имели блестящую, прозрачную поверхность, похожую на поверхность естественной эмали. Отсутствовали клинические проявления вторичного кариеса. Были определены нормальные оклюзионные и аппроксималные контакты. Окюпозионная поверхность соответствовала анатомической форме жевательной поверхности. Контактная поверхность соответствовала анатомической форме контактной поверхности. Зазор между композитом и тканями зуба отсутствовал.

При обследовании пациентов, в лечении которых использовался оксиран, через 12 месяцев не было выявлено изменения состояния тканей пародонта, прилежащих к пломбе. Так же при анализе критериев оценки качества реставрации USPHS по всем признакам были получены значения Alfa и Bravo, что исключает необходимость замены реставрации. При определении индекса Мюллемана после проведенной пробы кровоточивость отсутствовала.

Таблица 2

Характеристика качества реставрации по критериям ШРШ через 3

недели после пломбирования кариозных полостей композитными _материалами на основе метакрилата и оксирана_

Характеристика Оценка

Материал па основе метакрилата Материал на основе оксирана

Чувствительность после лечения Alfa Alfa

Перелом реставрации Alfa Alfa

Соответствие цвета 60% - Alfa 49,2% - Alfa

40,7%- Bravo 50,8% - Bravo

Текстура поверхности 67,7% - Alfa 62,7% - Alfa

32,2%- Bravo 37,2%- Bravo

Блеск реставрации 91,5% - Alfa 57,6% - Alfa

8,5%- Bravo 42,3%- Bravo

Вторичный кариес Alfa Alfa

Оислюзионный контакт Alfa Alfa

Аппроксимальный контакт Alfa Alfa

Анатомическая форма, окклюзионная поверхность 93,2% - Alfa 6,8% - Bravo 91,5% - Alfa 8,5%- Bravo

Анатомическая форма, контактная поверхность 93,3% - Alfa 6,7%- Bravo 94,9% - Alfa 5,1%- Bravo

Краевая адаптация между тканями зуба и композитом, контактная поверхность Alfa Alfa

После окраски слизистой, при проведении пробы Шиллера-Писарева в модификации А.И Николаева и Л.М. Цепова, десневой сосочек, прилежащий к реставрации приобретал слабую окраску. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии воспалительных изменений в тканях пародонта при применении данного полимера (табл.3).

Таблица 3

Значение гигиенических и пародонтальных индексов пациентов, через 12 месяцев после пломбирования кариозных полостей композитными материалами на основе метакрилата и оксирана

Индекс Лечение пациентов материалом на основе метакрилата (М, т) Лечение пациентов материалом на основе оксирана (М, ш)

1.ИГР-У (OHJ-S, Green, Vermillion, 1964) 0,8±0,29 0,8±0,27

2.РМА в модификации Parma (1960), % 0,23±0,003 0,23±0,02

3)иидекс Мюллемана (Muhlemaim, 1971) в модификации Коуэлл (Cowell I., 1975) В 27% случаев - 1 0

4)проба Шиллера-Писарева в модификации А.И Николаева и Л.М. Цепова (2004). В 27% случаев - окраска слизистой темно-фиолетового цвета Слабо окрашенная слизистая

Однако через 12 месяцев у 27% пациентов, в лечении которых применялся композит на основе метакрилата, состояние тканей пароднота, прилежащих к пломбе ухудшилось, при сохранившихся показателях по критериям ШРШ, что исключает влияние механических погрешностей пломбы на состояние десневого сосочка. На поверхности реставрации обнаруживался обильный налет. При определении индекса Мюллемана кровоточивость появлялась сразу после зондирования (табл.3). Так же после окраски слизистой, при проведении пробы Шиллера-Писарева в модификации А.И Николаева и Л.М. Цепова, десневой сосочек, прилежащий к реставрации приобретал темно-фиолетовую окраску, что свидетельствует о появлении воспалительных изменений в тканях пародонта, прилежащих к пломбе на основе метакрилата.

