SUPERFÍCIE DE IMPLANTES DE TITÂNIO E SUA CAPACIDADE DE ESTÍMULO NA FORMAÇÃO ÓSSEA: UMA REVISÃO DE LITERATURA

Surface of Titanium Implants and your Ability to Stimulate Bone Formation: A Review of Literature

Lino João da Costa^I; Emerson Tavares de Sousa^II; Felipe Leite de Lucena^III; Rebeca Cecilia Vieira de Souza^IV

^I Professor associado da disciplina de Estomatologia e Implantodontia da UFPB
^II Mestrando do programa de pós-graduação em odontologia da UFPB ]]> ^III Cirurgião-dentista graduado pela UFPB
^IV Mestre em Estomatologia e Especialista em Cirurgia Bucomaxilofacial

Correspondência para:

RESUMO

Durante anos o grande desafio da odontologia tem sido a busca por métodos que reabilitem os pacientes de forma menos traumática e eficaz do ponto de vista funcional e estético. Nessa interface, os implantes dentários surgiram e estão em pleno desenvolvimento tecnológico para garantir a satisfação dos pacientes. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi revisar a literatura sobre as superfícies de implantes de titânio e sua capacidade de estimulo na formação óssea, enfocando evidências científicas acerca das alterações químicas e topográficas no contexto da osseointegração.

Palavras-chave: Implante dentário. Osseointegração. Propriedades Químicas.

ABSTRACT

For years the big challenge of dentistry has been the search for methods that rehabilitates patients less traumatic, and more effective functionally and aesthetically. In this interface, dental implants have emerged and are being increasingly perfected to ensure the complete satisfaction of rehabilitated patients. Thus, the aim of this study was to develop a theoretical review on the surfaces of titanium implants and their ability to stimulate bone formation focusing on scientific evidence of chemical and topographical changes in the context of osseointegration.

Key words: Dental implant. Osseointegration. Chemical Properties.

INTRODUÇÃO

Restituir a saúde bucal do paciente mutilado pela perda dentária sempre foi um grande desafio e mesmo com a evolução das políticas preventivas em saúde bucal se observa a crescente necessidade de reposição de dentes perdidos, que tendencia a métodos cada vez mais sofisticados. Em meio a esse cenário, surgiu a implantologia como ciência, graças às constatações de Branemark¹ sobre a interação biomaterialosso, chamada de osseointegração.

Os implantes dentários são dispositivos de fixação ao osso, que dependem de uma complexa interação entre conjuntivo e oxido metálico, no processo denominado osseointegração², o qual está associado às respostas celulares que resultam na formação de osso junto à superfície dos implantes, a depender de fatores como: estado do hospedeiro, técnica cirúrgica, biocompatibilidade, desenho do implante, condições da superfície e controle de cargas após a instalação^3,4.

A superfície do implante vem recebendo uma maior atenção, devido evidências que comprovem seu melhor desempenho clínico frente a modificações. Frequentemente se publica sobro o uso de tratamentos de superficie em implantes para melhorar a resposta do organismo e favorecer a formação óssea adequada para suportar as cargas mastigatórias⁵. Baseado nisso, a proposta deste estudo foi fazer um compilado de ideias na forma de um levantamento bibliográfico sobre as tendências atuais das superfícies dos implantes de titânio e sua capacidade de estimulo a formação óssea.

Nos primeiros 20 anos de experiência, a biocompatibilidade do implante de titânio apoiou-se no sucesso da osseointegração e dominou o pensamento clínico. Subsequentemente, experiências com a topografia de superfície e suas propriedades químicas encorajaram novas considerações de melhorias na formação óssea.

As características da superfície implicam no complexo processo de osseointegração de diversas formas. Vários trabalhos revelaram a natureza da biocompatibilidade do implante de titânio comercialmente puro e suas vantagens pragmáticas à custa da camada de oxido de titânio (TiO2) e da baixa sinalização inflamatória nas células adjacentes¹. Adicionalmente, o filme de TiO2 formado espontaneamente, tem alta densidade, boa aderência ao substrato, grande resistência à corrosão, estabilidade térmica, baixa solubilidade e nenhuma toxicidade in vivo. Porém, as propriedades desse óxido nativo não são as melhores para garantir a resposta celular positivamente integrativa, podendo a osseointegração durar de meses a mais de um ano para se concretizar⁶.

