مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان

مقاله پژوهشی

مجله دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان

دوره 14، شهریور 1394، 466-455

بررسی مقدار یون نیکل آزاد شده از دستگاه ارتودنسی شبیه‌سازی شده برای بیماران ارتوگناتیک در بزاق مصنوعی و مقایسه آن با سطح ایمن نیکل

برهمن سبزواری^[1]، زهرا عباسی شایه^[2]، ویدا وکیلی^[3]، کورش وکیلی^[4]

دریافت مقاله: 12/12/93    ارسال مقاله به نویسنده جهت اصلاح: 19/1/94    دریافت اصلاحیه از نویسنده: 17/3/94      پذیرش مقاله: 26/3/94

چکیده

زمینه و هدف: در درمان‌های ارتودنسی، آلیاژهای فلزی مختلفی استفاده میشوند، که برای مدت طولانی در تماس با بافت‌های دهان قرار می‌گیرند. خصوصیت میکروبی و آنزیمی محیط دهان، شرایط مناسبی را برای خوردگی فلزات تأمین می‌نماید و باعث آزادسازی عناصری مانند نیکل، کروم، مس و نقره از سیم‌ها، بندها و براکت‌های ارتودنسی می‌گردد. هدف از این تحقیق، اندازه‌گیری میزان یون نیکل آزاد شده از دستگاه ارتودنسی شبیه‌سازی شده در بیماران ارتوگناتیک در بزاق مصنوعی و مقایسه این میزان با سطح ایمن نیکل است .

مواد و روش‌ها: در این مطالعه نیمه تجربی تعداد 60 دستگاه ارتودنسی شبیه‌سازی شده معادل با یک چهارم فکی در 3 نوع متفاوت (گروه‌های20 تایی) مورد بررسی قرار گرفتند. 3 گروه به ترتیب بعد 3،6 و 2 ماه از نظر میزان یون نیکل آزاد در بزاق مصنوعی به روش جذب اتمی با دستگاه اسپکتروفوتومتری اندازه‌گیری شدند و سپس میزان نیکل برای کل دهان در هر یک از سه گروه محاسبه و با میزان ایمن نیکل مقایسه شد. آنالیز آماری با آزمون One sample t-test انجام شد.

یافته‌ها: میانگین و انحراف معیار میزان یون نیکل محاسبه شده برای کل دهان در گروه اول 45/533±1198، در گروه دوم 40/390±5/825 و در گروه سوم 47/455±5/1290 میکروگرم بر پیکولیتر بود. میانگین نیکل آزاد شده در هر سه گروه از آستانه ایمن 2500 کمتر بود و این اختلاف از نظر آماری معنی‌دار شد (001/0>p).

نتیجه‌گیری: مقدار یون نیکل آزاد شده و محاسبه شده برای کل دهان در هر گروه کمتر از حد سمی آن بود که پیشنهاد کننده کاربرد ایمن دستگاههای فوق می‌باشد.

واژه‌های کلیدی: ارتودنسی، نیکل، جراحی ارتوگناتیک

مقدمه

در درمان‌های ارتودنسی، آلیاژهای فلزی مختلفی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند که برای ماه‌ها یا حتی سال‌ها در تماس با بافت‌های دهان قرار گرفته و خصوصیات محیط دهان را تغییر می‌دهند ]1[. این آلیاژها، خود نیز در محیط دهان دچار تغییر و تحول می‌شوند. مهم‌ترین خصوصیت این آلیاژها که در ارتباط با ایمنی زیستی بیولوژیک آنها می‌باشد، میزان خوردگی آنهاست ]2[ همچنین، سمیت سیستمیک و موضعی، حساسیت و سرطان‌زایی آنها، تماماً ناشی از عناصری می‌باشد که در طی خوردگی در محیط دهان آزاد می‌گردند. به نظر می‌رسد خصوصیت میکروبی و آنزیمی محیط دهان، شرایط مناسبی را برای خوردگی فلزات تأمین می‌نماید و باعث آزادسازی عناصری مانند نیکل، کروم، مس، نقره و ... از سیم‌ها، بندها و براکت‌های ارتودنسی می‌گردد ]3[.

در مطالعات صورت گرفته، خصوصیات سمی، حساسیت، جهش‌زایی و حتی سرطان‌زایی برای این عناصر گزارش شده است] 7-1[. از مهم‌ترین این عناصر یون نیکل است که واکنش ازدیاد حساسیت به آن (به ویژه درماتیت تماسی) بسیار شایع بوده و بر اساس گزارشات مختلف بین 15-30% از کل جمعیت (اعم از زنان و مردان) به آن حساسیت دارند و این مسأله در زنان 10 برابر شایعتر از مردان است ]7، 5[

بررسی‌ها نشان داده است که نیکل هم برای انسان و هم برای حیوانات سمی بوده و یک عامل سرطان‌زا برای
حفره بینی و سیستم تنفسی محسوب می‌شود و نیز می‌تواند به عنوان عاملی برای واکنش‌های ایمنی قوی عمل نماید. نیکل علاوه بر واکنش ازدیاد حساسیت (به صورت استوماتیت یا درماتیت) دارای خصوصیت سمیت سلولی متوسط بوده و ممکن است در مکانیسم بروز آسم هم دخیل باشد ]8[.