Чем же могут быть обусловлены воспалительные изменения пародонта, прилежащего к реставрациям на основе метакрилата? Поскольку в состав неорганической матрицы данного композита входят наночастицы, он обладает очень хорошей полируемостью, что ухудшает адгезию микроорганизмов на поверхности реставрации и препятствует образованию мягкого зубного налета, который, в свою очередь, мог бы привести к воспалению прилежащих тканей

пародонта. Так же в связи с унифицированным протоколом окончательной обработки реставрации можно исключить механическое влияние на ткани пародонта со стороны пломб. На наш взгляд, воспалительные изменения десневого сосочка, прилежащего к реставрациям на основе метакрилата, вызваны биологическими материал обусловленными реакциями со стороны организма. В связи с этим возникла необходимость изучения индивидуального ответа на применение материалов на основе метакрилата и оксирана, сравнительной оценки их биосовместимости.

С этой целью мы попытались выяснить какими же биологическими эффектами могут обладать данные соединения? Использование компьютерной программы PASS С&Т позволило выявить широкий спектр возможной биологической активности метакриалата и оксирана (рис.2.). Причем вероятность их различна, что, очевидно, обусловлено принципиально разной химической структурой изучаемых соединений. Они способны влиять практически на все виды обмена, выступая ингибиторами или активаторами ферментов, участвовать в иммунных реакциях, оказывая преимущественно иммуносупрессорное действие; метакрилат способен обладать бронхоконстрикторными свойствами, что часто проявляется аллергической реакцией на применение в виде астматического синдрома (табл. 4). Необходимо отметить, что возможность биологического эффекта определяется его химической структурой. В данном случае более агрессивный по строению метакрилат обладает в отличие от оксирана большим потенциалом повреждающего действия. Обнаружена вероятность наличия у мономеров

я Вероятность отсутствия

активности ■ Вероятность наличия активности

Гипогликемическое действие

Ингабитор НАДН- „ НАДФН-зависимых дсгидрогсназ

Ингибитор мальтатдетидрогеназы Ингибитор цитохро.м-с-релуктаэы Ингибитор ГЛКЖОЗОКСИД23Ы Ингибитор креатинкипззы Ингибитор пируватдегидрогсиазы Ингибитор пероксидазы Активатор ЛАГ

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Рис.2. Вероятность наличия биологических эффектов мономеров, с

метакриловыми группами

негативных эффектов, в частности, цитотоксичность, эмбриотоксичность, тератогенность, канцерогенность, что диктует необходимость дальнейшего исследования данных стоматологических материалов и определения возможности их использования в период беременности, лактации, при отягощенном анамнезе по соматическим заболеваниям.

Таблица 4

Влияние мономера TEGDMA на активность ферментов

Биологический эффект Вероятность наличия активности Вероятность отсутствия активности

Активатор лактатдегидрогеназы 0,509 0,034

Ингибитор фосфотидилхолинтрансферазы 0,843 0,009

Ингибитор киназы Р-адренорецепторов 0,796 0,015

Ингибитор карбоксипептидаз 0,787 0,011

Ингибитор пероксидазы 0,744 0,027

Ингибитор малатдегидрогеназы 0,528 0,033

Ингибитор гшруватдегидрогеназы 0,633 0,021

Ингибитор глкжозоксидазы 0,621 0,045

Ингибитор НАДН- и НАДФН-зависимых дегидрогеназ 0,676 0,022

Ингибитор протопорфириногеноксидазы 0,702 0,019

Ингибитор ацилглицероллипазы 0,586 0,039

Ингибитор ацетилэстеразы 0,583 0,035

Ингибитор цитохром-с-редуктазы 0,686 0,026

Ингибитор креатинкиназы 0,762 0,012

Создатели компьютерной программы отмечают, что высокая вероятность какого-либо эффекта необязательно говорит о том, что этот эффект присущ данному соединению (Филимонов Д.А., Поройков В.В., 2006; Poroikov V. et al., 2001). Мы лишь предполагаем его наличие, поэтому необходимо экспериментальное изучение. Учитывая возможность токсического действия метакрилата и оксирана на организм, нами проведено исследование цитотоксичности данных композитов in vitro. Объектом изучения явились клетки крови. Проанализированы гематологические показатели двух групп, на которые в условиях эксперимента воздействовали неполимеризованными и полимеризованными стоматологическими материалами. Выявлены изменения структурно-функциональных свойств эритроцитов, что свидетельствует о

мембраноповреждающем действии метакрилата и оксирана на клетки крови. Причем метакрилат оказывает более выраженное повреждающее влияние по сравнению с оксираном, что отчетливо визуализируется при микроскопии исследуемых препаратов (рис.3.).