Neste sentido, a ciência tem desenvolvido mecanismos de otimização e controle da integração óssea nos processos de usinagem e tratamentos subsequentes, que determinam características da superfície dos implantes, em especial: estrutura eletrônica, cristalinidade, composição química, propriedades quimico-mecânicas, além da capacidade natural de formar fosfato de cálcio semelhante à apatita sobre a superfície do óxido³.

Clínicamente é notavel a repercussão desses tratamentos, expressos na forma de tecnologias que objetivam: reduzir o tempo de carregamento após a cirurgia, acelerar o crescimento e maturação óssea para permitir o carregamento imediato, aumentar a estabilidade primária, garantir o sucesso na aplicação em osso com menor qualidade e quantidade, obter crescimento ósseo diretamente na superfície do implante, aumentar a área possível de osseointegração⁷. Nessa interface relata-se^1,4 que as mais importantes propriedades de superfície, passíveis de modificação são topografia, química, carga de superfície e molhabilidade.

Propriedades Topográficas e Osseointegração

Modificações na topografia, energia da superfície e molhabilidade dos implantes, podem modificar a resposta osteoblástica quanto ao número de células adsorvidas na superfície, atividade da fosfatase alcalina e osteocalcina, acelerando a osteogênese e consequentemente a osseointegração e estabilidade secundária^4,8. Esses efeitos são potencializados quando essas alterações cuminam no aumento da polaridade desses dispositivos⁸.

A medida da estabilidade primária do implante com morfologia de superfície rugosa e lisa foi estudada e concluiu-se que implantes rugosos tem taxa de sucesso significativamente mais alta⁹, talvez devido ao aumento da camada de TiO2, disponível que é um dos fatores mais importantes no processo de adesão e diferenciação celular³. A superfície porosa tem sido considerada como uma boa alternativa para revestimentos rugosos. Estes são destinados a aperfeiçoar a resistência interfacial material-osso, culminando na melhor fixação do implante, graças à interdigitação do tecido ósseo ao implante e o potencial aumento de adesão celular¹⁰.

Existem numerosas classificações para as superfícies dos implantes que levam em consideração os mais diversos aspectos. Quanto a rugosidade superficial são categorizadas em: minimamente rugosa (0.5-1 μm), medianamente rugosa (1-2 μm) e rugosa (2-3 μm), considerando-se lisa como sendo < 0.5 μm¹¹. A rugosidade entre 1-1,5 μm e diâmetro de 4 μm seriam ideais com relação à capacidade de resistir à remoção por cisalhamento¹². Adicionalmente, quando a textura é objeto de estudo, pode-se categorizar em: côncava (tratamentos de adição como revestimento com HA e spray de plasma de titânio) e convexa (tratamentos de subtração como ataque ácido e jateamento)¹³.

Recentemente a nanotecnologia tornou-se tendência, já que por meio de suas nanorrugosidades (1-100 nanômetros em ao menos uma das suas três dimensões) facilita a osseointegração em escala nanométrica, à custa do aumento considerável da área reativa para adesão célular^14,15.

Propriedades Físico-químicas e Osseointegração

A Composição química da superfície do implante também possui papel fundamental nos primeiros estágios de formação óssea, sendo determinante no recrutamento de células e proteínas da matriz extracelular, assim como nas modificações estruturais subsequentes¹⁹.

As características químicas das superfícies dizem respeito à energia de superfície e carga. Uma alta energia de superfície representa melhor molhabilidade e maior afinidade por adsorção, e isto determina se o biomaterial é hidrofílico ou hidrofóbico. Em outras palavras, implantes com alta energia de superfície devem apresentar osseointegração mais forte, devido à melhor adsorção das proteínas^2,20 e melhor interação com fluidos biológicos e células²¹.

Um estudo realizado em humanos comparou superfícies moderadamente rugosas hidrofílicas e hidrofóbicas quanto a que apresentava osseointegração mais precoce, neste notou- se que o grau de osseointegração em quatro semanas foi maior em implantes com superfície hidrofílica²².

Idealmente, os agentes biomiméticos aplicados à superfície de implantes devem possuir: (1) capacidade de induzir diferenciação das célular especifica; (2) fácil síntese ou produção; (3) capacidade de reabsorver em resposta a ação osteogênica; (4) baixa ou menhuma toxicidade; (5) estabilidade química até a colocação na cavidade cirúrgica; e (6) bom custo-benefício. No entanto, até o momento, nenhum dos materiais disponíveis pode cumprir todos estes requisitos²³.

