Ortodontik nikel-titanyum alaşımlı tellere bağlı muhtemel genotoksik etkilerin ağız epitel hücrelerinde araştırılması
Investigation of the possible genotoxic effects related to orthodontic nickel-titanium  alloy wires in buccal epithelial cells
Yazar: SERDAR ÇETİNKAYA
Danışman: DOÇ. DR. ONUR ERDEM
GATA / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology

Özet:
Sabit ortodontik materyaller dişlerle ilgili yapısal kusurların tedavisi amacıyla sıklıkla kullanılan metal alaşımlı ürünlerdir. Söz konusu ürünlerin bileşiminde metal bileşenler yer alır ve bunların kompozisyonu materyalin fiziksel özelliklerini belirler. Nikel-Titanyum alaşımlı (Ni-Ti) materyaller de ortodontik tedavide sıklıkla kullanılan ürünler arasında yer almaktadır. Söz konusu materyallerin özel bazı biyouyumluluk testlerinden geçmeleri ise tedavide kullanımları açısından bir zorunluluktur. Bununla birlikte Ni-Ti alaşımlı tellerin de içerisinde bulunduğu ortodontik materyallerin bileşiminde Nikel (Ni) gibi insanda toksik etkileri bilinen bazı ağır metaller yer almaktadır. Bu durum özellikle son yıllarda söz konusu materyallerin biyouyumluluğuna yönelik artan bir endişenin meydana gelmesine neden olmaktadır. Materyallerin biyouyumluluğuna yönelik şüphelerin kaynağında tedavi esnasında ağız boşluğu içerisinde aşınmaya zorlayan süreçlere bağlı olarak materyal yapısında oluşan değişim yer alır. Günümüzde materyallerin güvenli kullanımına yönelik in vitro ve in vivo düzeyde yapılmış birçok bilimsel çalışma bulunmaktadır. Bununla birlikte sabit ortodontik materyallerin uygulandığı ve muhtemel toksik etkiler açısından önemli bir risk grubu oluşturan çocuklarda materyallerin aşınma özellikleri ve buna bağlı toksik etkilerin değerlendirildiği araştırmalar yeterli değildir. Yukarıda verilen bilgiler ışığında gerçekleştirdiğimiz bu çalışmada amaç; Ni-Ti alaşımlı telleri kullanan çocuk hastalardan alınan tükürük ve idrar gibi biyolojik örneklerde in vivo korozyon varlığının belirlenen örneklem zamanları dikkate alınarak belirlenmesidir. Ayrıca belirlenen örneklem zamanlarında alınan ağız epitel hücrelerindeki muhtemel genotoksik etkilerin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda yaşları 12-17 arasında olan 16 erkek ve 16 kız çocuğu toplam 32 hastadan tedavi başlamadan önce (kontrol grubu) ve tedavi başladıktan sonraki 7, 15, 30, 45, 60 ve 90'ıncı günlerde (deney grupları) hastalardan tükürük ve idrar numuneleri ve ağız epitel hücre örnekleri toplanmıştır. Alınan tükürük örneklerinde Ni, bakır (Cu), demir (Fe) ve çinko (Zn) metalleri, idrar örneklerinde ise Ni metal düzeyleri belirlenmiştir. Hastalardan alınan ağız epitel hücrelerine ise etki biyogöstergesi olarak Mikroçekirdek (MÇ) testi uygulanmış, bu amaçla her birey ve her örneklem zamanı için 1000 hücredeki MÇ sıklıkları belirlenmiştir. İdrar Ni değerleri tüm deney gruplarında kontrol gruplarına göre istatistiksel olarak anlamlı bir artış göstermiştir (p<0,05). Tükürük örneklerinde Ni ve Cu değerleri tüm deney gruplarında kontrol grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı bir artış göstermişken Fe ve Zn değerlerinde kontrol grubuna göre anlamlı bir azalma tespit edilmiştir. Ağız epitel hücrelerindeki genotoksik etkiler değerlendirildiğinde kontrol grubuna göre 7, 15, 30 ve 45' inci günlerde MÇ sıklığının anlamlı düzeyde arttığı belirlenmiştir. Bununla birlikte tedavinin 60' ıncı günü ile kontrol grubu arasında ortalama MÇ sıklığı açısından anlamlı bir fark tespit edilmemiştir. Ayrıca 90' ıncı gündeki MÇ sıklığının kontrol grubuna göre anlamlı düzeyde düştüğü tespit edilmiştir. Çalışmada elde ettiğimiz sonuçlar tedavi amacıyla Ni-Ti alaşımlı telleri kullanan çocuklarda tedavi süresince materyalin yapısında ciddi bir aşınmanın meydana geldiğini ve bu aşınmanın biyolojik örneklerde belirlenebilir seviyelere ulaştığını göstermiştir. Ni-Ti alaşımlara bağlı genotoksik etkiler açısından bakıldığında; genotoksik hasarın tedavinin özellikle ilk haftalarında ağız epitel hücrelerinde belirgin düzeyde arttığı, bununla birlikte söz konusu hasarın tedavinin devam eden süreçlerinde azalmaya başladığı ve uzun dönemde kontrol grubuna göre daha düşük düzeye indiği görülmüştür.  Sonuç olarak ortodontik Ni-Ti alaşımlı tellere bağlı genotoksik etkilerin tespit edilebilir seviyelerde olduğu belirlenmiş olmakla birlikte bu etkilerin uzun dönemde materyallerin biyouyumluluğu açısından sorun oluşturmadığı tespit edilmiştir. Benzer risk gruplarını daha geniş ölçüde kapsayacak ve farklı biyolojik örnekleri içerecek çalışmalara devam edilmesi söz konusu materyallerin biyouyumluluk özelliklerine yönelik endişelerin giderilmesine önemli katkı yapacağı değerlendirilmektedir.

