Development and confirmation of the biological safety of hygiene products for the care of facial prostheses

Abstract

BACKGROUND: Currently, several patients with dental problems continue to suffer from various defects in the maxillofacial region. Therefore, the methods and techniques of orthopedic replacement for these defects, both as a standalone treatment and within a comprehensive interdisciplinary approach, must be enhanced. The nature of hygienic care and the means used play an important role in increasing the service life of facial epitheses. Literary sources have shown insufficient research in this area. Domestic and foreign literature is generally devoted to methods and means of hygiene for removable dentures. Moreover, the features of structural materials and methods of fixing facial epitheses require the search for other approaches to hygienic care.

AIM: To develop hygiene products for facial epitheses and to substantiate their toxicological safety.

MATERIALS AND METHODS: The care of maxillofacial prostheses using sprays and foams was proposed. To study their cytotoxicity, samples were prepared from photopolymer material for facial prostheses. The samples were treated with spray, foam, or their combination. To test the cytotoxic properties, a primary cell culture of stromal cells isolated from a biopsy of the mucosa of the alveolar process of the mandible was used. The viability of cells and efficiency of the colonization of samples were evaluated after 48 h using culture staining and colorimetric XTT.

RESULTS: Intravital monitoring of stromal cells, extracted from a biopsy of the mucosal lining of the alveolar process in the lower jaw, revealed sustained direct interaction between the cells and the samples, with no signs of necrosis or apoptosis. When staining samples with fixed cells, no red glow of the nuclei of dead cells was detected. The distribution of living cells was uniform in group 4 and less uniform in group 1. The optical density of the medium in each well was significantly different between the groups (p <0.05).

CONCLUSION: The proposed hygienic compositions for the care of facial prostheses using sprays and foams do not have toxic properties and can be implemented in clinical practice.

Keywords

maxillofacial prosthetics / facial epitheses / maxillofacial defects / hygienic care / hygiene products and methods

References

[1] Urgunaliev BK, Tsoi AR, Kuramaeva UK. Traumatology of the maxillofacial region: current condition of the problems (literature review). Rossiiskaya stomatologiya. 2019;12(1):23–27. doi: 10.17116/rosstomat20191201123

[2] Ургуналиев Б.К., Цой А.Р., Курамаева У.К. Медико-социальные аспекты травматизма челюстно-лицевой области (обзор литературы) // Российская стоматология. 2019. Т. 12, № 1. С. 23–27. doi: 10.17116/rosstomat20191201123

[3] Krokhmal SV, Karpov AS, Raevskaya AI, et al. Factors leading to the occurrence of maxillofacial injury and its complications. Modern Problems of Science and Education. 2020;(5):146. doi: 10.17513/spno.30194

[4] Крохмаль С.В., Карпов А.С., Раевская А.И., и др. Факторы, приводящие к возникновению челюстно-лицевой травмы и к её осложнениям // Современные проблемы науки и образования. 2020. № 5. С. 146. doi: 10.17513/spno.30194

[5] Mikhalchenko DV, Zhidovinov AV. Retrospective analysis of statistical data of malignant tumors of maxillofacial localization. Modern Problems of Science and Education. 2016;(6):151.

[6] Михальченко Д.В., Жидовинов А.В. Ретроспективный анализ статистических данных заболеваемости злокачественными новообразованиями челюстно-лицевой локализации // Современные проблемы науки и образования. 2016. № 6. С. 151.

[7] Bolotin MV, Mudunov AM, Sobolevsky VYu, Sokorutov VI. Algorithm of reconstruction combined midface defects after resection malignant tumors. Head and Neck Tumors. 2022;12(2):41–54. doi: 10.17650/2222-1468-2022-12-2-41-54

[8] Болотин М.В., Мудунов А. М., Соболевский В. Ю., Сокорутов В.И. Стратегия выбора метода реконструкции при комбинированных дефектах средней зоны лица у пациентов со злокачественными опухолями // Опухоли головы и шеи. 2022. Т. 12, № 2. С. 41–54. doi: 10.17650/2222-1468-2022-12-2-41-54

[9] Mikhailyukov VM. Modern aspects of surgical treatment of patients with posttraumatic defects and deformities of the middle zone of the face. Stomatology. 2015;94(6):71. (In Russ).

[10] Михайлюков В.М. Современные аспекты хирургического лечения пациентов с посттравматическими дефектами и деформациями средней зоны лица // Стоматология. 2015. Т. 94, № 6. С. 71.