امروزه تقاضا برای درمانهای ارتودنسی ثابت برای اهداف زیبایی یا عملکردی در جامعه گسترش روز افزونی یافته است و اقشار گوناگون و گروه‌های مختلف سنی از نوجوانان تا افراد میانسال بویژه زنان را شامل گشته است، بنابراین ایمنی یا سمیت احتمالی دستگاههای فوق بر سلامت گروه‌های عمده‌ای از جامعه تأثیرگزار خواهد بود.

پیچیده‌ترین و شاید طولانی‌ترین درمان‌های ارتودنسی ثابت در بیماران دچار ناهنجاریهای شدید اسکلتی انجام می‌گردد که شامل دو مرحله درمان ارتودنسی ثابت و یک مرحله بینابینی جراحی فک (ارتوگناتیک) است. با توجه به طول مدت درمان و کاربرد طیف متنوعی از آلیاژهای فلزی در درمان این بیماران، احتمال آزادسازی مقادیر بالاتری از یونهای فلزی و بالتبع خطر بالاتر واکنش‌های آایجاد حساسیت یا سمی وجود دارد.

هدف از انجام این تحقیق، اندازه‌گیری میزان یون نیکل آزاد شده از دستگاه ارتودنسی شبیه‌سازی شده برای بیماران ارتوگناتیک (تحت درمان ارتودنسی ثابت و جراحی فک) در بزاق مصنوعی و مقایسه آن با سطح ایمن نیکل (میزان معمول دریافت روزانه از طریق آب یا غذا یا تنفس) است.

مواد و روش‌ها

پژوهش حاضر یک مطالعه ‌از نوع نیمه تجربی است که در بهار و تابستان 1393 در دانشکده دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان انجام شد. با توجه به فرمول حجم نمونه و مفروضات 20% :β ، 5% :α ، P1:0/650، P2:0/48 حجم نمونه در هر گروه 20 مورد محاسبه گردید.

P1 و P2 درصد فراوانی مقادیر نیکل ازاد شده در حد مجاز در گروه‌های یک مطالعه مشابه (رفرنس 1) می‌باشند.

لذا تعداد 60 دستگاه ارتودنسی شبیه‌سازی در سه گروه 20 تایی مورد بررسی قرار گرفتند؛ گروه 1: شامل 20 نیم آرچ وایر نیکل تیتانیوم 016/0 اینچ فک بالا Natural Form I Farcel (American Orthodontics) بود که به پنج براکت Roth 022/0 اینچ Master (American Orthodontics) و یک بند مولر Roth 022/0 اینچ Dentaform (American Orthodontics) با الاستیک لیگاچور Unisticks (American Orthodontics) متصل شده بود گروه 2: مشابه گروه اول تعیین شد بجز نوع سیم که نیم آرچ وایر استیل 018/0 اینچ فک بالا Natural Form I (American Orthodontics) بود. گروه 3: مشابه گروه اول تعیین شد بجز نوع سیم که نیم آرچ وایر استیل 025/0 × 021/0 اینچ فک بالا Natural Form I (American Orthodontics, WI (Wisconsin), USA) بود و  روی آرچ وایر سه هوک جراحی (American Orthodontics) 2mm Split توسط دستگاه Spot welding (Assistant, Dentaurum, Germany) جوش داده شده بود (شکل 1).

شکل 1- دستگاه‌های ارتودنسی شبیه سازی شده در شیشه‌های محتوی بزاق مصنوعی

در نهایت هر 60 قطعه مربوط به سه گروه به صورت جداگانه در شیشه‌های محتوی بزاق مصنوعی قرار داده شد. بزاق مصنوعی با استفاده از فرمول Fusayama توسط گروه بیوشیمی بالینی دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد تحت شرایط آزمایشگاهی ساخته شد. pH بزاق مصنوعی معادل 7 در نظر گرفته شد ]9[. مقدار 1 میکروگرم NaHNO₃ برای رساندن pH محلول به هفت اضافه شد ]10[. در یک آزمون پایلوت، نمونه بزاق مصنوعی فاقد سیم به عنوان شاهد در دستگاه اسپکتروفتومتری قرار گرفت که مشخص شد بزاق مصنوعی حاوی نیکل نمی‌باشد.

جدول 1- ترکیب بزاق مصنوعی به کار رفته در این مطالعه

*: gram/liter

حجم لوله‌های شیشه‌ای که بزاق مصنوعی در آنها ریخته شد 10 میلی لیتر بود. در این آزمایش به منظور اطمینان از عدم نفوذپذیری لوله به رطوبت، دستمال کاغذی در این شیشه‌ها قرار گرفت و سپس درب آنها محکم بسته شد و درون آب غوطه‌ور شد. بعد از یک روز مشاهده شد دستمال کاغذی به هیچ عنوان رطوبت جذب نکرده بود. در هر شیشه 8 میلی‌لیتر بزاق مصنوعی ریخته شد و سپس کل نیم آرچ شامل 5 براکت و یک بند درون آن غوطه‌ور گردید (تمامی قطعات با یک پنس استریل در داخل بزاق مصنوعی قرار گرفتند) و درب تمامی شیشه ها محکم بسته شد.

