Como as pesquisas de excelência em Implantodontia e engenharia de tecido ósseo podem contribuir para a reabilitação bucal?

 

How the research excellence in implantology and bone tissue engineering can contribute for the oral rehabilitation?

 

Adalberto Luiz Rosa ^I; Márcio Mateus Beloti ^II

^I Bolsista produtividade em pesquisa 1B – CNPq
^II Bolsista produtividade em pesquisa 2 – CNPq

 

Dados do Ministério da Saúde mostram que, em 2010, o índice de dentes cariados, perdidos e obturados (CPOD) da população brasileira entre 65 e 74 anos de idade era 27,9 e que 23,9% tinha a necessidade de prótese total em pelo menos um dos maxilares. Na população com idade variando entre 35 e 44 anos, o índice CPOD era 17,2 e 68,8% necessitavam de algum tipo de prótese, parcial ou total. Essas informações mostram que o edentulismo é, ainda, um grande desafio para os Cirurgiões-Dentistas no Brasil e evidenciam a relevância de pesquisas com vistas à melhoria dos resultados de procedimentos necessários à reabilitação bucal dessa população. Visando contribuir para essa reabilitação, nosso grupo de pesquisa, Biomateriais para Implante em Tecido Ósseo, registrado no CNPq, tem como foco o estudo das interações entre o tecido ósseo e os biomateriais empregados como substitutos ósseos ou dentários. Nesse cenário, nossas pesquisas são realizadas nas áreas de Implantodontia e engenharia de tecido ósseo, utilizando modelos de culturas de células-tronco e osteoblásticas de ratos, camundongos e humanos, bem como diversos modelos animais.

Na implantodontia, a biocompatibilidade está fortemente associada às respostas do tecido ósseo à superfície do biomaterial (Ziats et al., 1988). O titânio (Ti) é o biomaterial mais frequentemente usado para a fabricação de implantes por apresentar excelentes propriedades mecânicas e biológicas. Sabe-se que a proporção de contato direto entre osso e Ti é influenciada por parâmetros clínicos, como condições do leito hospedeiro, técnica cirúrgica e utilização de carga, e por características do implante, como a topografia e a química de superfície (Albrektsson & Johansson, 1991). Nesse contexto, modificações de superfície de Ti são amplamente abordadas na literatura e podem ser classificadas como morfológicas, bioquímicas e físico-químicas (Puleo & Nanci, 1999).

Alguns estudos mostraram que, no âmbito das alterações morfológicas, associações de topografias nas escalas micro e submicrométrica favorecem a mineralização da matriz extracelular e características nanotopográficas estimulam a formação óssea em contato com o implante (Meirelles et al., 2008; Wieland et al., 2005). Nosso grupo tem estudado superfícies de Ti com nanotopografia obtidas por um método simples baseado em desoxidação e reoxidação controladas, por meio de condicionamento químico com solução de H2SO4/H2O2 (Vetrone et al., 2009). Essa nanotopografia acelera e/ou aumenta a formação de nódulos de matriz mineralizada, quando comparada à superfície não tratada, em culturas de células derivadas de calvária de ratos, indicando uma maior diferenciação osteoblástica (de Oliveira et al., 2007). Também observamos que o efeito osteoindutor da nanotopografia se deve, ao menos em parte, à ativação das vias de sinalização da integrina a1b1 (Rosa et al., 2014) e das proteínas ósseas morfogenéticas (Kato et al., 2014).

Estratégias para promover modificações bioquímicas envolvem a imobilização de moléculas sobre a superfície de Ti. Entre as moléculas utilizadas, o colágeno do tipo I tem sido a mais promissora por se tratar da proteína estrutural mais abundante no tecido ósseo e por seu papel fundamental como mediadora de atividades osteoblásticas, como diferenciação e síntese de matriz extracelular (Mizuno et al., 2000). A imobilização de colágeno pode ser obtida por ligação covalente, método que permite a formação de uma camada homogênea sobre a superfície de Ti (Morra et al., 2011). Nossos resultados mostram que essa modificação de superfície de Ti favorece a diferenciação in vitro, durante a fase de maturação da matriz extracelular, de osteoblastos derivados de osso alveolar humano e a osseointegração de implantes in vivo, avaliada por métodos histomorfométrico, bioquímico e molecular (Sverzut et al., 2012a; de Assis et al., 2009).

