Pobierz PDF - Dental and Medical Problems

Pobierz PDF - Dental and Medical Problems

prace poglądowe
Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1, 101–105
ISSN 1644-387X
© Copyright by Wroclaw Medical University
and Polish Dental Society
Katarzyna Olczak, Halina Pawlicka
Historia i biologia gutaperki – przegląd piśmiennictwa
History and Biology of Gutta-Percha – Literature Review
Zakład Endodoncji Katedry Stomatologii Zachowawczej i Endodoncji Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Streszczenie
Osiągnięcie pozytywnego wyniku leczenia endodontycznego zależy od wielu czynników. Do najważniejszych należą:
prawidłowe chemomechaniczne opracowanie kanału i szczelne, homogenne zamknięcie jamy zęba, kończące zabieg.
W ciągu ostatnich 200 lat opisano ponad 100 technik i ponad 500 materiałów wykorzystywanych do zamknięcia
jamy zęba. W przeszłości do wypełniania kanałów wykorzystywano m.in.: amalgamat, bawełnę, żelazo, a także złotą
i cynową folię. Od wielu lat najbardziej popularnym i uznanym materiałem stosowanym do obturacji systemu kanałów korzeniowych jest gutaperka w połączeniu z niewielką ilością uszczelniacza. Celem pracy jest przedstawienie, na
podstawie przeglądu piśmiennictwa, historii odkrycia i wprowadzenia gutaperki do stomatologii. Opisano również
gutaperkę jako związek chemiczny otrzymywany z naturalnego źródła – drzewa gutaperkowca oraz zwrócono uwagę
na reakcję tkanek okołwierzchołkowych na gutaperkę (Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1, 101–105).
Słowa kluczowe: gutaperka, wypełnianie kanałów korzeniowych.
Abstract
Achievement of successful endodontic treatment depends on many factors, the most important of which are: adequate chemo-mechanical canal preparation, and tight, homogenous pulp cavity obturation completing the procedure. Over 100 techniques and 500 materials have been used to obturate the pulp cavity for the last 200 years.
In the past, amalgam, cotton, iron, as well as gold and zinc foil were applied to fill root canals. For many years,
gutta-percha in conjunction with a small amount of a root canal sealer has been the most popular and predominant
root canal system filling material. The aim of the study is to present the history of gutta-percha discovery and its
implementation into dentistry. Gutta-percha as a chemical compound obtained from a natural source – the gutta
percha tree, and the periapical tissue response to this material are also described (Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1,
101–105).
Key words: gutta-percha, root canal filling.
Ostatnim i bardzo ważnym etapem leczenia
endodontycznego jest szczelne zamknięcie odpowiednio oczyszczonej i ukształtowanej jamy zęba.
Sukces lub porażka przeprowadzonego leczenia
w znacznym stopniu zależy od jakości wypełnienia kanałów korzeniowych [1].
Cały czas trwają poszukiwania optymalnych
metod leczenia endodontycznego, w tym idealnego sposobu wypełnienia systemu kanałów korzeniowych. W ciągu ostatnich 200 lat opisano ponad
100 technik i ponad 500 materiałów wykorzystywanych do zamknięcia jamy zęba. W przeszłości
do wypełniania kanałów wykorzystywano m.in.:
amalgamat, azbest, bawełnę, bambus, drewno,
ołów, miedź, złotą folię, żelazo, a także ćwieki
srebrne i folię cynową [2]. W XIX w. do wypełniania kanałów korzeniowych polecano, wg zaleceń
Huntera, m.in.: miksturę składającą się z „odchodów wróbla angielskiego” i melasy [cyt. wg 3].
Od wielu lat najbardziej popularnym i uznanym materiałem stosowanym do obturacji systemu kanałów korzeniowych jest gutaperka w połączeniu z niewielką ilością uszczelniacza [4].
Naturalne źródło gutaperki
Gutaperka jest substancją pochodzenia naturalnego, a jej nazwa wywodzi się z języka malajskiego, gdzie słowo getah oznacza gumę, a percha
102
K. Olczak, H. Pawlicka
– drzewo [5]. Gutaperka jest pozyskiwana z soku
mlecznego drzew z rodziny sączyńcowatych
(łac. Sapotaceae), głównie Palaquium gutta oraz
Palaquium oblongifolia, rosnących dziko i uprawianych na Półwyspie Malajskim, Sumatrze,
Filipinach, a także w Indonezji, Brazylii, Singapurze
i w południowej Afryce. Wiecznie zielone „drzewa gutaperkowe” osiągają do 40 m wysokości
i 1 m średnicy. Liście Palaquium, długości 10–25 cm,
są skórzaste, ostro zakończone, z wierzchu
w kolorze zielonym, od spodu w kolorze złotawym. Kwiaty są białe, drobne o średnicy 3–7 cm.