А Б В

Рис.3. Препараты образцов крови, инкубированной с композитом на основе метакрилата (А - контрольный образец, Б - препарат образца крови, инкубированной с неяолимеризованным материалом, В - препарат образца крови, инкубированной с полимеризованным материалом).

Выявляется агрегация эритроцитов, выраженная деформация их мембран, явления пойкилоцитоза. Данные признаки характерны и для образцов крови, инкубированной с полимеризованным композитом, что вероятно, обусловлено продолжающимся негативным действием мономера вследствие биодеградации материала даже при соблюдении стандартного режима полимеризации.

А Б В

Рис.4. Препараты образцов крови, инкубированной с композитом на основе оксирана (А - контрольный образец, Б - препарат образца крови, инкубированной с неполимеризованным материалом, В - препарат образца крови, инкубированной с полимеризованным материалом).

Другая картина наблюдалась нами в отношении оксирана (рис.4.). Выявлены незначительные отклонения изучаемых показателей от нормы, в препаратах крови отсутствуют явления агрегации эритроцитов, что

свидетельствует об окончательной полимеризации и биоинертности пломбировочного материала.

Таким образом, выявленная нами при проведении компьютерного моделирования активности оксирана возможность цитотоксического действия в эксперименте не подтвердилась.

Выявив особенности действия композитов на структурно-функциональные характеристики клеток крови как интегральной среды организма, мы провели серию экспериментов по исследованию биологических эффектов метакрилата и оксирана в отношении тканей и органов полости рта. С данной целью в качестве диагностической среды мы использовали ротовую жидкость. С одной стороны это позволило нам оценить влияние изучаемых мономеров на показатели метаболизма биосреды, непосредственно контактирующей с тканями ротовой полости и пломбировочными материалами, с другой - расширить область применения ротовой жидкости, используя ее для биотестирования стоматологических полимеров.

При оценке физико-химических параметров ротовой жидкости значения рН, окислительно-восстановительного потенциала и содержания ионов в условиях влияния мономеров, достоверных различий по отношению к показателям контрольной группы не выявлено.

Полученные результаты диктуют необходимость поиска более специфичных тестов для определения индивидуальной реакции организма и биосовместимости.

■ контроль анеполимериз иполимериз ачерез 30 мин полее полимеризации

Рис.5. Влияние оксирана и метакрилата на активность амилазы в ротовой жидкости (Е/л)

5000 4000 3000 2000 1000 0

оксиран

метакрилат

Отсутствие значимых изменений интегральных характеристик ротовой жидкости под влиянием композитов, а также данные о способности мономеров

регулировать активность ферментов позволили выбрать в качестве маркеров биосовместимости активность а - амилазы и лактатдегидрогеназы изучаемой биологической среды.

Под влиянием материала на основе оксирана выявлено выраженное снижение активности амилазы на 30,7% после действия полимером через 30 минут после его получения (р=0,01) (рис.5.).

Лактатдегидрогеназа менее интенсивно реагирует на действие оксирана - через 30 минут после полимеризации материала активность фермента повышается по сравнению со значением в контроле на 9,7% (р=0,01) (рис.6.).

400

300 200 100 0

оксиран метакрилат

| »контроль анелолимериз аполимериз пчерезЗОмии полое полимеризации

Рис.6. Влияние оксирана и метакрилата на активность лактатдегидрогеназы в ротовой жидкости (Е/л)

Более выраженные сдвиги обнаружены нами при изучении активности ферментов ротовой жидкости под действием пломбировочного материала на основе метакрилата. Так, при инкубации с неполимеризованным материалом наблюдается повышение активности как амилазы на 34,5% (р=0,01), так и лактатдегидрогеназы на 26,4% (р=0,01) (рис. 5). Через 30 минут после полимеризации композита активность амилазы остается повышенной на 25,0%, активность лактатдегидрогеназы увеличивается в 2 раза ( р=0,01). Возможно, это объясняется биодеградацией композита, который сразу после полимеризации является инертным, а далее под действием ротовой жидкости выделяет определенное количество мономера в окружающие ткани, что отражается на активности ферментов. Активация лактатдегидрогеназы, возможность которой выявлена также при компьютерном прогнозировании, способствует накоплению кислореагирующих метаболитов, что может вызвать кариесогенную ситуацию в полости рта.

