Obličejové implantáty a biomateriály

Rozhodnutí o volbě biomateriálu pro implantaci vyžaduje pochopení histopatologie interakcí materiál-tkáň a také reakce hostitele. Všechny implantátové materiály indukují tvorbu pojivové tkáňové kapsuly, která vytváří bariéru mezi implantátem a hostitelem. Nežádoucí reakce jsou výsledkem nevyřešené zánětlivé reakce na implantovaný materiál. Chování implantátu závisí také na konfiguračních charakteristikách místa implantace, jako je tloušťka nadložní kůže, zjizvení tkáňového lůžka a architektura podkladové kosti, což může vytvářet podmínky pro nestabilitu implantátu. Například implantáty umístěné hlouběji a pokryté silnou vrstvou měkké tkáně je méně pravděpodobné, že budou obnažené nebo posunuté. Další důležité faktory, jako je prevence hematomu, seromů a infekce, a to jak intraoperačně, tak pooperačně, přispívají k prevenci interakcí implantát-hostitel a ke zvýšení stability implantátu.

Ideální implantát

Ideální materiál pro implantát by měl být cenově dostupný, netoxický, neantigenní, nekarcinogenní, přijatelný pro příjemce a odolný vůči infekcím. Měl by být také inertní, snadno tvarovatelný, tvárný, snadno implantovatelný a schopný trvale si zachovat svůj původní tvar. Měl by být snadno tvarovatelný a upravený podle potřeb příjemce během operace, aniž by byla narušena integrita implantátu, a měl by být odolný vůči tepelné sterilizaci.

Příznivé povrchové vlastnosti jsou nezbytné pro umístění a stabilizaci implantátu; paradoxně to také výrazně usnadňuje jeho vyjmutí a výměnu bez poškození okolních tkání. Imobilizace implantátu znamená, že bude fixován na místě po celý život pacienta. Implantátové materiály, jako je silikonový elastomer, indukují tvorbu okolní kapsule, která drží implantát na místě, zatímco porézní polytetrafluorethylen (ePTFE), který je méně zapouzdřený, je fixován s minimálním vrůstáním tkání. Každý typ interakce materiálu s organismem příjemce nabízí specifické výhody v různých klinických situacích. Materiály, které indukují významné vrůstání tkání a trvalou fixaci, jsou často nežádoucí, zejména pokud si pacient přeje korekci v následujících letech změnit. Přirozený proces zapouzdření silikonu a minimální vrůstání povrchu u implantátů ePTFE zajišťují nehybnost a zároveň umožňují výměnu implantátů bez poškození okolních měkkých tkání.

Ideální tvar implantátu by měl mít zúžené hrany, které splývají s přilehlým povrchem kosti a vytvářejí tak nehmatatelný, nepostřehnutelný přechod do okolní recipientní zóny. Plastový implantát, který se dobře přizpůsobí podkladovým strukturám, se stává ještě méně pohyblivým. Tvar jeho vnějšího povrchu by měl napodobovat přirozenou anatomickou konfiguraci oblasti. Nový silikonový implantát Conform (Implantech Associates, USA) je navržen tak, aby zlepšil kompatibilitu s podkladovým povrchem kosti. Například implantáty odlité s novým typem síťového povrchu snižují tvarovou paměť silikonového elastomeru a zlepšují jeho flexibilitu. Lepší přizpůsobivost nerovným povrchům kostí snižuje pravděpodobnost posunutí a zabraňuje vzniku mrtvého prostoru mezi implantátem a podkladovou kostí. Obnovený zájem o výzkum a vývoj biomateriálů vedl k vývoji kompozitních implantátů (sestávajících ze silikonu a ePTFE), které slibují kombinaci výhod obou biomateriálů při použití v obličejové chirurgii (osobní komunikace, Implantech Associates a Gore, 1999).

Biomateriály pro implantáty

• Polymerní materiály / monolitické polymery
  • Silikonové polymery

Od 50. let 20. století má silikon dlouhou historii širokého klinického použití s konzistentním, vynikajícím profilem bezpečnosti/účinnosti. Chemický název silikonu je polysiloxan. V současné době lze individuálně zpracovávat pouze silikonový elastomer pomocí 3D počítačového modelování a technologie CAD/CAM (počítačem podporovaný design/počítačem podporovaná výroba). Výrobní charakteristiky mají vliv na stabilitu a čistotu produktu. Například čím tvrdší implantát, tím je stabilnější. Implantát s tvrdostí v durometru menší než 10 se blíží vlastnostem gelu a časem se „leptá“ nebo ztrácí část svého vnitřního molekulárního obsahu. Většina nejnovějších studií silikonových prsních implantátů však neprokázala žádné objektivní souvislosti mezi silikonem a rozvojem sklerodermie, systémového lupus erythematodes, systémové vaskulitidy, kolagenóz nebo jiných autoimunitních onemocnění. Hustý silikonový elastomer má vysoký stupeň chemické inertnosti, je hydrofobní, extrémně stabilní a nezpůsobuje toxické ani alergické reakce. Reakce tkáně na hustý silikonový implantát je charakterizována tvorbou vláknité kapsle bez vrůstání tkáně. V případě nestability nebo umístění bez dostatečného krytí měkkými tkáněmi může implantát způsobit mírný zánět mírného stupně a případně tvorbu seromu. Kapsulární kontraktura a deformace implantátu jsou vzácné, pokud není implantát umístěn příliš povrchně nebo nedošlo k jeho posunutí směrem k nadložní kůži.