Owoce większości gatunków należących do rodziny Sapotaceae są jadalne i występują w postaci
jagód zawierających 1–4 ziarna. Drewno sączyńcowatych ze względu na bardzo dobre parametry fizykochemiczne (twardość, wytrzymałość,
odporność na wilgoć) jest chętnie wykorzystywane do budowy statków, wagonów kolejowych,
a w ostatnim czasie również do wykonywania ekskluzywnych podłóg.
W celu otrzymania cennego „soku gutaperkowego” w pniu drzewa wykonuje się nacięcia
poprzeczne lub w kształcie litery V. Sok wypływający z rośliny jest gromadzony w małych naczyniach przymocowanych do drzewa. Mniejsze ilości soku gutaperkowego występują także w liściach
sączyńcowatych. W celu pozyskania ekstraktu
gutaperki świeżo zebrane liście są rozdrabniane,
a następnie zgniatane.
Sok zgromadzony na plantacjach drzew gutaperkowych jest poddawany procesowi koagulacji.
W tym celu najpierw się go gotuje z niewielką ilością wody, a następnie ugniata i formuje pod bieżącą, zimną wodą. Chemiczna koagulacja gutaperki
odbywa się przez dodanie alkoholu, amoniaku,
sody kaustycznej oraz wody wapiennej [5, 6].
Odkrycie gutaperki
W Europie najwcześniejsze informacje o substancji otrzymywanej z „drzewa gutaperkowego”
pochodzą z połowy XVII w. Autorem pierwszego
zapisu o gutaperce jest znany angielski podróżnik
– John Trandescant, który w napisanej przez siebie
książce Museum Trandescantinum, or A Colection
of Rareties Preserved At South Lamberth Near
London wspomina o substancji nazwanej mazer
wood dającej się formować w różne kształty, po
wcześniejszym uplastycznieniu w ciepłej wodzie.
Podróżnik posługiwał się terminem mazer
wood (zamiast gutaperka), ponieważ w miejscowym rodzinnym języku plemion malajskich
jedna z nazw „drzewa gutaperkowego” brzmiała
mazer wood tree. Rdzenni mieszkańcy Półwyspu
Malajskiego wykorzystywali gutaperkę do wytwa-
rzania uchwytów noży, lasek oraz innych przedmiotów codziennego użytku. Doniesienia Johna
Tradescanta na temat substancji mazer wood nie
znalazły jednak należytego zainteresowania wśród
naukowców i były traktowane raczej jako jedna
z wielu ciekawostek przywiezionych z podróży na
Bliski Wschód niż odkrycie naukowe [cyt. wg 7].
Pierwszym, który dostrzegł niezwykły
potencjał i możliwości wykorzystania gutaperki
w medycynie był chirurg wojskowy – dr William
Montogmerie. Za swoje odkrycie został odznaczony w 1843 r. w Londynie złotym medalem
Królewskiej Akademii Nauk. Zobaczył on gutaperkę w Singapurze w 1822 r. i wtedy też po raz
pierwszy usłyszał jej nazwę, używaną do dziś
na całym świecie w podobnym brzmieniu (jęz.
pol.: gutaperka, jęz. ang. gutta percha, jęz. niem.:
gutta-percha, jęz. włoski: guttaperca, jęz. hiszp.:
gutapercha). Montogmerie odkrył, że gutaperkę można zastosować do wytwarzania rękojeści noży i innych instrumentów chirurgicznych.
W 1843 r. wystosował pismo do Komisji Medycznej
w Kalkucie oraz do Królewskiej Akademii Nauk
w Londynie na temat wykorzystania gutaperki
w medycynie. W tym samym czasie dr Hose d’Almeida przedłożył podobną pracę wraz z próbkami gutaperki w Królewskiej Azjatyckiej Akademii.
Pierwsze próby wykorzystania gutaperki w medycynie nie przyniosły spektakularnych efektów.
Dzięki pracom Montgomerie wyprodukowano
jednak w Paryżu kilka instrumentów chirurgicznych. Gdy zrozumiano i opracowano technologię wytwarzania produktów z gutaperki, zaczęto wykorzystywać tę nową dla Europejczyków
substancję w różnych dziedzinach przemysłu.