شکل 2- دستگاه‌های ارتودنسی شبیه‌سازی شده درلوله‌های شیشه‌ای محتوی بزاق مصنوعی در انکوباتور 37 درجه سانتی‌گراد

دمای انکوباتور ^°c37 (مشابه دمای فیزیولوژیک دهان) تنظیم شد و سه گروه دستگاه ارتودنسی در آن قرار گرفت، مدت قرارگیری شیشه‌ها در انکوباتور در گروه 1 (شامل NiTi 016/0 اینچ) به مدت 3 ماه در گروه 2 (شامل SS 018/0 اینچ) به مدت 6 ماه و در گروه 3 (شامل SS 025/0 × 021/0 اینچ) به مدت 2 ماه بود (شکل 2). هدف این مطالعه، شبیه‌سازی روند درمان در بیماران تحت درمان ارتودنسی و جراحی ارتوگناتیک است، بنابراین سعی شده است تا زمان قرارگیری نمونه ها (سه نوع سیم متفاوت) تا حد امکان مشابه حالت بالینی باشد. در شرایط واقعی نیز همانند این مطالعه مدت کاربرد سیم‌های گوناگون با هم متفاوت است به طوری که سیم نیکل تیتانیوم حدود سه ماه (مانند گروه 1)، سیم استیل روند حداقل شش ماه (مانند گروه 2) و سیم استیل چهارگوش حدود دو ماه (مانند گروه 3) در دهان بیمار قرار می‌گیرد.

تمامی گروه‌ها بعد از مدت زمان مذکور جهت تعیین غلظت یون نیکل آزاد شده در بزاق مصنوعی، به آزمایشگاه دانشکده علوم دانشگاه فردوسی مشهد ارسال شدند. آزمایش به کمک روش اسپکتروفتومتری جذب اتمی (Atomic Absorption Spectrophotometry) و با دستگاه جذب اتمی سیستم کوره گرافیتی (Lambda 40 UV-VIS, USA) Perkin Elmer انجام شد. پس از رسم منحنی کالیبراسیون، نمونه‌ای از بزاق موجود در هر لوله با حجم 20 میکرولیتر به دستگاه تزریق گردید.

اسپکتروفوتومتری با روش جذب اتمی یک روش حساس و دقیق برای اندازه‌گیری عناصر و یون‌های فلزی می باشد. در این روش نمونه معمولاً به صورت محلول وارد اتمایزر (Automizer) می‌شود. برای نمونه‌هایی که غلظت آنها مانند مطالعه ما در حد میکروگرم/لیتر (ppb) باشد از کوره گرافیتی استفاده می‌شود. نمونه ابتدا تبدیل به اتم شده و جذب نور توسط اتم‌ها، بوسیله یک آشکارساز (Detector) اندازه‌گیری می‌گردد.

از آنجایی که طول نمونه ها در هر یک از گروه‌ها بر اساس شبیه‌سازی یک کوادرانت فکی تهیه شدند، مقادیر بدست آمده را چهار برابر کرده تا میزان یون نیکل در کل حفره دهان (چهار کوادرانت) درهر بازه زمانی بدست آید. در نهایت، نتایج این تحقیق در گروه‌های 1 و 2 و 3 بدست آمد. داده‌های به دست آمده از این مطالعه کدبندی شدند و در نرم‌افزار SPSS نسخه 16 ثبت گردیدند. توصیف داده‌ها به کمک شاخص‌های آمار توصیفی به صورت فراوانی و میانگین ± انحراف معیار و در قالب جداول و نمودارهای مناسب بیان شد. ابتدا به منظور ارزیابی نرمالیتی داده‌ها در سه گروه مورد مطالعه از آزمون کولموگروف اسمیرنوف و رسم نمودار هیستوگرام استفاده شد. با توجه به این که توزیع داده‌ها در هر گروه نرمال بود جهت مقایسه میانگین نیکل آزاد شده درهر گروه با سطح ایمن نیکل، از آزمون One sample t-test استفاده شد. همچنین، سطح معنی‌داری آزمون‌ها 05/0 در نظر گرفته شد.

نتایج

در این مطالعه نیمه تجربی نمونه های مورد بررسی در سه گروه بیست تایی مورد ارزیابی قرار گرفتند. میانگین و انحراف معیار میزان نیکل آزادشده در گروه اول 45/533±1198 با میانه 1100 و حداقل مقدار 360 و حداکثر 2200 میکروگرم بر پیکولیتر، در گروه دوم 40/390±5/825 با میانه 720 و حداقل 280 و حداکثر میزان 1720 میکروگرم بر پیکولیتر و در گروه سوم 47/455±5/1290 میکروگرم برپیکو لیتر با میانه 1200 حداکثر میزان 2960 و حداقل 310 بود.