Abstract:
Fixed orthodontic materials are metal alloy products that are used for the treatment of the dental structural defects. These products have metal components and their composition determines the physical characteristics of the material. Nickel-Titanium alloy (Ni-Ti) materials are among the products that are widely used in orthodontic treatment. It is a necessity for these materials to undergo some of the specific biocompatibility tests in terms of their use in the treatment. However, the composition of orthodontic materials including Ni-Ti alloy wires contain several heavy metals that are known to have toxic effects on humans. This case causes a growing concern for the biocompatibility of these products. The material's structural change depending on the process that leads to corrosion in the oral cavity during the treatment forms the basis of the doubts about biocompatibility of the materials. Today, there are many scientific studies on the safe usage of the materials at 'in vitro' and 'in vivo' levels. However, there are not sufficient studies on the evaluation of wear properties of the materials and the related toxic effects on the children that are a significant risk group in terms of the implementation of fixed orthodontic materials and their possible toxic effects. The purpose of this study is to determine in vivo corrosion existence in biological samples such as saliva and urine taken from the children (pediatric patients) who use Ni-Ti alloy wires taking into account the identified sample times. It is also aimed to evaluate the possible genotoxic effects in buccal epithelial cells. In this regard, we collected saliva, urine and buccal epithelial cell samples from 32 patients (consisting of 16 boys and 16 girls) whose ages range from 12 to 17 before the treatment (control group) and in 7th, 15th, 30th, 45th, 60th and 90th days (experimental group). Nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe) and zinc (Zn) metals were determined in saliva samples and Ni metal levels were determined in urine samples. As effect biomarker, micronuclei (MN) test was carried out on the buccal epithelial cells. For this purpose, micronuclei frequency was determined 1000 cells for each individual and each sampling time. Urine Ni values showed a statistically significant increase in all experimental groups compared to the control group (p<0,05). Ni and Cu values in saliva samples showed a statistically significant increase in all experimental groups compared to the control group while there was a statistically significant decrease in Fe and Zn values in all experimental groups compared to the control group. Given that the genotoxic effects in buccal epithelial cells, it was determined that the micronuclei frequency increased significantly in days 7, 15, 30 and 45 compared to the control group. However, there was not a significant difference between the 60th day of the treatment and the control group in terms of average MN frequency. In addition, the MN frequency in the 90th day was found to decrease significantly compared to the control group. The results we obtained in this study showed that there was a serious corrosion in the structure of Ni-Ti alloy wires during the treatment in children and this corrosion reached identifiable levels in biological samples. With respect to the genotoxic effects related to Ni-Ti alloy, genotoxic damage increased at an identifiable level in buccal epithelial cells particularly in first weeks; however, it began to decrease in the following processes and it decreased to lower levels compared to the control group. As a result, it was determined that the genotoxic effects related to Ni-Ti alloy wire were at identifiable levels; however, it was seen that these effects did not pose a problemin terms of the long-term biocompatibility of the materials. It is suggested for the future studies to cover similar risk groups more broadly and contain different biological samples in a way that to contribute significantly to the elimination of the concerns about the biocompatibility of the materials.