LKS časopis

Recenzovaný časopis
České stomatologické komory

elektronická verze

ISSN 1210-3381 (Print)
ISSN 2571-2411 (Online)

LKS 09/2022 ČSK
Aktuální číslo
Rubriky
Témata
Autoři

Úvod

Závažné nežádoucí události související s aplikací nekvalitních prsních implantátů a umělých kloubních náhrad vyvolaly zvýšený zájem o problematiku bezpečnosti zdravotnických prostředků, mezi něž se řadí i materiály používané v zubních ordinacích. Bezpečné použití těchto materiálů a minimalizace jejich negativních vlivů na lidský organismus je vedle funkčnosti základním požadavkem, který musí výrobce splnit při uvádění nových výrobků na trh, což deklaruje prohlášením o shodě a označením CE. Tímto prohlášením výrobce nebo dovozce potvrzuje, že zdravotnický prostředek splňuje požadavky platných technických předpisů a že byl dodržen stanovený postup při posouzení shody. Legislativa zdravotnických prostředků v předchozích letech výrobcům umožňovala vydávat prohlášení o shodě na základě systému kvality, což lze přibližně interpretovat tak, že při dodržení definovaného procesu výroby je získán vždy identický výrobek. Je-li statisticky potvrzena stabilita procesu, nemusí výrobce kontrolovat všechny šarže vyrobených zdravotnických prostředků, ale pouze vybrané.

Avšak opakovaně se vyskytující nedostatky při klinickém použití zdravotnických prostředků, bez nezávislého ověřování jejich kvality, daly podnět ke změnám legislativy v zemích EU. Podle nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2017/745, s účinností od roku 2020, se zvýší požadavky na posuzování shody zdravotnických prostředků. Výrobci tak budou nuceni častěji předkládat zdravotnické prostředky k laboratornímu testování třetí nezávislou stranou, tj. zkušebními laboratořemi akreditovanými v systému evropské akreditace.

Akreditované činnosti

V Evropě jsou v současné době pouze dvě nezávislé akreditované zkušební laboratoře pro dentální materiály. Jednou z nich je norská zkušební laboratoř NIOM (Nordic Institute of Dental Materials, Oslo, Norsko), a druhou pražská Zkušební laboratoř pro dentální materiály VFN. Od roku 2000 je tato zkušební laboratoř akreditovaná Českým institutem pro akreditaci, o. p. s. (dále ČIA). Každých pět let prochází novým reakreditačním procesem, a každoročně je její činnost prověřována v rámci dozorového auditu ČIA. Kvalita výsledků zkoušek je zajišťována porovnáváním výsledků zkoušek s partnerskými zkušebními laboratořemi, pravidelným proškolováním pracovníků laboratoře a rovněž dodržováním programu kalibrací měřidel a zkušebních zařízení, která mají významný vliv na výsledky zkoušek.

Zkušební laboratoř je zaměřena na zkoušky fyzikálně-mechanických vlastností dentálních kompozitních materiálů, skloionomerních cementů, korunkových a fazetových materiálů na bázi polymerů, amalgámů, adhezivních systémů a dentálních otiskovacích hmot, převážně podle mezinárodních ISO norem, převzatých do evropského a českého systému technických norem. Ve zkušební laboratoři se stanovuje hloubka vytvrzení, absorpce vody, rozpustnost a pevnost v ohybu rekonstrukčních polymerních materiálů (obr. 1A, E), cementů modifikovaných pryskyřicí, materiálů pro pečetění jamek a fisur, korunkových a fazetových materiálů na bázi polymerů a dále pevnost v tlaku dentálních cementů a amalgámů (obr. 1D). U dentálních amalgámů se vyhodnocuje rovněž tečení (creep), doba plasticity a vzhled amalgámu po namíchání. Nejnáročnější zkouškou, především z pohledu přípravy zkušebních vzorků, je stanovení pevnosti vazby adhezivních systémů k zubním tkáním (sklovině či dentinu) měřením pevnosti vazby ve smyku (obr. 1B).