W 1845 r. Hacock i Bewley utworzyli w Wielkiej
Brytanii fabrykę gutaperki – The Gutta-Percha
Company. Pierwszy patent związany z gutaperką został zgłoszony w 1846 r. przez: Alexandera,
Cabriola & Duclosa. Patent dotyczył trójwarstwowego laminatu składającego się z gutaperki i tkaniny. Gutaperka znalazła zastosowanie w przemyśle, m.in. do izolacji kabli telegraficznych oraz
kabli podwodnych, a także do produkcji piłek
golfowych. W medycynie wykorzystywano gutaperkę do wytwarzania rękojeści kleszczy, cewników, a także w dermatologii, przede wszystkim
w leczeniu takich jednostek chorobowych, jak:
róża, łuszczyca oraz egzema [5].
Gutaperka
w aspekcie chemicznym
Pod względem chemicznym gutaperka jest
trans-1,4-poliizoprenem (grupy CH2 znajdują się
po przeciwnych stronach podwójnego wiązania)
Historia i biologia gutaperki
i jest podobna do naturalnego lateksu (chemicznie poliizopren w formie cis). Forma trans poliizopropenu ulega szybszej krystalizacji niż forma
cis i ma bardziej „uporządkowaną” strukturę.
W konsekwencji gutaperka jest twardszą, bardziej
kruchą i mniej elastyczną substancją niż naturalny kauczuk [cyt. wg 7]. Gutaperka rozpuszcza się
w węglowodorach aromatycznych i chlorowanych,
takich jak ksylen, chloroform. Pod wpływem światła i powietrza utlenia się.
W 1942 r. Bunn opublikował pracę, w której wykazał, że poliizopren może występować
w 2 różnych formach nazwanych alfa i beta [cyt.
wg 8]. Zauważył również, że te 2 fazy mogą przechodzić jedna w drugą, ale przemiana nie zachodzi
nigdy w naturalnym kauczuku. To spostrzeżenie
sugerowało, że obie formy: alfa i beta są izomerem
trans (gutaperką) różniącym się tylko konfiguracją pojedynczego wiązania i odległością między cząsteczkami. Obecnie wiadomo, że oprócz
dwóch faz krystalicznych (alfa i beta), gutaperka
może występować jeszcze w trzeciej odmianie
izomerycznej-amorficznej fazie gamma. Z soku
roślinnego otrzymuje się głównie gutaperkę w formie alfa. Jeżeli forma alfa zostanie poddana działaniu
temperatury 53–59oC, to zamienia się w amorficzną
fazę gamma, a powyżej 65oC topi się [8]. Faza amorficzna w wyniku bardzo powolnego schładzania
(0,5oC/h) rekrystalizuje się w formę alfa. W wyniku szybkiego schładzania amorficzna faza gamma
może również rekrystalizować się w formę beta,
która pod wpływem podgrzewania do temperatury 42–49oC zamienia się w formę alfa. W fazie alfa
gutaperka jest miękka, płynna, lepka i ciągnąca.
W fazie beta, w temperaturze pokojowej, gutaperka jest ciałem stałym o niewielkim stopniu plastyczności [7–9].
W stomatologii jest wykorzystywana forma
alfa – w termoplastycznych metodach wypełniania
kanałów korzeniowych, np. Thermafil®, Ultrafil®
oraz forma beta-ćwieki gutaperkowe [9].
Wprowadzenie gutaperki
do stomatologii
Gutaperka pojawiła się w stomatologii w 1847 r.
za sprawą Edwina Trumana. Była używana jako
materiał wypełniający oraz składnik protez zębowych. Rok później Hill opatentował preparat do
wypełniania ubytków – „Hill’s stopping”, składający się głównie z gutaperki, a także ze sproszkowanego szkła, palonego wapna oraz skalenia.
W 1867 r. Bowman wykorzystał gutaperkę, jako
jedyny materiał wypełniający system kanałów
korzeniowych [cyt. wg 10]. Pierwsze ćwieki gutaperkowe przygotowywano ex tempore z cienkich
103
płatów gutaperki podgrzanych nad płomieniem
lampy spirytusowej, a następnie rolowanych między szklanymi płytkami. W 1883 r. Perry zastosował do obturacji kanałów korzeniowych złoty,
ostro zakończony, drut owinięty rozmiękczoną
gutaperką.
Fabryczną produkcję ćwieków gutaperkowych
rozpoczęła w 1887 r. firma S.S White Company.
