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 kana-łów 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: ade-quate chemo-mechanical canal preparation, and tight, homogenous pulp cavity obturation completing the pro-cedure. 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. Dent. Med. Probl. 2010, 47, 1, 101–105 ISSN 1644-387X
PrACE POGląDOWE
© Copyright by Wroclaw Medical University and Polish Dental Society
Ostatnim i bardzo ważnym etapem leczenia endodontycznego jest szczelne zamknięcie odpo-wiednio oczyszczonej i ukształtowanej jamy zęba. Sukces lub porażka przeprowadzonego leczenia w znacznym stopniu zależy od jakości wypełnie-nia kanałów korzeniowych [1].
Cały czas trwają poszukiwania optymalnych metod leczenia endodontycznego, w tym idealne-go sposobu wypełnienia systemu kanałów korze-niowych. W ciągu ostatnich 200 lat opisano ponad 100 technik i ponad 500 materiałów wykorzysty-wanych 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 wypełnia-nia kanałów korzeniowych polecano, wg zaleceń Huntera, m.in.: miksturę składającą się z „odcho-dów wróbla angielskiego” i melasy [cyt. wg 3].
Od wielu lat najbardziej popularnym i uzna-nym materiałem stosowauzna-nym do obturacji syste-mu kanałów korzeniowych jest gutaperka w połą-czeniu z niewielką ilością uszczelniacza [4].
Naturalne źródło gutaperki
Gutaperka jest substancją pochodzenia natu-ralnego, a jej nazwa wywodzi się z języka malaj-skiego, gdzie słowo getah oznacza gumę, a percha
– drzewo [5]. Gutaperka jest pozyskiwana z soku mlecznego drzew z rodziny sączyńcowatych (łac. Sapotaceae), głównie Palaquium gutta oraz Palaquium oblongifolia, rosnących dziko i upra-wianych na Półwyspie Malajskim, Sumatrze, Filipinach, a także w Indonezji, Brazylii, Singapurze i w południowej Afryce. Wiecznie zielone „drze-wa 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 złota-wym. Kwiaty są białe, drobne o średnicy 3–7 cm. Owoce większości gatunków należących do rodzi-ny Sapotaceae są jadalne i występują w postaci jagód zawierających 1–4 ziarna. Drewno sączyń-cowatych ze względu na bardzo dobre parame-try fizykochemiczne (twardość, wytrzymałość, odporność na wilgoć) jest chętnie wykorzysty-wane do budowy statków, wagonów kolejowych, a w ostatnim czasie również do wykonywania eks-kluzywnych podłóg.
W celu otrzymania cennego „soku gutaper-kowego” w pniu drzewa wykonuje się nacięcia poprzeczne lub w kształcie litery V. Sok wypływa-jący z rośliny jest gromadzony w małych naczy-niach przymocowanych do drzewa. Mniejsze ilo-ści soku gutaperkowego występują także w liilo-ściach sączyńcowatych. W celu pozyskania ekstraktu gutaperki świeżo zebrane liście są rozdrabniane, a następnie zgniatane.