V laboratoři se rovněž testují vlastnosti dentálních otiskovacích hmot, a to jejich schopnost reprodukovat detaily a kompatibilita se sádrou (obr. 2).

Jednou z často posuzovaných vlastností kompozitních materiálů je pevnost v ohybu, charakterizující jejich odolnost proti porušení tahovým napětím. O pevnosti kompozitních materiálů rozhoduje nejenom chemické složení (typ monomerů, plniv), ale i přítomnost bublin a jiných defektů v jejich struktuře, působících jako koncentrátory napětí. Jedná se o významnou charakteristiku odolnosti kompozitu proti zatížení žvýkacími silami, jejíž hodnotu výrobci uvádějí ve své dokumentaci. Kompozitní materiály, které byly v laboratoři zkoušeny, vykazovaly pevnost v ohybu v souladu s požadavkem mezinárodní technické normy ČSN EN ISO 4049 (≥ 80 MPa), a rovněž s hodnotami deklarovanými výrobci. V některých případech však byly hodnoty změřené ve zkušební laboratoři mírně nižší, než udávají výrobci ve své technické dokumentaci.

Neakreditované činnosti

Kromě akreditovaných zkoušek jsou ve zkušební laboratoři prováděny i neakreditované zkoušky. Vycházejí rovněž z mezinárodních technických norem nebo jsou prováděny v rámci výzkumných projektů a grantů, případně jako náplň magisterského či doktorandského studia.

Mezi zajímavé práce patřil výzkum vlivu světelné intenzity polymeračních lamp a doby polymerace na kvalitu vytvrzení kompozitních materiálů. Cílem bylo nezávislým testováním ověřit bezpečnost zkrácené doby polymerace kompozitních materiálů výkonnými LED lampami. Testy měření mikrotvrdosti dle metody Knoop (IndentaMet Microhardness Tester, Buehler, USA) byly provedeny s LED lampou Valo (Ultradent, USA) při světelné intenzitě (1000 – 1500 – 3200) mWcm-2 na třech typech kompozitních materiálů, u nichž výrobci deklarují zkrácenou dobu polymerace na (5 – 10) s. Získané výsledky ukazují, že u všech testovaných materiálů tvrdost spodního povrchu 2 mm inkrementu, polymerovaného po dobu 5 s, nedosahuje 80 % tvrdosti horního povrchu, ozářeného po dobu standardních 20 s, což je v literatuře udávaná mezní hodnota, pod kterou je kvalita polymerace již nedostatečná [1]. Jelikož vzorky použité v této studii byly zhotovovány laboratorně, oproti klinickým podmínkám za téměř optimálních podmínek, je zřejmé, že zkrácená doba polymerace na 5 s (doporučována i < 5 s) zvyšuje riziko nedostatečné polymerace.

Překvapivé výsledky přinesla i studie reálné světelné intenzity dvou typů LED polymeračních lamp po několikaletém používání. Světelná intenzita byla měřena přesným spektroradiometrem Ocean Optics vybaveným integrační koulí Fois-1 (Ocean Optics, USA). Červeně označené hodnoty (tab. 1) ukazují pokles světelné intenzity i pod hranici 70 %. Významný pokles světelné intenzity některých lamp svědčí o tom, že jejich kontrole a údržbě není vždy věnována náležitá pozornost. Není-li lampa vybavena indikátorem světelné intenzity nebo není-li kontrolována spolehlivým externím radiometrem, může snížená světelná intenzita lampy zásadním způsobem ohrozit životnost rekonstrukce a zvýšit riziko uvolňování různých chemických látek a degradačních produktů ze struktury nedokonale zpolymerovaného materiálu.