W tym samym czasie pojawiło się zalecenie
Towarzystwa Odontologicznego w Chicago odnośnie do uplastyczniania, a nawet rozpuszczania
gutaperki w chloroformie przed wprowadzeniem
jej do jamy zęba [5].
Bardzo ważnym krokiem w leczeniu kanałowym było wprowadzenie w 1959 r. za sprawą
Ingle’a i Levine’a obowiązku standaryzacji ćwieków gutaperkowych oraz instrumentów do leczenia endodontycznego [11].
Obecnie do wytwarzania ćwieków gutaperkowych wykorzystuje się również żywicę balatową
(balata, „łezka balata”) drzewa Manilkara bidentata, należącego do tej samej rodziny roślin co
Palaquium. Pod względem chemicznym i fizycznym gutaperka i balata są tą samą substancją
otrzymywaną z dwóch różnych gatunków drzew.
W sprzedaży są dostępne tzw. standardowe
i niestandardowe (dodatkowe) ćwieki gutaperkowe. Ćwieki gutaperkowe standardowe mają wierzchołek zaokrąglony, a dodatkowe – ostry. Stopień
zbieżności (taper) starszych, standardowych ćwieków gutaperkowych wynosi 2%. Drugi, nowszy
rodzaj ćwieków nosi nazwę Greater Taper, a ich
kąt rozszerzenia jest większy od dotychczas stosowanych i wynosi np.: 4, 6, 10%. Ćwieki o większej
stożkowatości są stosowane m.in. do wypełnienia kanałów opracowanych niklowo-tytanowmi
narzędziami maszynowymi, ponieważ ich rozmiar i kształt często jest ściśle dostosowany do
kanału opracowanego odpowiednim systemem
narzędzi rotacyjnych (np. systemem ProTaper®).
Ćwieki dodatkowe są produkowane w różnych
rozmiarach (podobnie jak ćwieki standardowe),
a ich wielkości oznacza się następująco, począwszy od najmniejszego: XF, MF, F, M, L.
Należy zaznaczyć, że gutaperka stanowi zaledwie 20–40% zawartości ćwieków gutaperkowych. Skład ćwieków różni się nieco, w zależności
od producenta. Zawierają one zwykle 33–61,5%
tlenku cynku, a także wosk i tworzywa sztuczne (1–4,1%), siarczany metali, np. baru i strontu (1,5–31,2%), barwniki do kodowania według
ISO i pierwiastki śladowe np.: Cd, Cu, Fe (poniżej 1%) [12].
Obecnie gutaperka jest powszechnie uznanym
i stosowanym materiałem. Właściwie wykonane
wypełnienia z gutaperki pozwalają uzyskać szczelne zamknięcie jamy zęba, a przy tym nie powodu-
104
K. Olczak, H. Pawlicka
ją powstawania nieestetycznych przebarwień. Do
sukcesu gutaperki jako materiału wypełniającego system kanałów korzeniowych przyczynia się
niewątpliwie to, że gutaperka nie ulega wpływom
płynów tkankowych (nie rozpuszcza się) oraz jest
stabilna objętościowo. Zaletą gutaperki jest również dobry kontrast na zdjęciach rentgenowskich
i łatwość jej usunięcia z jamy zęba w przypadku
konieczności powtórnego leczenia endodontycznego [13].
Reakcja tkanek
okołowierzchołkowych
na gutaperkę
Liczne badania przeprowadzone w warunkach in vitro i in vivo, a także długoletnie obserwacje kliniczne wykazują, że odpowiednio wykonane wypełnienia kanałów zęba gutaperką są
dobrze tolerowane przez tkanki okołowierzchołkowe. Khabbaz i Papadopoulos [14] zaobserwowali tworzenie się tkanki cementopodobnej na
powierzchni gutaperki przepchniętej poza otwór
wierzchołkowy korzenia zęba. W wielu publikacjach podkreśla się jednak, że ćwieki gutaperkowe
nie są materiałem biozgodnym. W badaniach na
hodowlach komórkowych stwierdzono, że ćwieki gutaperkowe wykazują pewną cytotoksyczność, a przyczyną tego zjawiska jest uwalnianie
jonów cynku do otaczających tkanek [cyt. wg
15]. Udowodniono także, że stopień toksyczności ćwieków gutaperkowych zależy od struktury
powierzchni i wielkości powierzchni kontaktu
ćwieków z tkankami. Im bardziej rozwinięta i nieregularna jest powierzchnia wierzchołka ćwieka
oraz większa powierzchnia kontaktu z tkankami
okołowierzchołkowymi, tym większa jest cytotoksyczność ćwieków [15].