• • Polymethylmethakrylátový (akrylový) polymer

Polymethylmethakrylátový polymer se dodává jako prášková směs a po katalýze se stává velmi tvrdým materiálem. Tuhost a tvrdost akrylátových implantátů představuje problém v mnoha situacích, kdy je třeba zavádět velké implantáty malými otvory. Hotový implantát se obtížně přizpůsobí kontuře podkladové kosti.

• • Polyethylen

Polyethylen lze vyrábět v různých konzistencích; v současnosti je nejoblíbenější formou porézní. Porézní polyethylen, známý také jako Medpore (WL Gore, USA), je stabilní s minimální zánětlivou reakcí. Je však hustý a obtížně se tvaruje. Pórovitost polyethylenu umožňuje značné prorůstání vláknité tkáně, což zajišťuje dobrou stabilitu implantátu. Je však extrémně obtížné jej odstranit bez poškození okolní měkké tkáně, zejména pokud se implantát nachází v oblastech s tenkým krytím měkkými tkáněmi.

• • Polytetrafluorethylen

Polytetrafluorethylen zahrnuje skupinu materiálů, které mají svou vlastní historii klinického použití. Známým obchodním názvem byl Poroplast, který se již ve Spojených státech nevyrábí kvůli komplikacím spojeným s jeho použitím v temporomandibulárních kloubech. Při značném mechanickém namáhání byl materiál náchylný k rozpadu, po kterém následoval intenzivní zánět, infekce s tvorbou silné kapsuly a nakonec vypuzení nebo explantace.

• • Porézní polytetrafluorethylen

Tento materiál byl původně vyroben pro použití v kardiovaskulární chirurgii. Studie na zvířatech prokázaly, že umožňuje omezené prorůstání pojivové tkáně bez tvorby kapsule a s minimální zánětlivou reakcí. Časově sledovaná zánětlivá reakce se příznivě srovnává s mnoha materiály používanými pro konturování obličeje. Ukázalo se, že materiál je vhodný pro augmentaci podkožní tkáně a pro výrobu tvarovaných implantátů. Vzhledem k absenci významného prorůstání tkáně má ePTFE výhody při augmentaci podkožní tkáně, protože jej lze v případě infekce znovu upravit a odstranit.

• Zesítěné polymery

Síťové polymery jako Marlex (Davol, USA), Dacron a Mersilene (Dow Corning, USA) mají podobné výhody – snadno se skládají, sešívají a tvarují; umožňují však vrůstání pojivové tkáně, což ztěžuje její odstranění. Polyamidová síťovina (Supramid) je derivát nylonu, který je hygroskopický a nestabilní in vivo. Způsobuje slabou reakci s cizím tělesem zahrnující mnohojaderné obrovské buňky, což časem vede k degradaci a resorpci implantátu.

• Kovy

Kovy jsou převážně nerezová ocel, vitalium, zlato a titan. S výjimkou několika málo případů, jako jsou pružiny horních víček nebo zubní náhrady, kde se používá zlato, je titan kovem volby pro dlouhodobou implantaci. To je dáno jeho vysokou biokompatibilitou a odolností proti korozi, pevností a minimálním útlumem rentgenového záření během počítačové tomografie.

• Fosforečnan vápenatý

Materiály na bázi fosforečnanu vápenatého neboli hydroxyapatity nestimulují tvorbu kostí, ale poskytují substrát, na který může kost růst z přilehlých oblastí. Granulovaná forma krystalů hydroxyapatitu se používá v maxilofaciální chirurgii k augmentaci alveolárního výběžku. Bloková forma materiálu se používá jako interpoziční implantát při osteotomiích. Ukázalo se však, že hydroxyapatit je méně vhodný pro augmentační nebo onlayové aplikace kvůli své křehkosti, obtížím s tvarováním a tvarováním a neschopnosti přizpůsobit se nerovnostem povrchu kosti.

Autotransplantáty, homografty a xenografty

Použití autologních štěpů, jako je autologní kost, chrupavka a tuk, je brzděno komplikacemi v místě odběru a omezenou dostupností dárcovského materiálu. Zpracovaný chrupavkový homograft se používá k rekonstrukci nosu, ale časem podléhá resorpci a fibróze. Komerčně dostupné jsou i jiné materiály a injekční formy.

Tkáňové inženýrství a tvorba biokompatibilních implantátů

V posledních letech se tkáňové inženýrství stalo interdisciplinárním oborem. Vlastnosti syntetických sloučenin jsou modifikovány tak, aby se agregáty oddělených buněk doručovaly příjemcům, což může vést k vytvoření nové funkční tkáně. Tkáňové inženýrství je založeno na pokroku v mnoha oblastech, včetně přírodních věd, tkáňových kultur a transplantací. Tyto techniky umožňují suspendování buněk, což poskytuje trojrozměrné prostředí pro tvorbu tkáňové matrice. Matrice zachycuje buňky, podporuje výměnu živin a plynů a následně vzniká nová tkáň ve formě želatinového materiálu. Na základě těchto nových principů tkáňového inženýrství byla vytvořena řada chrupavčitých implantátů. Mezi ně patří kloubní chrupavka, chrupavka tracheálního prstence a chrupavka ucha. Injekce alginátu podávané injekční stříkačkou byly úspěšně použity k vytvoření chrupavky in vivo pro léčbu vezikoureterálního refluxu. To vedlo k tvorbě nepravidelně tvarovaných hnízd chrupavčitých buněk, které bránily zpětnému toku moči. Tkáňové inženýrství může poskytnout přesně tvarovanou chrupavku a v současné době se vyvíjejí různé typy konturovaných obličejových implantátů, které se skládají z imunitně kompatibilních buněk a intersticiální látky. Zavedení takových technologií sníží počet komplikací v dárcovských oblastech a stejně jako u aloplastických implantátů zkrátí dobu trvání operací.

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