[11] Nazaryan DN, Kharazyan AE, Karayan AS, Chausheva SI, Yarantzev SV. Anaplastology as the part of plastic and maxillo-facial surgery. Head and Neck. 2014;(4):28–34.

[12] Назарян Д.Н., Харазян А.Э., Караян А.С., Чаушева С.И., Яранцев С.В. Анапластология как раздел пластической и челюстно-лицевой хирургии // Head and Neck/Голова и шея. Российское издание. Журнал Общероссийской общественной организации «Федерация специалистов по лечению заболеваний головы и шеи». 2014. № 4. С. 28–34.

[13] Arutyunov SD, Leontiev VK, Tsimbalistov AV, et al. Occupational risks in the rehabilitation of patients with acquired defects of the face and jaw (review of literature). Challenges in Modern Medicine. 2020;43(2):285–303. doi: 10.18413/2687-0940-2020-43-2-285-303

[14] Арутюнов С.Д., Леонтьев В.К., Цимбалистов А.В., и др. Профессиональные риски хирургического и ортопедического лечения пациентов с приобретёнными дефектами лица и челюстей (обзор литературы) // Актуальные проблемы медицины. 2020. Т. 43, № 2. С. 285–303. doi: 10.18413/2687-0940-2020-43-2-285-303

[15] Gastaldi G, Palumbo L, Moreschi C, Gherlone EF, Capparé P. Prosthetic management of patients with oro-maxillo-facial defects: a long-term follow-up retrospective study. Oral Implantol (Rome). 2017;10(3):276–282. doi: 10.11138/orl/2017.10.3.276

[16] Gastaldi G., Palumbo L., Moreschi C., Gherlone E.F., Capparé P. Prosthetic management of patients with oro-maxillo-facial defects: a long-term follow-up retrospective study // Oral Implantol (Rome). 2017. Vol. 10, N 3. P. 276–282. doi: 10.11138/orl/2017.10.3.276

[17] Dings JPJ, Merkx MAW, De Clonie Maclennan-Naphausen MTP, et al. Maxillofacial prosthetic rehabilitation: A survey on the quality of life. J Prosthet Dent. 2018;120(5):780–786. doi: 10.1016/j.prosdent.2018.03.032

[18] Dings J.P.J., Merkx M.A.W., De Clonie Maclennan-Naphausen M.T.P., et al. Maxillofacial prosthetic rehabilitation: A survey on the quality of life // J Prosthet Dent. 2018. Vol. 120, N 5. P. 780–786. doi: 10.1016/j.prosdent.2018.03.032

[19] Pustovaya IV, Engibaryan MA, Svetitskiy PV, et al. Orthopedic treatment in cancer patients with maxillofacial pathology. South Russian Journal of Cancer. 2021;2(2):22–33. doi: 10.37748/2686-9039-2021-2-2-3

[20] Пустовая И.В., Енгибарян М.А., Светицкий П.В., и др. Ортопедическое лечение у онкологических больных с челюстно-лицевой патологией // Южно-Российский онкологический журнал. 2021. Т. 2, № 2. С. 22–33. doi: 10.37748/2686-9039-2021-2-2-3

[21] Klimczak J, Helman S, Kadakia S, et al. Prosthetics in facial reconstruction. Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2018;11(1):6–14. doi: 10.1055/s-0037-1603459

[22] Klimczak J., Helman S., Kadakia S., et al. Prosthetics in facial reconstruction // Craniomaxillofac Trauma Reconstr. 2018. Vol. 11, N 1. P. 6–14. doi: 10.1055/s-0037-1603459

[23] Antonova IN, Kalakutsky NV, Veselova KA, Kalakutsky IN, Gromova NV. Craniofacial prostheses as a contemporary method of rehabilitation of patients with craniofacial defects. The Dental Institute. 2018;(1):98–100.

[24] Антонова И.Н., Калакуцкий Н.В., Веселова К.А., Калакуцкий И.Н., Громова Н.В. Лицевое экзопротезирование как современный способ реабилитации больных с дефектами челюстно-лицевой области // Институт стоматологии. 2018. № 1. С. 98–100.