جدول 1 نتایج آزمون one sample t-test را نشان می‌دهد، مشاهده می شود میانگین نیکل آزاد شده در هر سه گروه از آستانه ایمن 2500 ppb کمتر است و این اختلاف از نظر آماری معنی‌دار می‌باشد (001/0>p).

      جدول 1- مقایسه میانگین نیکل آزاد شده در سه گروه مطالعه با حد مجاز 2500

*: (NiTi  016/0 اینچ 3 ماه)،  ** (SS018/0 اینچ 6 ماه)، ***: SS 025/0× 021/0  اینچ 2ماه)

بحث

بند و براکت‌هایی که در ارتودنسی مورد استفاده قرار می‌گیرند اکثراً از جنس فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) و یا نیکل تیتانیوم می‌باشند. این اپلاینس‌ها برای ماه‌ها و حتی سال‌ها در محیط دهان بیماران باقی می‌مانند و می‌دانیم که برخلاف آلیاژ کروم-کبالت، حاوی نیکل می‌باشند. خوردگی این آلیاژها در همان لحظات اولیه قرارگیری در دهان آغاز می‌شود. البته محیط دهان شرایط را پیچیده‌تر نیز می‌سازد به این ترتیب که در محیط دهان استرس‌های شیمیایی- مکانیکی، ترکیبات کلراید بزاق، پلاک، جرم و غیره وجود دارد [11]. این موارد باعث می‌شود که روند خوردگی آلیاژهای حاوی نیکل سرعت گیرد. تاکنون تحقیقات گوناگونی هم در شرایط آزمایشگاهی (In Vitro) و هم در داخل بدن (In Vivo ) در باب میزان آزادسازی یون‌های فلزی از اپلاینس‌های ارتودنسی صورت گرفته است که مهمترین یون مورد مطالعه در این تحقیقات، یون نیکل می‌باشد. علت اهمیت بیشتر این یون نسبت به یون‌های دیگر خاصیت ایجاد حساسیت و سرطان‌زایی (سرطان ریه و بینی) آن است ]13-12[.

تحقیقات نشان می‌دهد اثرات سمی یون نیکل زمانی ظاهر می‌گردد که انساج بدن برای مدت زمان طولانی در برابر مقادیر کافی از یون‌های نیکل قرار بگیرند. مقدار غیرسمی این فلز در بزاق 2500 بخش در بیلیون (ppb) می‌باشد ] 16-14[. نتایج مطالعه ما نشان می‌دهد میزان آزاد‌سازی یون نیکل از دستگاه‌های ارتودنسی در محیط آزمایشگاهی به طور معناداری کمتر از این میزان سمی است که با اکثر مطالعات قبلی مشابهت دارد ]23-17[.

در رابطه با میزان آزاد‌سازی یون نیکل، Talic و همکاران میزان یون نیکل و کروم آزاد شده در بزاق بیماران درمان شده با دستگاه‌های ارتودنسی ثابت را اندازه‌گیری کردند. در این مطالعه همانند مطالعه ما دستگاه ارتودنسی از جنس SS و NiTi بود، اما برخلاف مطالعه ما طراحی مطالعه به صورت شرایط آزمایشگاهی نبود. آنها نتیجه گرفتند دستگاه‌های ارتودنسی ثابت منجر به افزایش غیرسمی میزان نیکل در بزاق می‌شود که با مطالعه ما همخوانی دارد [17] در این مطالعه میزان یون نیکل اندازه‌گیری شده 197/4 میکروگرم بر لیتر (معادل 201/4 بخش در بیلیون) و حداکثر آن 1/12 میکروگرم بر لیتر (1138/12 بخش در بیلیون) بود که به طور کلی کمتر از مطالعه ما می‌باشد و هر دو نتایج از مقدار سمی کمتر بود. این اختلاف می‌تواند ناشی از شست و شوی دهان توسط بزاق، میزان بیشتر بزاق ترشح شده و یا تفاوت در ترکیب و یا pH بزاق باشد.