Nedílnou součástí laboratorních činností je spolupráce s řadou výzkumných týmů z jiných odborných pracovišť při studiu vlastností, struktury a dlouhodobé odolnosti biomateriálů, určených k použití nejen v zubním lékařství. V rámci těchto projektů, často zahrnující in vivo experimenty, se v laboratoři připravují histologické preparáty kostních tkání se zavedenými implantáty (obr. 3) pro hodnocení jejich biokompatibility [2, 3]. Pro tento výzkum je pracoviště vybaveno řadou specifických přístrojů a zařízení, např. pomaloběžnou pilou Isomet (Buehler, USA), bruskou a leštičkou MetaServ 250 (Buehler, USA) a světelnými mikroskopy (Olympus, Nikon, Japonsko).

Pro potřeby detailní charakterizace vzorků při velkém zvětšení je k dispozici elektronová skenovací mikroskopie s potřebným programovým vybavením, která umožňuje 2D povrchové analýzy (obr. 4).

Inovativním přínosem významně rozšiřujícím experimentální možnosti laboratoří je přístroj micro-CT SkyScan 1272 (Bruker micro-CT, Belgie), umístěný v Laboratoři mikrotomografie. Mikro-CT (micro-computed tomography) patří mezi moderní preklinické zobrazovací metody využívající rentgenové záření. Spektrum možných aplikací je velice široké a zahrnuje biologické i technické vědní obory. Ve stomatologii může sloužit v oblasti výzkumu dentálních materiálů, kostní regenerace či dentální implantologie. Zásadní předností mikro-CT oproti jiným metodám je nedestruktivní 3D analýza struktury zkoumaných vzorků při vysokém rozlišení na úrovni několika mikrometrů (obr. 5). Vzorek tak může být uchován nebo využit pro další výzkum. Nevýhodou je limitovaná velikost vzorku (optimálně do 1 cm3) a časová náročnost (řádově hodiny) skenování a následného zpracování dat pro vizualizace či obrazové 2D/3D analýzy. Tyto analýzy umožňují získat řadu parametrů zkoumaných vzorků, např. objem, povrch, počet objektů, charakterizaci otevřené a uzavřené porozity, distribuci „tloušťky“ struktury objektu či pozadí (structure thickness/separation distribution) i anizotropii vzorků.

Součástí pracoviště je rovněž Laboratoř pro ústní biologii zabývající se materiály z pohledu mikrobiologického a imunologického. Hlavním zaměřením je výzkum intolerance materiálů a diagnostikování přecitlivělosti na implantační materiály s využitím testu Melisa. Touto metodou se testuje přímá imunitní reakce T-lymfocytů separovaných z krve pacienta s kovy, které jsou součástí materiálů používaných k výrobě dentálních implantátů, protetických či ortodontických prací, ale také ortopedických nebo kardiovaskulárních implantátů [4, 5]. Test Melisa je velkým přínosem především u pacientů s předchozí anamnézou intolerance kovů nebo s alergickým či autoimunitním onemocněním. Na základě výsledků testu lze konkrétnímu pacientovi doporučit nejvhodnější materiál implantátu, čímž se sníží riziko vzniku hypersenzitivní reakce s možnými následnými zdravotními komplikacemi. V současné době se laboratoř zaměřuje rovněž na testování přecitlivělosti na nekovové materiály, především ve spojení s dentálními kompozitními materiály, adhezivními systémy a také kostními cementy používanými v ortopedii.

Další činnosti

Do komplexu laboratoří patří i výuková Laboratoř fyzikálních a mechanických vlastností dentálních materiálů, kde probíhá výuka pregraduálních i postgraduálních studentů zubního lékařství 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy (1. LF UK). Studenti se v rámci praktických cvičení seznamují s vlastnostmi dentálních materiálů a získávají tak praktické zkušenosti pro své budoucí povolání.

Závěr

Cílem předložené stručné informace o nabízených službách výzkumných a zkušebních laboratoří, které sídlí v prostorách Fakultní polikliniky Všeobecné fakultní nemocnice v Praze na Karlově náměstí, je upozornit zdravotníky a s nimi spolupracující odbornou veřejnost (výrobce, dovozce, distributory, kontrolní orgány, výzkumná pracoviště) na důležitost kontroly výrobků používaných při poskytování zdravotní péče a možnosti případné spolupráce při kontrolách kvality nebo výzkumu, které jim v tomto směru nabízejí výše uvedené nezávislé laboratoře.