Camps i Abaut [16] zwracają także uwagę,
że tradycyjne metody badania toksyczności
nie odzwierciedlają w pełni sytuacji klinicznej,
a wyniki eksperymentów nieraz nadmiernie oszacowują szkodliwość testowanych materiałów.
Podsumowanie
Gutaperka od czasu odkrycia jej dla „zachodniego świata” odbyła niezmiernie długą drogę. Na
początku niedoceniona, wykorzystywana głównie
przez rdzenne plemiona malajskie, stała się dzięki Montogmeriemu bardzo ważnym surowcem
w przemyśle oraz w medycynie, w tym w stomatologii. Obecnie trudno wyobrazić sobie praktykę
dentystyczną bez gutaperki używanej do wypełniania kanałów korzeniowych na ciepło lub na
zimno. W endodoncji pojawiają się, co prawda,
nowe materiały do obturacji jamy zęba (resilon),
ale pozycja gutaperki jest na tyle stabilna, że przez
najbliższe lata zapewne będzie nadal podstawowym materiałem używanym do wypełniania
kanałów korzeniowych.
Piśmiennictwo
[1] Schilder H.: Filling root canals in three dimensions. J. Endod. 2006, 32, 281–290.
[2] Michel K., Kockapan C., Hulsman M.: Zur Geschichte der Wurzelkanalfullung. Endodontie, 1997, 1, 11–26.
[3] Langeland K.: Reakcja tkanek na materiały wypełniające kanały korzeniowe. Przegląd historyczny: wiara lub
wiedza. W: Endodontologia. Red.: Guldner H.A., Langeland K., Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2001,
292–308.
[4] Olczak K., Pawlicka H.: Materiały i środki stosowane przez lekarzy dentystów podczas leczenia endodontycznego – badanie ankietowe. Czas. Stomatol. 2008, 61, 851–857.
[5] Prakash R., Gopikrishna V., Kandaswamy D.: Gutta-percha – an untold story. Endodontology 2005, 17, 32–36.
[6] Borthakur B. J.: Search for indigenous gutta percha. Endodontology 2002, 14, 24–27.
[7] Goodman A., Schilder H., Winthrop A.: The thermomechanical properties of gutta-percha. The history and
molecular chemistry of gutta-percha. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endod. 1974, 38, 954–961.
[8] Schilder H., Goodman A., Winthrop A.: The thermomechanical properties of gutta-percha. Determination of
phase transition temperatures for gutta-percha. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. Oral Radiol. Endod. 1974, 38,
109–114.
[9] Combe E.C., Cohen B.D., Cumming K.: Alpha- and beta-forms of gutta-percha in products for root canal filling.
Int. Endod. J. 2001, 34, 447–445.
[10] Cruse W.P., Bellizzi R.: A historic review of endodotics, 1689–1963, part 1. J. Endod. 1980, 6, 495–499.
[11] Ingle J.I.: A standaradized endodontic technique utilizing newly designed instruments and filling materials. Oral
Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 1961, 14, 83– 91.
[12] Gurghel-Filho E.D., Andrade Feitosa J.P., Teixeira F.B., Monteiro de Paula, Araujo Silva J.B.S., Sousa-Filho F.J. & Jr.: Chemical and X-ray analyses of five brands of brands dental gutta-percha cone. Int. Endod. J.
2003, 36, 302–307.
[13] Whitworth J.: Methods of filling root canals: principles and practices. Endod. Top. 2005, 12, 2–24
[14] Khabbaz M.G., Papadopoulos P.D.: Deposition of calcified tissue around an overextetnded gutta-percha cone:
case report. Int. Endod J. 1999, 32, 232–235
Historia i biologia gutaperki
105
[15] Juncewicz M., Bąkowicz R.: Czy gutaperka jest materiałem biokompatybilnym? Czas. Stomatol. 2002, 55,
211–215.
[16] Camps J., About I.: Cytotoxity testing of endodontic sealers: A new method. J. Endod. 2003, 29, 583–586.
Adres do korespondencji:
Katarzyna Olczak
Zakład Endodoncji
Katedra Stomatologii Zachowawczej i Endodoncji UM
ul. Pomorska 251
92-213 Łódź
tel./faks: 42 675 74 18
e-mail: [email protected]
Praca wpłynęła do Redakcji: 10.08.2009 r.
Po recenzji: 3.11.2000 r.
Zaakceptowano do druku: 7.12.2009 r.
Received: 10.08.2009
Revised: 3.11.2009
Accepted: 7.12.2009