Os processos de tratamentos de superfícies podem ser divididos em métodos de adição e subtração. Este pode ser representado por processos como: ataque ácido da superfície e jateamento com óxidos ou areia, aquele por adição de hidroxiapatita, aspersão térmica por plasma, oxidação anódica, pó de titânio prensado à superfície².

DISCUSSÃO

Implantes dentários têm uma historia longa e de sucesso. A porcentagem de fracasso é muito baixa, aproximadamente 5%, ocorrendo principalmente devido infecção, rejeição, perda acelerada de osso, e pobre osseointegração. A causa mais frequente do fracasso é a insuficiente formação óssea ao redor do biomaterial imediatamente após a implantação^14,24.

O estudo da rugosidade foca-se nos implantes de superficie rugosa, nanorugosa e porosa. Implantes de superfície porosa facilitam a proliferação de células ósseas e maioria dos estudos relata como ideal o diâmetro de 100-400 μm. Uma pesquisa avaliou a reparação óssea ao redor de implantes de superfície porosa e rugosa, implantados em tíbia de coelho, e concluiu que a superfície porosa contribuiu mais para a osseointegração devido a sua maior superfície de contato¹⁰. Adicionalmente, este tipo de implante foi testado em um estudo retrospectivo com Endopore por 9 anos de funcionamento, no qual foi constatado uma taxa de sucesso de 97,5%²⁵.

O estudo em escala nanométrica tem demonstrado ser bastante relevante no contexto da osseointegração, influenciando na adesão celular específica, proliferação e diferenciação^14,15. Entretanto, existem poucas pesquisas sobre a importância das nanoestreturas na integração ossoimplante, e os que existem indicam que estes têm um impacto na cicatrização óssea nos momentos inicias.

Avaliou-se a rugosidade de superfície de implantes nanoestruturados, jateados e implantes SLA (superficie tratada com jatos de areia e ataque ácido). A superfície nanoestruturada mostrou valores de aspereza estatisticamente mais altos que as duas outras superfícies, com mais homogeneidade num arranjo de saliências e depressões²⁶. Um estudo comparativo analisou implantes SLActive (mais hidrofílico que o SLA) entre ^1,2-3,99 μm, e NanoTite (criado pela deposição de CaP cristais de 20-100nm), e não foram encontradas diferenças estatísticas entre as superfícies, concluindo que implantes rugosos e nanoestruturados induziram uma resposta óssea similar após um período de 2, 4 e 8 semanas de implantação nas mandíbulas de cães²⁷. É importante ressaltar que em escala micro, a morfologia da superfície dos implantes tratados e também a interação do osso com os microporos e irregularidades da superfície ainda não foram totalmente investigada²⁴.

Implantes com propriedades biomiméticas, cujas superfícies foram tratadas com biocerâmicas ou íons, estão comercialmente disponíveis e tem demonstrado maior velocidade de osseointegração²⁰. Foi relatado que o implante condicionado quimicamente apresentou uma formação óssea mais precoce, constatando-se então que a resposta celular pode ser positivamente afetada quando diante de alterações químicas na superfície, talvez ate operando acima dos efeitos topográficos²⁸.

Seguindo a evidência da bioatividade, futuras pesquisas podem identificar os fatores que podem explicar as diferenças observadas em tratamentos biomiméticos e de rugosidade superficial. A problemática nesse caso é o uso de técnicas de modificação de superfície isoladas, já que os tratamentos biomiméticos geralmente levam a superficies mais rugosas, gerando um viés e dificultando discernimento.

CONCLUSÃO

Ressalta-se a importância das propriedades da superfície de implante na resposta biológica do receptor, sob a dependência da qualidade das propriedades mecânicas, topográficas e físico-químicas. Evidenciando que a deposição óssea sobre os implantes ocorre independentemente de serem polidas ou texturizadas. Entretanto as superfícies texturizadas contribuem para o maior contato osso-implante e neoformação óssea em tempo hábil. Adicionalmente, deve-se ratificar que os tratamentos químicos favorecem o prognóstico no sentido de induzir a deposição óssea.

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Recebido: 21/08/2014 ]]> Aceito: 05/08/2016