در مطالعه دیگری شبیه به مطالعه ما Jahanbin و همکاران به بررسی ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﻣﻴﺰان آزادﺳﺎزی ﻳﻮن ﻧﻴﻜﻞ و ﻣﺤﻞ اﻳﺠﺎد ﺧﻮردﮔﻲ در ﭼﻨﺪ ﻧﻮع ﺑﺮاﻛﺖ از جنس اﺳﺘﻴل ضد زنگ راﻳﺞ در ﺑﺎزار اﻳﺮان به صورت ﺗﺠﺮﺑﻲ-آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ پرداختند ]18[. در اﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ، 80 ﻋﺪد ﺑﺮاﻛﺖ ارتودنسی از ﻛﺎرﺧﺎﻧـﻪ‌های مختلف اﻧﺘﺨﺎب ﺷﺪﻧﺪ. ﺳﭙﺲ ﺑﺮاﻛﺖ‌های ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻫﺮ ﻛﺎرﺧﺎﻧﻪ در ﻣﺤﻴﻂ ﺑﺰاق ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ ﺑﺎ 2/7=pH و در ﻣﺤﻴﻂ اﻧﻜﻮﺑﺎﺗﻮر ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻨﺪ. مدت زمان این مطالعه کوتاه‌تر از مطالعه ما و به مدت شش ﻫﻔﺘﻪ بود و با روش مشابه ﺟﺬب اﺗﻤﻲ (Atomic absorption) اﻧﺪازهﮔﻴﺮی شد. ﻳﺎﻓﺘﻪ‌ها نشان داد ﻛﻤﺘﺮﻳﻦ ﻣﻴﺰان آزادﺳﺎزی ﻧﻴﻜﻞ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﺑﺮاﻛﺖ 1/0±86/0 بخش در بیلیون و ﺑﻴﺸﺘﺮﻳﻦ 01/0±49/17 بخش در بیلیون ﺑﻮد که پایین‌تر از حداکثر میزان غیر سمی این یون می‌باشد. پایین‌تر بودن یون آزاد شده نیکل در این مطالعه نسبت به مطالعه ما، می‌تواند ناشی از کوتاه‌تر بودن زمان غوطه‌ورسازی در بزاق، در نظر نگرفتن دیگر اجزای دستگاه‌های ارتودنسی ثابت مانند بندها و سیم‌ها و نیز قلیایی‌تر بودن میزان pH باشد.

در مطالعه Hwang و همکاران آزادسازی یون‌های نیکل، کروم و آهن مورد بررسی قرار گرفت که نتیجه بدست آمده نشان داد یون کروم پس از چهار هفته و یون نیکل پس از دو هفته و یون آهن نیز پس از دو هفته به حداکثر مقدار خود می‌رسند و بعد از این مدت غوطه‌وری در بزاق باعث افزایش آزادسازی یون‌های مذکور می‌گردد ولی مقدار این آزادسازی کمتر افزایش می‌یابد که احتمالاً به علت تشکیل لایه اکسید TiO₂ بر روی سیم‌های NiTi می‌باشد که باعث می‌گردد که خوردگی سیم‌های NiTi کاهش یابد ]24[. در آزمایش ما زمان غوطه‌وری سیم‌ها در بزاق مصنوعی یک ماه و شش ماه می‌باشد که بیشتر از زمان مطالعه Hwang بود و در نتیجه در مطالعه ما مقدار نیکل بیشتری آزاد شد. در مطالعه ما مقدار نیکل آزاد شده بر حسب واحد بخش در بیلیون بدست آمد ولی در مطالعه Hwang بر حسب واحد بخش در میلیون (ppm) بود.

Gursoy و ﻫﻤﮑﺎراﻧﺶ نیز در ﻣﻄﺎﻟﻌﻪای اﺛﺮ زﻣﺎن را ﺑﺮ آزادﺳﺎزی ﯾﻮﻧ‌ﻬﺎی ﻓﻠﺰی از براکت‌های ارﺗﻮدﻧﺴﯽ و آرچ واﯾﺮﻫﺎی ﻧﻮ و ﺑﺎزﯾﺎﻓﺖ ﺷﺪه را ﻃﯽ ﻣﺪت 12 ﻫﻔﺘﻪ اﺳﺘﻔﺎده در دﻫﺎن را ﺑﺮرﺳﯽ ﮐﺮدﻧﺪ. ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﻧﺸﺎن داد ﻣﯿﺰان آزاد‌سازی یون‌های ﻓﻠﺰی ﺑﻌﺪ از 45 روز به اوج خود رسید [20].

Eliades و همکاران در مطالعه‌ دیگری به بررسی سمیت یون‌های آزاد شده در دو گروه براکت‌های ارتودنسی از جنس استیل ضد زنگ و  NiTi پرداختند. پس از یک ماه غوطه ورسازی در سالین 9/0% در دمای c^°37  میزان یون آزاد شده در هر گروه اندازه‌گیری شد. همچنین، به منظور بررسی سمیت یون نیکل، فیبروبلاست‌های لیگامان پریودنت انسانی و همچنین، فیبروبلاست‌های لثه‌ای به دو گروه اضافه شده و از نیکل کلراید به منظور کنترل مثبت برای مقایسه استفاده شد. نتایج نشان داد محلول حاوی مقادیر بیشتر از mM2 نیکل کلرید، قابلیت زیستی و سنتز DNA بیش از 50% فیبروبلاست‌ها را کاهش می‌دهد، با این وجود میزان یون‌های آزاد شده از براکت‌های ارتودنسی در حدی نیست که بر بقا و سنتز DNA این سلول‌ها تأثیر بگذارد] 26-25[. در مطالعه ما از ترکیب بزاق مصنوعی دهان استفاده شد و سعی شد شبیه‌سازی محیط دهان تا حد امکان انجام شود اما برای بررسی سمیت یون نیکل از فیبر وبلاست‌ها استفاده نشد با این وجود نتایج مشابه از نظر عدم سمیت یون نیکل آزاد شده، حاصل شد.