Obr. 1: Testování mechanických vlastností dentálních materiálů. A – pevnosti v ohybu; B – pevnosti vazby ve smyku; C – zkušební stroj Instron (Instron Corp., USA); D – testování pevnosti v tlaku; E – závislost zatížení vzorku na jeho deformaci při zkoušce pevnosti v ohybu (software Bluehill LE, Instron Corp., USA).
Obr. 2: Test reprodukce detailů a kompatibility se sádrou dentálních otiskovacích hmot na speciálním zkušebním bloku s rýhami definovaných rozměrů (20 – 50 – 75) μm dle ČSN EN ISO 4823 a 21563, které simulují drobné povrchové detaily otiskovaných tkání.
Obr. 3: Příprava preparátů pro histologickou analýzu. A – část králičího femuru se zavedenými implantáty; B – řez bločkem kostní tkáně zalité do polymetylmetakrylátu na pomaloběžné pile Isomet (Buehler, USA); C – bruska a leštička MetaServ250 (Buehler, USA); D – výbrus kostní tkáně s implantátem, E – snímek kostní tkáně v kontaktu s titanovým implantátem.
Obr. 4: Skenovací elektronová mikroskopie (SEM). A – elektronový mikroskop JSM 5500-LV (Jeol, Japonsko); B – povrch dentinu s pryskyřičnými tagy adheziva, 2000x; C – odhalená ústí dentinových tubulů, 2000x; D – odhalená prizmatická struktura skloviny po expozici nealkoholickému nápoji typu softdrink, 2000x.
Obr. 5: Příklady 3D zobrazení s využitím mikro-CT [6, 7, 8]. A – titanový implantát zavedený do distálního femuru králíka v rámci in-vivo pokusu po 12 týdnech od implantace. B – porézní tkáňový nosič na bázi kolagenu, polylaktidu a hydroxyapatitu, vyvíjený pro účely kostní regenerace. C – struktura povrchu sádrového odlitku alginátového otisku, jehož povrch byl narušen účinkem dezinfekčního prostředku. D – vizualizace anatomie zubu s barevným odlišením skloviny, dentinu a dřeňové dutiny, která vystupuje nad rovinu řezu.
Tabulka 1: Světelná intenzita dvou typů polymeračních lamp

Literatura

1. Bouschlicher MR, Rueggeberg FA, Wilson BM. Correlation of bottom-to-top surface microhardness and conversion ratios for a variety of resin composite compositions. Oper Dent. 2004; 29(6): 698 – 704.

2. Levorova J, Duskova J, Drahos M et at. In vivo study on biodegradable magnesium alloys: Bone healing around WE43 screws. J Biomater Appl. 2018; 32(7): 886 – 895.

3. Vrbová R. Biomechanická studie interakce dentálních implantátů a kostní tkáně. Disertační práce, Praha, 2010.

4. Belohlavek J, Belohlavkova S, Hlubocky J et al. Severe allergic dermatitis after closure of foramen ovale with Amplatzer occluder. Ann Thorac Surg. 2013; 96(3): e57 – 59.

5. Podzimek S, Tomka M, Sommerova P et al. Immune markers in oral discomfort patients before and after elimination of oral galvanism. Neuroendocrinol Lett. 2013; 34(8): 802 – 808.

6. Projekt MZČR-AZV: č. 15 – 32497A. Bioaktivní nanostrukturované povrchy pro histokompatibilní implantáty, 2015 – 2018.

7. Suchy T, Supova M, Bartos M et al. Dry versus hydrated collagen scaffolds: are dry states representative of hydrated states? J Mater Sci Mater Med. 2018; 29(3): 20., doi: 10.1007/s10856-017-6024-2

8. Bartos M, Suchy T, Tonar Z et al. Micro-CT in tissue engineering scaffolds designed for bone regeneration: principles and application. Ceram-Silik. 2018; 62(2): 194 – 199. doi: 10.13168/cs.2018.0012