Sok zgromadzony na plantacjach drzew guta-perkowych jest poddawany procesowi koagulacji. W tym celu najpierw się go gotuje z niewielką ilo-ścią wody, a następnie ugniata i formuje pod bieżą-cą, 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 sub-stancji 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 miej-scowym 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 przed-miotów 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 odzna-czony w 1843 r. w londynie złotym medalem Królewskiej Akademii Nauk. Zobaczył on guta-perkę 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 gutaper-kę można zastosować do wytwarzania rękoje-ści 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’Al-meida przedłożył podobną pracę wraz z próbka-mi gutaperki w Królewskiej Azjatyckiej Akadepróbka-mii. Pierwsze próby wykorzystania gutaperki w medy-cynie nie przyniosły spektakularnych efektów. Dzięki pracom Montgomerie wyprodukowano jednak w Paryżu kilka instrumentów chirurgicz-nych. Gdy zrozumiano i opracowano technolo-gię wytwarzania produktów z gutaperki, zaczę-to 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 gutaper-ką został zgłoszony w 1846 r. przez: Alexandera, Cabriola & Duclosa. Patent dotyczył trójwarstwo-wego laminatu składającego się z gutaperki i tka-niny. Gutaperka znalazła zastosowanie w prze-myśle, m.in. do izolacji kabli telegraficznych oraz kabli podwodnych, a także do produkcji piłek golfowych. W medycynie wykorzystywano guta-perkę do wytwarzania rękojeści kleszczy, cewni-ków, 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
i jest podobna do naturalnego lateksu (chemicz-nie poliizopren w formie cis). Forma trans poli-izopropenu ulega szybszej krystalizacji niż forma cis i ma bardziej „uporządkowaną” strukturę. W konsekwencji gutaperka jest twardszą, bardziej kruchą i mniej elastyczną substancją niż natural-ny kauczuk [cyt. wg 7]. Gutaperka rozpuszcza się w węglowodorach aromatycznych i chlorowanych, takich jak ksylen, chloroform. Pod wpływem świa-tła i powietrza utlenia się.
W 1942 r. Bunn opublikował pracę, w któ-rej wykazał, że poliizopren może występować w 2 różnych formach nazwanych alfa i beta [cyt. wg 8]. Zauważył również, że te 2 fazy mogą prze-chodzić 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 konfigu-racją pojedynczego wiązania i odległością mię-dzy 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 for-mie alfa. Jeżeli forma alfa zostanie poddana działaniu temperatury 53–59oC, to zamienia się w amorficzną
fazę gamma, a powyżej 65oC topi się [8]. Faza
amor-ficzna w wyniku bardzo powolnego schładzania (0,5oC/h) rekrystalizuje się w formę alfa. W
wyni-ku szybkiego schładzania amorficzna faza gamma może również rekrystalizować się w formę beta, która pod wpływem podgrzewania do temperatu-ry 42–49oC zamienia się w formę alfa. W fazie alfa
gutaperka jest miękka, płynna, lepka i ciągnąca. W fazie beta, w temperaturze pokojowej, gutaper-ka jest ciałem stałym o niewielkim stopniu pla-styczności [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 zębo-wych. rok później Hill opatentował preparat do wypełniania ubytków – „Hill’s stopping”, składa-jący się głównie z gutaperki, a także ze sprosz-kowanego szkła, palonego wapna oraz skalenia. W 1867 r. Bowman wykorzystał gutaperkę, jako jedyny materiał wypełniający system kanałów korzeniowych [cyt. wg 10]. Pierwsze ćwieki guta-perkowe przygotowywano ex tempore z cienkich
płatów gutaperki podgrzanych nad płomieniem lampy spirytusowej, a następnie rolowanych mię-dzy szklanymi płytkami. W 1883 r. Perry zasto-sował 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 odno-śnie do uplastyczniania, a nawet rozpuszczania gutaperki w chloroformie przed wprowadzeniem jej do jamy zęba [5].
Bardzo ważnym krokiem w leczeniu kana-łowym było wprowadzenie w 1959 r. za sprawą Ingle’a i levine’a obowiązku standaryzacji ćwie-ków gutaperkowych oraz instrumentów do lecze-nia endodontycznego [11].
Obecnie do wytwarzania ćwieków gutaperko-wych wykorzystuje się również żywicę balatową (balata, „łezka balata”) drzewa Manilkara biden-tata, należącego do tej samej rodziny roślin co Palaquium. Pod względem chemicznym i fizycz-nym gutaperka i balata są tą samą substancją otrzymywaną z dwóch różnych gatunków drzew.
W sprzedaży są dostępne tzw. standardowe i niestandardowe (dodatkowe) ćwieki gutaperko-we. Ćwieki gutaperkowe standardowe mają wierz-chołek zaokrąglony, a dodatkowe – ostry. Stopień zbieżności (taper) starszych, standardowych ćwie-ków gutaperkowych wynosi 2%. Drugi, nowszy rodzaj ćwieków nosi nazwę Greater Taper, a ich kąt rozszerzenia jest większy od dotychczas stoso-wanych i wynosi np.: 4, 6, 10%. Ćwieki o większej stożkowatości są stosowane m.in. do wypełnie-nia kanałów opracowanych niklowo-tytanowmi narzędziami maszynowymi, ponieważ ich roz-miar 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, począw-szy od najmniejszego: XF, MF, F, M, l.
Należy zaznaczyć, że gutaperka stanowi zale-dwie 20–40% zawartości ćwieków gutaperko-wych. Skład ćwieków różni się nieco, w zależności od producenta. Zawierają one zwykle 33–61,5% tlenku cynku, a także wosk i tworzywa sztucz-ne (1–4,1%), siarczany metali, np. baru i stron-tu (1,5–31,2%), barwniki do kodowania według ISO i pierwiastki śladowe np.: Cd, Cu, Fe (poni- żej 1%) [12].
Obecnie gutaperka jest powszechnie uznanym i stosowanym materiałem. Właściwie wykonane wypełnienia z gutaperki pozwalają uzyskać szczel-ne zamknięcie jamy zęba, a przy tym nie
powodu-ją powstawania nieestetycznych przebarwień. Do sukcesu gutaperki jako materiału wypełniające-go system kanałów korzeniowych przyczynia się niewątpliwie to, że gutaperka nie ulega wpływom płynów tkankowych (nie rozpuszcza się) oraz jest stabilna objętościowo. Zaletą gutaperki jest rów-nież dobry kontrast na zdjęciach rentgenowskich i łatwość jej usunięcia z jamy zęba w przypadku konieczności powtórnego leczenia endodontycz-nego [13].
Reakcja tkanek
okołowierzchołkowych
na gutaperkę
liczne badania przeprowadzone w warun-kach in vitro i in vivo, a także długoletnie obser-wacje kliniczne wykazują, że odpowiednio wyko-nane wypełnienia kanałów zęba gutaperką są dobrze tolerowane przez tkanki okołowierzchoł-kowe. Khabbaz i Papadopoulos [14] zaobserwo-wali tworzenie się tkanki cementopodobnej na powierzchni gutaperki przepchniętej poza otwór wierzchołkowy korzenia zęba. W wielu publika-cjach podkreśla się jednak, że ćwieki gutaperkowe nie są materiałem biozgodnym. W badaniach na hodowlach komórkowych stwierdzono, że ćwie-ki gutaperkowe wykazują pewną cytotoksycz-ność, a przyczyną tego zjawiska jest uwalnianie jonów cynku do otaczających tkanek [cyt. wg
15]. Udowodniono także, że stopień toksyczno-ści ćwieków gutaperkowych zależy od struktury powierzchni i wielkości powierzchni kontaktu ćwieków z tkankami. Im bardziej rozwinięta i nie-regularna jest powierzchnia wierzchołka ćwieka oraz większa powierzchnia kontaktu z tkankami okołowierzchołkowymi, tym większa jest cyto-toksyczność 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 osza-cowują szkodliwość testowanych materiałów.
Podsumowanie
Gutaperka od czasu odkrycia jej dla „zachod-niego świata” odbyła niezmiernie długą drogę. Na początku niedoceniona, wykorzystywana głównie przez rdzenne plemiona malajskie, stała się dzię-ki Montogmeriemu bardzo ważnym surowcem w przemyśle oraz w medycynie, w tym w stoma-tologii. Obecnie trudno wyobrazić sobie praktykę dentystyczną bez gutaperki używanej do wypeł-niania 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 podstawo-wym 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 endodontycz-nego – 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
[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: kolczak@op.pl
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