Hwang و ﻫﻤﻜﺎراﻧﺶ ﻧﻴﺰ آزاد ﺷﺪن ﻳﻮن‌های ﻓﻠﺰی از اﭘﻼﻳﻨﺲ‌های ﺛﺎﺑﺖ ارﺗﻮدﻧـﺴﻲ را ﺑﺎ ﻛﺮوژن ﮔﺎﻟﻮاﻧﻴﻚ ﺑﺮاﻛﺖ‌ﻫﺎ، ﺗﻴﻮبﻫﺎ و سیم‌های اﺳﺘﻴﻞ ضد زنگ ﻣﺮﺗﺒﻂ داﻧﺴﺘﻪ‌اﻧﺪ ]27[.

با این وجود Faccioni و ﻫﻤﻜﺎران ﭘﺲ از ﺑﺮرﺳﻲ 85 ﻧﻤﻮﻧﻪ در دو ﮔﺮوه ﺷﺎﻫﺪ و ﻣﻮرد به صورت In Vivo، ﻣﻴﺰان ﻧﻴﻜﻞ را در مخاط باکال افراد اندازه‌گیری کردند و نشان دادند که میزان آزادسازی یون نیکل و کبالت در اﻓﺮاد ﮔﺮوه ﻣﻮرد 4/3 ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﻴـﺸﺘﺮ از اﻓـﺮاد ﮔـﺮوه ﺷﺎﻫﺪ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. آنها نتیجه گرفتند دستگاه‌های ثابت ارتودنسی توانایی آسیب به DNA سلول‌های مخاط دهان را دارد ]28[. که این نتیجه برخلاف مطالعه Eliades و همکاران بود]25[.

در مطالعه ما دستگاه‌های ارتودنسی حاوی یون نیکل-کبالت مورد بررسی قرار نگرفتند بلکه آنها حاوی یون نیکل- تیتانیوم بودند. آسیب به DNA احتمالاً بخاطر وجود یون کبالت همراه با یون نیکل در این آزمایش بود که اثر سمی یون نیکل را تقویت کرده بود، این مطلب در مطالعه Faccioni و همکاران نیز ذکر شده است ]28[. راهکار مناسب برای اینگونه وسایل ارتودنسی ثابت (حاوی کبالت) می‌تواند تغییر عناصر تشکیل دهنده و افزایش مقاومت وسایل در برابر تخریب مکانیکی سطحی در نظر گرفته شود.

عامل تأثیرگذار دیگر که بر روی آزادسازی یون‌های فلزی از اپلاینس‌های ارتودنسی تأثیر می‌گذارد، محیط حاوی فلوراید می‌باشد. Cioffi و همکاران در ایتالیا به مطالعه این موضوع پرداخت و با تمام شرایط یکسان دیگر سیم‌های حاوی NiTi را در محلول حاوی فلوراید (بزاق حاوی فلوراید) غوطه‌ور کرد و مشاهده کرد که محیط حاوی فلوراید سبب کاهش مقاومت به خوردگی در سیم‌های ارتودنسی می‌گردد. احتمالاً علت این موضوع، وجود یون فلوراید در محیط مذکور و افزایش آزادسازی یون‌های فلزی به علت واکنش‌های الکتروگالونیک می‌باشد، در مطالعه Cioffi مقدار نیکل آزاد شده از سیم‌های NiTi بیشتر از مطالعه ما بود که می‌تواند به علت وجود فلوراید در محیط آزمایش باشد، وجود یون فلوراید pH محلول را کاهش می‌دهد و منجر به افزایش آزادسازی یون نیکل می‌گردد، بزاق مصنوعی در مطالعه ما فاقد یون فلوراید بود ]29[.

مسأله مهم دیگری که باید در تحقیقات آزادسازی یون‌ها از اپلاینس‌های ارتودنسی مورد توجه قرار گیرد، pH محلول بزاق مصنوعی می‌باشد. Hwang و همکاران نشان دادند هرچه pH محلول بزاق مصنوعی پایین‌تر باشد، میزان آزادسازی یون نیکل افزایش می‌یابد. البته این قضیه منطقی به نظر می‌رسد زیرا هرچه محیط اسیدی‌تر باشد خوردگی به علت وجود یون‌های H⁺ آزاد بیشتر در محیط، افزایش می‌یابد ]30[. بررسی مطالعات مختلف نشان داد تغییر pH محیط مطالعه حتی به میزان اندک آزادسازی یون نیکل را به شدت تحت تأثیر خود قرار می‌دهد به این دلیل در مطالعه ما مقدار ثابت 7=pH برای تمام گروه‌ها در نظر گرفته شد. این مقدار مشابه pH طبیعی دهان بود ]9[.

در یک مطالعه بالینی دیگر توسط Fors و همکارش میزان این یون در پلاک‌های دندانی جدا شده از بیماران 1030 بخش در بیلیون بود که پایین‌تر از میزان سمی آن می‌باشد ]19[ نتایج این مطالعات توسط Gursoy و همکاران ،Hwang، Amini وهمکارش و Staffolain نیز تأیید می‌شود ]23-20[.