Modificações físico-químicas baseadas na deposição de fosfatos de cálcio (CaP), entre os quais a hidroxiapatita (HA), sobre superfícies de Ti, têm sido amplamente investigadas em função da similaridade desses CaP com os componentes minerais do tecido ósseo (Puleo & Nanci, 1999). Experimentos realizados por nosso grupo mostraram que superfícies de Ti modificadas por anodização, em solução de íons cálcio e fosfato, favorecem a expressão gênica de marcadores osteoblásticos no tecido ósseo quando implantadas em mandíbula de cães (Sverzut et al., 2012b). A técnica de deposição assistida por feixes de íons permite a incorporação de prata à camada de HA, o que poderia reduzir as falhas decorrentes de contaminação bacteriana, visto que a prata inibe a adesão de bactérias a superfícies de implantes (Bai et al., 2010).

As modificações de superfícies acima mencionadas têm como objetivo melhorar o processo de osseointegração de implantes de Ti. No entanto, em diversas situações clínicas, previamente à colocação de implantes dentários, são necessários procedimentos para promover e/ou acelerar a reparação do tecido ósseo. Atualmente, os enxertos autógenos são considerados o padrão ouro, mas a limitada disponibilidade e as morbidades associadas à obtenção desses enxertos representam contraindicações à sua ampla utilização clínica. Nesse contexto, a engenharia de tecidos, definida como "um campo interdisciplinar que aplica os princípios da engenharia e das ciências da vida para o desenvolvimento de substitutos biológicos que restaurem, mantenham e/ou melhorem as funções teciduais" (Langer & Vacanti, 1993), tem sido proposta como tratamento potencial para o reparo de defeitos ósseos (Rosa et al., 2008). Nosso grupo tem como estratégia a utilização de dois elementos fundamentais em engenharia de tecidos: (1) células, como elementos capazes de formar tecido ósseo e (2) biomateriais, como arcabouços para carrear as células para os defeitos ósseos. Nossos estudos são focados em células-tronco, que apresentam potencial para diferenciação osteoblástica, e em células da linhagem osteoblástica (Beloti et al., 2011). Como arcabouços, temos investigado polímeros e vidros bioativos, que apresentam biocompatibilidade e porosidade, com poros interconectados (Sicchieri et al., 2012; Alves et al., 2011).

Resultados do nosso grupo mostraram que o diâmetro dos poros de arcabouços constituídos de ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA) e CaP afeta a formação óssea quando implantados em defeitos de calvária de ratos (Sicchieri et al., 2012). Aqueles com diâmetro de poros de aproximadamente 500 mm apresentaram maiores formação óssea e número de vasos sanguíneos quando comparados aos arcabouços com poros maiores (Sicchieri et al., 2012). Também observamos que o estágio de diferenciação celular afeta a formação óssea em defeitos de calvária de ratos implantados com arcabouços de PLGA-CaP associados a células (Beloti et al., 2012). Células-tronco ou células osteoblásticas em estágios iniciais de diferenciação associadas ao arcabouço favorecem a formação óssea quando comparadas às células osteoblásticas em estágios avançados de diferenciação (Beloti et al., 2012).

Os resultados aqui descritos representam avanços importantes nas áreas de Implantodontia e engenharia de tecido ósseo, no entanto, há ainda muitos aspectos a serem explorados em experimentos in vitro, pré-clínicos e clínicos, com o objetivo de viabilizar a reabilitação bucal da população por meio desses procedimentos.

 

REFERÊNCIAS

Albrektsson T, Johansson J. Quantified bone tissue reactions to various metallic materials with reference to the so-called osseointegration concept. In: Davies JE, Albrektsson T, eds. The Bone Biomaterial Interface, II volume, p.357-363. 1991. Toronto: University of Toronto Press.

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Endereço para correspondência:
Laboratório de Cultura de Células
Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto
Universidade de São Paulo