Таким образом, проведенное нами изучение влияния мономеров полимерных пломбировочных стоматологических материалов на структурно-

функциональные характеристики клеток крови, а также на физико-химические и метаболические параметры ротовой жидкости выявили возможность использования данных in vitro тестов для определения биосовместимости. Причем более специфичным является определение активности ферментов ротовой жидкости, которая, кроме того, является неинвазивной средой для диагностики.

Проведенный сравнительный анализ результатов лечения пациентов с применением различных реставрационных материалов, а также оценка экспериментальных данных позволяют рекомендовать композиты на основе оксирана для более широкого применения. При пломбировании полимерами, содержащими метакрилат, необходимо тщательное соблюдение режимов полимеризации и окончательной обработки пломб.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в отдаленные сроки после пломбирования кариозных полостей композитом на основе метакрилата в 27,0% случаев при хорошем качестве реставрации отмечается воспалительная реакция прилежащих тканей пародонта.

2. Выявлено 309 возможных биологических эффектов метакрилата, 20 оксирана в результате компьютерного моделирования спектра биологической активности изучаемых материалов. Обнаружен предполагаемый более выраженный повреждающий потенциал метакрилата по сравнению с оксираном.

3. Определено изменение структурно-функциональных свойств клеток крови, свидетельствующее о мембраноповреждающем действие полимера на основе метакрилата. Показано, что материал на основе оксирана в данных условиях эксперимента является более инертным.

4. Показано, что полимеры на основе метакрилата и оксирана не оказывают влияние на величину рН, окислительно-восстановительного потенциала, содержание ионов в ротовой жидкости.

5. Выявлено изменение активности ферментов ротовой жидкости: значительное повышение активности амилазы на 25,0% (р=0,01) и лактатдегидрогеназы на 57,0% (р=0,01) под влиянием метакрилата, снижение активности на 31,0% (р=0,01) и 10,0% (р=0,01) соответственно под влиянием оксирана, что позволяет использовать данные ферменты для биотестирования при индивидуальном подборе композитов, аргументирует использование ротовой жидкости в качестве диагностической среды для определения биосовместимости стоматологических полимеров.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При использовании полимерных пломбировочных материалов с целью максимального уменьшения содержания в них и выделения в окружающие ткани остаточного мономера врачу стоматологу необходимо тщательно соблюдать режимы полимеризации и окончательной обработки пломб.

2. Биоинертность композитов на основе оксирана позволяет рекомендовать его для более широкого применения.

3. Разработанная экспериментальная модель определения биосовместимости может быть использована для тестирования стоматологических полимерных пломбировочных материалов, что позволит осуществлять индивидуальный подбор пломбировочного материала в каждом конкретном клиническом случае.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации

1. Филиппова, М.Д. Интегральные показатели, отражающие физико-химические и метаболические процессы в ротовой полости / М.Д. Филиппова, И.С. Игнатова, М.Г. Бондарева // Сборник тезисов докладов 73-й итоговой конференции СНО I съезда представителей студенческих научных обществ медицинских вузов России. - Самара: ООО «Офорт»; ГОУВПО «СамГМУ», 2005.-с. 280.

2. Филиппова, М.Д. Морфологическая структура фаций ротовой жидкости — отражение изменения ее состава / М.Д. Филиппова, Б.П. Арнаутов // Сборник материалов I Всероссийской (75-й Итоговой) студенческой научной конференции. - Самара, 2007. - С. 338.