[25] Guyter OS, Mitin NE, Oleynikov AA, Manichkina AR, Serdtseva MS. Research of chewing efficiency in patients with extensive acquired defects of the upper jaw after resections of nasopharyngeal zone tumors and various terms of orthopedic rehabilitation. Stomatology. 2019;98(4):80–83. doi: 10.17116/stomat20199804180

[26] Гуйтер О.С., Митин Н.Е., Олейников А.А., Маничкина А.Р., Сердцева М.С. Жевательная эффективность у пациентов с обширными приобретёнными дефектами верхней челюсти после ортопедической реабилитации // Стоматология. 2019. Т. 98, № 4. С. 80–83. doi: 10.17116/stomat20199804180

[27] Kadyrov MCh, Vorisov AA, Kadyrov MM, Salnykov AN, Kadyrova SM. Orthopedic rehabilitation of patients with complex defects of the middle zone of the face. Challenges in Modern Medicine. 2022;45(3):291–301. doi: 10.52575/2687-0940-2022-45-3-291-301

[28] Кадыров М.Х., Ворисов А.А., Кадыров М.М., Сальников А.Н., Кадырова С.М. Ортопедическая реабилитация больных со сложносоставными дефектами средней зоны лица // Актуальные проблемы медицины. 2022. Т. 45, № 3. С. 291–301. doi: 10.52575/2687-0940-2022-45-3-291-301

[29] Farook TH, Jamayet NB, Abdullah JY, Rajion ZA, Alam MK. A systematic review of the computerized tools and digital techniques applied to fabricate nasal, auricular, orbital and ocular prostheses for facial defect rehabilitation. J Stomatol Oral Maxillofac Surg. 2020;121(3):268–277. doi: 10.1016/j.jormas.2019.10.003

[30] Farook T.H., Jamayet N.B., Abdullah J.Y., Rajion Z.A., Alam M.K. A systematic review of the computerized tools and digital techniques applied to fabricate nasal, auricular, orbital and ocular prostheses for facial defect rehabilitation // J Stomatol Oral Maxillofac Surg. 2020. Vol. 121, N 3. P. 268–277. doi: 10.1016/j.jormas.2019.10.003

[31] Unkovskiy A, Spintzyk S, Brom J, Huettig F, Keutel C. Direct 3D printing of silicone facial prostheses: A preliminary experience in digital workflow. J Prosthet Dent. 2018;120(2):303–308. doi: 10.1016/j.prosdent.2017.11.007

[32] Unkovskiy A., Spintzyk S., Brom J., Huettig F., Keutel C. Direct 3D printing of silicone facial prostheses: A preliminary experience in digital workflow // J Prosthet Dent. 2018. Vol. 120, N 2. P. 303–308. doi: 10.1016/j.prosdent.2017.11.007

[33] Arutyunov SD, Polyakov DI, Muslov SA, et al. Study of the quality of life of patients using the QL PAER specific questionnaire after prosthetic auricular reconstruction. Clinical Dentistry. 2021;(1):160–164. doi: 10.37988/1811-153X_2021_1_160

[34] Арутюнов С.Д., Поляков Д.И., Муслов С.А., и др. Исследование качества жизни с помощью специфического опросника QL PAER пациентов после протетической реконструкции ушной раковины // Клиническая стоматология. 2021. № 1. С. 160–164. doi: 10.37988/1811-153X_2021_1_160

[35] Arutyunov S, Polyakov D, Stepanov A, Muslov S. Digital study of the quality of life of patients with temporary epithesis of the ear canal during the period of osseointegration of cranial implants. Sovremennaya stomatologiya. 2020;(4):76–82.

[36] Арутюнов С.Д., Поляков Д.И., Степанов А.Г., Муслов С.А. Цифровое исследование качества жизни пациентов с временным эпитезом ушной раковины на период остеоинтеграции краниальных имплантатов // Современная стоматология. 2020. № 4. С. 76–82.

[37] De Oliveira FM, Salazar-Gamarra R, Öhman D, et al. Quality of life assessment of patients utilizing orbital implant-supported prostheses. Clin Implant Dent Relat Res. 2018;20(4):438–443. doi: 10.1111/cid.12602

[38] De Oliveira F.M., Salazar-Gamarra R., Öhman D., et al. Quality of life assessment of patients utilizing orbital implant-supported prostheses // Clin Implant Dent Relat Res. 2018. Vol. 20, N 4. P. 438–443. doi: 10.1111/cid.12602

[39] Antonova IN, Kalakutskii NV, Veselova KA, Kalakutskii IN, Gromova NV. Properties of materials for craniofacial prostheses. The Dental Institute. 2019;(1):94–97.

[40] Антонова И.Н., Калакуцкий Н.В., Веселова К.А., Калакуцкий И.Н., Громова Н.В. Характеристика протетических материалов для протезов лица (обзор) // Институт стоматологии. 2019. № 1. С. 94–97.

[41] Polyakov DI, Muslov SA, Stepanov AG, Arutyunov SD. Mechanical properties of ear tissues and biocompatible silicones for auricular prosthetics. In: Physico-chemical biology: Proceedings of the VIII International Scientific Internet Conference; 2020 Nov 30; Stavropol. Stavropol; 2020. P:135–141. (In Russ).