با مقایسه نتایج به دست آمده در مطالعات داخل بدنی و آزمایشگاهی می‌توان نتیجه گرفت مقادیر یون نیکل به دست آمده در محیط آزمایشگاهی بیشتر از محیط بدن می‌باشد که با توجه به تفاوت ترکیب بزاق طبیعی، سایر مواد موجود در بزاق، روش نمونه‌گیری و شست و شوی دهان توسط بزاق این تفاوت قابل انتظار است.

یکی از مزایای این مطالعه در مقایسه با اکثر مطالعات مشابه استفاده از بزاق مصنوعی به جای نرمال سالین 9/0% می‌باشد زیرا در بزاق مصنوعی میزان یون کلراید (به صورت کلراید سدیم و کلراید پتاسیم) نسبت به نرمال سالین 9/0% بیشتر است و این مساله منجر به آزادسازی بیشتر یون فلزی از اپلاینس‌های ارتودنسی می‌گردد و نتایج به شرایط بالینی شبیه تر خواهد بود. از طرفی مدت زمان غوطه‌ورسازی از اکثر مطالعات دیگر بیشتر بود که به علت پیچیده و طولانی بودن شبیه‌سازی درمان‌های ارتودنسی همراه با جراحی ارتوگناتیک بود.

در این مطالعه به علت محدودیت زمانی‌، زمان غوطه‌وری‌سازی برای هر نوع سیم حداقل در نظر گرفته شد، در حالی‌ که در دهان بیماران دستگاه‌های ارتودنسی مدت بیشتری باقی می مانند  و این عامل می تواند منجر به آزادسازی بیشتر یون نیکل گردد. همچنین، در دهان بیماران دستگاه‌های ارتودنسی تحت عمل جویدن، دچار کُرنش (Strain) می‌شوند که این در میزان آزاد‌سازی یون نیکل نقش دارد. علاوه بر این به علت محدودیت مطالعات آزمایشگاهی، عوامل دیگری که pH بزاق را تحت تأثیر قرار می‌دهند از جملهpH  اسیدی دهان در اثر مصرف نوشیدنی‌های اسیدی، بهداشت ضعیف بیمار و غیره در نظر گرفته نشد، بنابراین توصیه می‌شود در مطالعات بعدی به صورت In Vivo در زمان طولانی‌تر و با در نظر گرفتن عواملی همچون pH اسیدی و دهان‌شویه‌های فلوراید که در میزان آزاد‌سازی نیکل نقش دارند، انجام گردد.

ﺑﻪ ﻃﻮرﻛﻠﻲ اﻓﺰاﻳﺶ ﻣﻴﺰان ﻳﻮنﻫﺎی ﻓﻠـﺰی در ﻣﺨـﺎط و ﺑـﺰاق اﻓﺮاد ﺗﺤﺖ درﻣﺎن ﺑﺎ دﺳﺘﮕﺎه‌های ارﺗﻮدﻧﺴﻲ را ﻣﻲ‌ﺗﻮان ﭼﻨﻴﻦ ﺗﻮﺟﻴﻪ ﻛﺮد: آلیاژهای مورد استفاده در دستگاه‌های ارتودنسی ثابت تحت تأثیر عوامل مختلف شیمیایی و فیزیکی مانند غلظت بالای اکسیژن، ترکیبات کلراید در بزاق، پلاک دندانی و محیط اسیدی ایجاد شده توسط میکروارگانیسم‌ها و جرم‌های دندانی دچار خوردگی می‌شوند. خوردگی نیز به نوبه خود باعث آزادسازی بیشتر یون نیکل از این دستگاه‌های ارتودنسی می‌شود [26].

نتیجه‌گیری

مقدار یون نیکل آزاد شده محاسبه شده برای کلِ دهان (چهار کوادرانت) در هر گروه که معرف یک دوره زمانی درمان ارتودنسیِ ثابتِ ارتوگناتیک است، کمتر از حد سمی آن بود و از این نظر  احتمالا کاربرد دستگاه فوق ایمن می‌باشد.

تشکر و قدردانی

این مقاله حاصل طرح تحقیقاتی مصوب شماره 4122/9 است از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی رفسنجان سپاسگزاری می شود. این طرح به صورت پایان نامه دانشجویی شماره 445 و با حمایت مادی و معنوی بنیاد ملی نخبگان به انجام رسیده است. بدین وسیله از گروه بیوشیمی بالینی دانشکده پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد و نیز آزمایشگاه دانشکده علوم دانشگاه فردوسی مشهد به دلیل همکاری صمیمانه ایشان در مراحل اجرایی طرح فوق قدردانی می‌گردد.

References

[1] Mockers O, Deroze D, Camps J. Cytotoxicity of orthodontic band, brackets and arch wires In vitro. Dent Mater 2002; 18(4): 311-7.

[2] Wataha JC. Biocompatibility of dental casting allays. J Prosthetic Dent 2008; 83(2): 223-34.

[3] Staffolani N. Ion release from orthodontic appliances. J Dent 1999; 27(6): 449-54.

[4] Souni E, Brandies F. Assessing the biocompatibility of NiTi shape memory alloy used for medical applications. Anal Bioanal Chem 2005; 381(3): 557-67.

[5] Savolainen H. Biochemical and clinical aspects of nickel toxicity. Rev Environ Health 1996; 11(4): 167-73.

[6] Masser RL, Bishop S, Lucas LC. Effects of metallic ion toxicity on human gingival fibroblasts morphology. Biomaterials 1999; 18: 1647-57.

[7] Lindsten R, Kurol J. Orthodontic appliances in relation to nickel hypersensivity. J Crofac Orthop 1997; 58(2): 100-8.

[8] Keun-Tak O, Kyoung-Nam k. Ion release and cytotoxicity of stainless steel wires. Eure J Orthod 2005; 27: 533-40.

[9] Del Yigna De Almedia P, Maria Trindade Gregio A, Angela Naval Machado M, Adilson soares de lima A, reis azevedo L. Saliva composition and functions: A comprehensive review. J Contemporary Dent Practice 2008; 9(3): 1-11.

[10] Amini F, Sobouti F, Shariati M. Effect of cycling on metal ion release from orthodontic brackets at different periods. J Tehran univers med sci sciences 2011; 24(2):108-12.[Farsi]

[11] Pedersen K. Can allergy to nickel be diminished by induction of “tolerance"? Ann dental venereal. jun-jul 1999; 128(6-7):486-8.

[12] Yarita T, Nettesheim P. Carcinogenicity of nickel sub sulfide for respiratory Tract Mucosa . Cancer Res 1978; 38 (10): 3140-5.

[13] Salinikow K, Zhitkovich A. Genetic and epigenetic mechanisms in metal carcinogenesis and cocarcinogenesis: nickel, Arsenic, and chromium. Chem Rees Toxicol 2008; 21(1): 28-44.

[14] James TK, Hansen CA, Singer MT, Kessler HP; Dental implication of nickel hypersensivity. J Prosthet Dent 1990; 56(7): 507-9.

[15] Chen Chien Yen, Chia Tze Kan. Comparison of ion release from new and recycled orthodontic brackets. J Orthod Dentofacial 2001; 120:68-75.

[16] Schroeder HA, Balassa JJ, Tiptpn IH. Abnormal trace metals in man-nickel. J chronic Dis 1962; 51-62.

[17] Talic F, Alnahwi H, Al-faraj A. Nickel and chromium levels in the saliva of a Saudi sample treated with fixed orthodontic appliances. Saudi Dent J 2013; 25(4): 129-33

[18] Jahanbin  A, Shahabi M, Mokhber N. Comparison of Nickel Ion Release and Corrosion Sites among Commonly Used Stainless Steel Brackets in Iran. J  Mash Dent Sch 2009; 33(1): 17-24.[Farsi]

[19] Fors R, Persson M. Nickel in dental plaque and saliva in patients with and without orthodontic appliances. Euro J Orthod 2006; 28: 292-7.

[20] Gursoy S, Acar AG, Sesen C. Comparison of metal release from new and recycled bracket-arch wire combination. Angle Orthod 2004; 75; 92-4.

[21] Huang HH. Variation in corrosion resistance of nickel-titanium wires from different manufacturers. Angel Orthod 2005; 75(4): 661-5.

[22] Staffolain N. Cellular response to metallic ions release from orthodontic appliances. J Dent Res 1999; 57(4): 347-10.

[23] Amini F, Ayobi M. The effect of time on the release of metal ions from orthodontic brackets manufactured by different companies. J dent Res sci 2013; 1(35): 12-160.[ Farsi]

[24] Haung TH, Yen CC, Kao CT. Comparsion of ion release from new and recycled orthodontic brackets.
Am J Orthod Dentofacial 2001; 120(1). 68-75.

[25] Eliades T, Pratsinis H, Kletsas D, Eliades G, Makou M. Characterization and cytotoxicity of ions released from stainless steel and nickel-titanium orthodontic alloys. Am J Orthod dentofacial orthod 2004; 125(1): 24-9.

[26] Amini F, Rabbani M, Amjadei A. In vivo study on metal release from fixed orthodontic appliances in oral mucosa cells. JIDA 2005; 18(3): 79-83.[Farsi] 

[27] Hwang CJ, Shin JS, Cha JY. Metal release from simulated fixed orthodontic appliances. Am J Orthod Dentofacial 2001; 120(4): 383-91.

[28] Faccioni F, Franceschetti P, Cerpelloni M, Fracasso ME, Am J Orthod Dentofacial Orthop 2003; 124(6): 687-93; discussion 693-4.

[29] Cioffi M, Gilliland D, Geccone G, Chiesa R, Cigada A. Electrochemical release testing of nickel-titanium orthodontic wires in artificial saliva using thin layer activation. Acta Biomater 2005; 1(6): 717-24.

[30] Huang HH, Chiu YH, Lee TH, Wu SC, Yang HW, Su KH, et al. Ion release from orthodontic wires in artificial saliva with various acidities. Biomaterial 2003; 24(20): 3585-92.