BİYOMATERYAL

İskelet sistemindeki kemik yapısının onarımında gerek sentetik olarak üretilmiş gerekse doğal kaynaklı çok farklı çeşitte malzeme kullanılmaktadır (Tablo 1). Bunlar arasında en çok ve en uzun zamandır kullanımda olanlar “greft” olarak adlandırılan malzemelerdir. Her yıl 800.000’in üzerinde yapılan greft prosedürü ile, cerrahi rekonstitüsyon ve replasman ihtiyacı sıklıkla travma, patolojik dejenerasyon veya dokudaki konjenital bozuk sonrasında ortaya çıkmaktadır.

Rekonstrüktif cerrahi, bu tipteki zarar görmüş dokuların, canlı, fonksiyon gösterebilen alternatifleriyle değiştirilmesi prensibi temelindedir. Günümüzde kullanılan iki ana kemik grefti tipi otogreft ve allogreftlerdir. Bir otogreft, hastanın kendi vücudundan alınan bir kemik kesiti iken bir allogreft kadavradan alınmaktadır. Bu şekilde greft alma yöntemi defekt alanının cerrahi kararlılığa sahip ve doğal osteojenik davranışta kalmasını sağlar.

Bununla birlikte, her iki greft tipi de bazı kontrol edilemeyen faktörlerle sınırlıdır. Otogreftler için ana sınırlama verici alanındaki morbiditedir ki alımın yapıldığı bölgedeki geriye kalan doku greftin alınmasıyla hasar görür. Diğer sakıncalar arasında alım için sınırlı miktarda kemiğin bulunması ve greftin önceden tahmin edilemeyen rezorpsiyon özellikleri yer almaktadır. Bazı allogreftler için bir sınırlama da greftin yabancı dokusuna karşı gelişen immünolojik cevaptır. Doku genellikle vücut tarafından reddedilir ve bir yangı reaksiyonu başlar. Allogreftler aynı zamanda bulaşıcı reaksiyon riski taşırlar. Her ne kadar eleme sürecinde hastalık taşıyıcı dokuların çoğu elemine edilse de bu yöntem %100 etkin bir yöntem değildir.

Kemik greftlerinin biyolojik aktiviteleri iki fonksiyonun bir sonucudur. Bu fonksiyonlar osteojenez ve mekanik destektir. Kemik rejenerasyonu normalde üç süreç içerir: Osteoindüksiyon, Osteokondüksiyon ve Osteojenez.

Osteojenez, yeni kemiğin greft hücreleri ya da konak orijinli hücreler tarafından sentezlendiği fizyolojik bir süreçtir. Gerek kortikal gerekse kanselöz greftlerin naklinden sonra yaşamaya devam eden yüzey hücreleri yeni kemik oluşturabilir. Bu yeni kemik, kemik greftinin entegrasyonu sırasında başlangıçta sert dokunun gelişimi için önemli olabilir. Büyük yüzey alanından dolayı kanselöz kemik, kortikal kemiğe göre daha büyük bir kemik oluşturma potansiyeline sahiptir.

Osteoindüksiyon, konak yatağını yeni kemik sentezlemesi için indüklemek suretiyle osteojenik potansiyel sağlar. Bu noktada başlangıçta kıkırdağa ve daha sonra kemik yapıcı hücrelere farklılaşan mezenkimal hücreler olaya karışırlar. Bu süreç, greft içerisinden gelen proteinlerin fizyolojik süreci yönlendirmesiyle gelişir. Bu düşük ağırlıklı peptitlerin en yaygın şekilde inceleneni kemik morfojenik proteinleridir (BMP). Bir dizi BMP tanımlanmış olup, bunlardan bazıları halihazırda klinik kullanımdadır. Kemikteki en aktif BMP, BMP-2, -4 ve -7’dir. Bu proteinler kök hücrelerin osteoblastlara farklılaşmasında önemli rol oynar ve aynı zamanda kırık iyileşmesinde ve kemik yapılanmasında önemlidirler. Matriks demineralize edildikten sonra antijenik malzemelerin uzaklaştırılmasıyla kemikte BMP bulunduğu gerek deneysel gerekse klinik olarak gösterilmiştir. Bunlar kemik matriksinin kendi özelliği olduğundan bu aktivite için greft hücreleri gerekmez. BMP, otogreft ya da allogreft olsun, yapısını tahrip edecek bir yöntemle işlenmedikten sonra tüm kemiklerde bulunur.

Osteokondüksiyon, tüm greftlerin yanı sıra seramikler gibi biyomalzemeler tarafından da sağlanmaktadır. Bu greft fonksiyonu, greft içerisine konak kapilerlerinin, perivasküler dokunun ve osteoprojenitör hücrelerin girmesi için üç-boyutlu konfigürasyon sağlar. Kemik greftinin entegrasyonu osteoindüksiyon ve osteokondüksiyonu gerektirir ve bunun sonucunda greftle konak kemiği önceden tahmin edilebilir bir şekilde etkiyen kuvvetler altında yer değiştirir.

Başlangıçtaki enflamatuar cevap, yangı hücrelerinin ve fibroblastların greft içerisine göç etmesiyle sonuçlanır. Gerek sitokinlerin gerekse büyüme faktörlerinin salımını arttıran hematom oluşumu görülür. Konağın kan damarları var olan havers ve Volkmann kanalları üzerinden hızlı bir şekilde grefti sarar ve aynı zamanda greftin yüzeyinin rezorbe edilmesi için osteoklastları getirir. Gerek intramembranöz gerekse endokondral kemik oluşumu genelde greft yüzeylerinde olur.

Osteokondüksiyon büyük kortikal ya da kanselöz greftlerde yıllar boyunca devam eder ve en sonunda orijinal greftin doku tarafından rezorbe edilmesi ve yeni konak kemiği ile yer değiştirmesiyle süreç son bulur. Başarılı bir sonuç, vaskülerizasyon ve osteojenez arasındaki bir dengeye ve greftin uygulanan kuvvetlere cevabına bağlıdır. Aşağıda kemik greftlerinin karşılaştırmalı özellikleri verilmiştir (Tablo 2).