3. Филиппова, М.Д. Сравнительная оценка цитотоксического действия на эритроциты нанокомпозитов на основе метакрилата и оксирана / М.Д. Филиппова, Е.А. Парфенцева // Материалы II Всероссийской итоговой студенческой научной конференции 77 «Студенческая наука и медицина XXI века: традиции, инновации и приоритеты», посвященной 90-летию СамГМУ. -Самара: ООО «Офорт»; ГОУВПО «СамГМУ», 2009. - с. 154.

4. Филиппова, М.Д. Оценка цитотоксического действия реставрационных материалов на основе метакрилата и оксирана на эритроциты / М.Д. Филиппова, Е.А. Парфенцева // Материалы 82-ой конференции студенческого научного общества СПбГМА им. И.И. Мечникова «Мечниковские чтения -2009». - Санкт-Петербург, 2009. - С. 252.

5. Филиппова, М.Д. Полимерные материалы в стоматологии и возможные материал-обусловленные неблагоприятные эффекты / М.Д. Филиппова //Материалы региональной конференции дипломированных специалистов «Молодые ученые — медицине» «Аспирантские чтения 2009». - Самара, 2009. -С. 346-348.

6. Филиппова, М.Д. Роль средовых и генетических факторов в формировании стоматологического здоровья / М.Д. Филиппова, Н.В. Непомнящая, С.А. Буракшаев, О.Г. Шаповалова, и др. // Вестник Самарского отделения РАН. -2009.-С. С. 1002-1005.

7. Филиппова, М.Д. Влияние реставрационного материала на физико-химические параметры ротовой жидкости / М.Д. Филиппова, Е.А. Парфенцева // Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции «Образование, наука и практика в стоматологии». - Москва: МГМСУ 2010. -С. 274.

8. Филиппова, М.Д. Влияние мономеров стоматологических пломбировочных материалов на физико-химические и метаболические параметры ротовой жидкости в условиях эксперимента / М.Д. Филиппова //

Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Молодые ученые - медицине». - Самара, 2011. - С. 278-280.

9. Филиппова, М.Д. Биосовместимость стоматологических полимерных пломбировочных материалов / Э.М. Гильмияров, М.Д. Филиппова, Е.А. Парфенцева // Сборник научных трудов, посвященный 45-летию стоматологического образования в СамГМУ «Актуальные вопросы стоматологии».-Самара, 2011. - С. 156-159.

10. Филиппова, М.Д., Радомская, В.М. Биомаркеры хронического верхушечного периодонтита в оценке эффективности эндодонтического лечения / В.М. Радомская, Э.М. Гильмияров, A.B. Бабичев, Е.А. Сазонова, К.И. Колесова, М.Д. Филиппова, A.A. Азизов // Медицинский Альманах. - 2012 -№2 (21).-С. 108-110.

11. Филиппова, М.Д. Оценка биосовместимости композитных пломбировочных материалов на основе метакрилата и оксирана в модельных экспериментах in vitro с ротовой жидкостью / М.Д. Филиппова // Аспирантский вестник Поволжья. Серия «Медицина». - 2012. - No 5-6 - С 225- 227.

12. Филиппова, М.Д. Способ оценки эффективности лечения хронического генерализованного пародонтита / М.Д. Филиппова, O.A. Гусякова, Э.М. Гильмияров, И.А. Зубова, Е.С. Головина, Н.И. Гергель, и др. Патент на изобретение № 2402772 от 27.10.2010.

13. Филиппова, М.Д. Способ оценки биосовместимости стоматологических полимерных пломбировочных материалов / М.Д. Филиппова, Э.М. Гильмияров, Ю.В. Мякишева, и др. Патент на изобретение N° 2477487 от 10.03.2013.

Список сокращений

BisGMA - бисфенол - глицидилметакрилат UDMA - уретандиметилметакрилат TEGDMA - триэтиленгликольдиметакрилат Tet-Sil - силоран и оксиран

PASS С&Т - «Prediction of Activity Spectra for substances: Complex & Training». ЛДГ - лактатдегидрогеназа

Подписано в печать 30.08.2013 г. Формат бумаги 60x84/16. Объем 1,5 усл. печ. л. Бумага офсетная. Печать оперативная. Тираж 150 экз. Заказ № 728.

Отпечатано в

Типографии Клиник ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава РФ

443079, г. Самара, пр. К. Маркса, 165 Б