[42] Поляков Д.И., Муслов С.А., Степанов А.Г., Арутюнов С.Д. Механические свойства тканей уха и биосовместимых силиконов для протезирования ушной раковины // Физико-химическая биология: материалы VIII Международной научной интернет-конференции; 30 ноября, 2020; Ставрополь. Ставрополь, 2020. С. 135–141.

[43] Shmurak MI, Kuchumov AG, Voronova NO. Hyperelastic models analysis for description of soft human tissues behavior. Master’s Journal. 2017;(1):230–243.

[44] Шмурак М.И., Кучумов А.Г., Воронова Н.О. Анализ гиперупругих моделей для описания поведения мягких тканей организма человека // Master’s Journal. 2017. № 1. С. 230–243.

[45] Jindal SK, Sherriff M, Waters MG, Coward TJ. Development of a 3D printable maxillofacial silicone: Part I. Optimization of polydimethylsiloxane chains and cross-linker concentration. J Prosthet Dent. 2016;116(4):617–622. doi: 10.1016/j.prosdent.2016.02.020

[46] Jindal S.K., Sherriff M., Waters M.G., Coward T.J. Development of a 3D printable maxillofacial silicone: Part I. Optimization of polydimethylsiloxane chains and cross-linker concentration // J Prosthet Dent. 2016. Vol. 116, N 4. P. 617–622. doi: 10.1016/j.prosdent.2016.02.020

[47] Fomina KA, Polushkina NA, Chirkova NV, Kartavtseva NG, Vecherkina ZhV. Preventive measures hygienic care of removable dentures of thermoplastic polymers (literature report). Journal of New Medical Technologies. 2017;24(3):211–216. doi: 10.12737/article_59c4ae8cb46860.22941232

[48] Фомина К.А., Полушкина Н.А., Чиркова Н.В., Картавцева Н.Г., Вечеркина Ж.В. Профилактические мероприятия по гигиеническому уходу за съёмными конструкциями из термопластических полимеров (обзор литературы) // Вестник новых медицинских технологий. 2017. Т. 24, № 3. С. 211–216. doi: 10.12737/article_59c4ae8cb46860.22941232

[49] Donchenko AS. The care of orthopedic structures. Nauchnoe obozrenie. Meditsinskie nauki. 2017;(4):12–15.

[50] Донченко А.С. Уход за ортопедическими конструкциями // Научное обозрение. Медицинские науки. 2017. № 4. С. 12–15.

[51] Factor II, Incorporated [Internet]. Available from: http://www.factor2.com

[52] Factor II, Incorporated [Internet]. Доступ по ссылке: http://www.factor2.com

[53] Arutyunov SD, Ippolitov EV, Pivovarov AA, Carev VN. Effect of milling on the surface roughness and topography basic dental polymethylmethacrylate polymer and microbial adhesion. Sistemnyi analiz i upravlenie v biomeditsinskikh sistemakh. 2014;13(2):339–346.

[54] Арутюнов С.Д., Ипполитов Е.В., Пивоваров А.А., Царёв В.Н. Влияние фрезерования на шероховатость и рельеф поверхности базисного стоматологического полиметилметакрилатного полимера, а также микробную адгезию // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2014. Т. 13, № 2. С. 339–346.

[55] Ippolitov EV, Tsarev VN, Avtandilov GA, Tsareva EV, Didenko LV. Microbial biofilms on the surface of dental polymeric materials as the main factor of microbial persistence in dental and periodontal pathology. Rossiiskaya stomatologiya. 2016;9(1):92–93. (In Russ).

[56] Ипполитов Е.В., Царев В.Н., Автандилов Г.А., Царева Е.В., Диденко Л.В. Микробные биоплёнки на поверхности стоматологических полимерных материалов как основной фактор персистенции микроорганизмов при патологии зубов и пародонта // Российская стоматология. 2016. Т. 9, № 1. С. 92–93.

[57] Polyakov DI, Tsarev VN, Ippolitov EV, et al. Clinical and microbiological aspects of the auricle prosthetic reconstruction. Parodontologiya. 2021;26(4):327–333. doi: 10.33925/1683-3759-2021-26-4-327-333

[58] Поляков Д.И., Царев В.Н., Ипполитов Е.В., и др. Клинико-микробиологические аспекты протетической реконструкции ушной раковины // Пародонтология. 2021. Т. 26, № 4. С. 327–333. doi: 10.33925/1683-3759-2021-26-4-327-333

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector