1.2.3.1. Características físicas
Neste grupo de características incluem-se aspectos como a energia e a carga de superfície e a molhabilidade.
A energia de superfície reflecte o grau de ligações livres ou por preencher, existentes à superfície dos materiais. Essas ligações encontram-se disponíveis para estabelecerem pontes com outras estruturas ou materiais (24, 33). Quando o material é colocado em contacto com um meio reactivo, como por exemplo, o ar, a água ou um meio biológico, imediatamente se estabelecem ligações entre os componentes atómicos de ambos os sistemas, com a consequente diminuição da energia de superfície do material (24). Esta reactividade dos materiais constitui uma das razões pela qual a composição química da superfície é habitualmente diferente da do núcleo (24, 88, 89).
Materiais com energia de superfície elevada têm, pelo menos em teoria, maior capacidade para se ligarem a outras estruturas, como por exemplo às proteínas plasmáticas (33, 90). A energia de superfície do titânio é elevada favorecendo a adsorção de moléculas e proteínas. Porém, este é também o motivo pelo qual os implantes em titânio apresentam uma elevada afinidade para contaminantes, como por exemplo os hidrocarbonetos e carbonetos, presentes no meio ambiente que, ao ligarem-se à superfície, diminuem a sua energia de ligação (90).
Todos os sólidos, incluindo os implantes dentários, apresentam uma carga de superfície que pode ser positiva, neutra ou negativa. Este aspecto está relacionado com o
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facto de as suas superfícies conterem grupos funcionais, como por exemplo, os grupos hidroxilo, que têm carga eléctrica. É através destes grupos que se estabelecem as ligações com o meio envolvente, nomeadamente com as proteínas, que também têm carga eléctrica. O somatório das cargas eléctricas de todas as regiões de um implante, confere- lhe uma carga total (91).
A carga de uma superfície depende assim, da extensão da ionização dos grupos funcionais presentes.
Hamdan e colaboradores (91), num estudo recente, de 2006, verificaram que superfícies de titânio, com carga positiva, favoreceram, significativamente, a adesão celular.
A molhabilidade determina o grau de contacto do material com os fluidos envolventes e depende fortemente da carga de superfície. Corresponde à apetência de um sólido por líquidos. É uma característica importante já que, a uma maior molhabilidade corresponde uma maior interacção do material com o meio biológico envolvente (25). Superfícies com elevada molhabilidade são habitualmente hidrofílicas (90).
O cálculo do ângulo de contacto de um material é uma forma prática de determinar a energia de superfície e a molhabilidade do material (figura 2.3).
Figura 2.3 – Ângulo de contacto. A – ângulo elevado – material hidrofóbico. B – ângulo baixo – material hidrofílico.
Elevadas energias de superfície e molhabilidade, baixos ângulos de contacto e superfícies hidrofílicas são características que favorecem o fenómeno da osteointegração (61). Por este motivo, a superfície da maioria dos implantes é hidrofílica, apresentando baixos ângulos de contacto e uma elevada apetência pelos fluidos biológicos (92).
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1.2.3.2. Características químicas
Actualmente, a generalidade dos implantes dentários são confeccionados em titânio comercialmente puro, com um grau de pureza superior a 99,75%, pelo que a composição química do núcleo é muito semelhante entre eles (61).
A composição química da superfície dos implantes é fortemente influenciada pelos métodos de fabrico nomeadamente, pelos tratamentos e acabamentos a que são submetidos (33). É extremamente sensível à contaminação exterior (93), razão pela qual é, habitualmente, muito diferente da composição química do núcleo do implante (24, 88, 89). Este é também o principal motivo pelo qual a composição química da superfície dos implantes não é igual em toda a sua extensão, variando de zona para zona, dentro de um mesmo implante. Também por esse motivo se podem observar diferenças, a este nível, entre implantes pertencentes ao mesmo lote. Desempenha um papel importante e crucial na osteointegração, pois dela depende o estabelecimento das ligações com o meio envolvente (60).
O núcleo dos implantes confeccionados em titânio comercialmente puro é formado essencialmente por titânio e, em menores quantidades, por outros elementos, como o carbono, ferro e oxigénio. De acordo com a percentagem destes dois últimos elementos, podem ser classificados em quatro graus. Os mais utilizados actualmente são os de grau III e IV, sendo o de grau IV o que apresenta maior percentagem de oxigénio (17). A tabela 2.2 mostra a percentagem relativa de ferro e oxigénio presente nos quatro graus de titânio comercialmente puro e numa liga de titânio-alumínio-vanádio. Pequenas diferenças nestes dois componentes podem influenciar grandemente as suas propriedades mecânicas e físicas (17, 61, 76).
Fe O Ti tâ n io co mer ci al men te p u ro Grau I 0,02 0,18 Grau II 0,03 0,25 Grau III 0,03 0,35 Grau IV 0,05 0,40 Liga de Ti6Al4V 0,25 0,13
Tabela 2.2 – Percentagem de ferro e oxigénio presente nos diferentes graus de titânio comercialmente puro e numa liga de titânio (% atómica).
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A superfície é constituída maioritariamente por oxigénio e titânio formando, devido à elevada reactividade deste elemento, uma camada de óxido de titânio (24, 75). Outros elementos podem ser encontrados, tais como o carbono, o flúor, o silício, o azoto, o alumínio, o fósforo e o cálcio e reflectem, quase sempre, de alguma forma, um certo tipo de contaminação exterior, ocorrida durante o processo de fabrico do implante. Só em determinadas situações é que essa incorporação é intencional e visa promover a osteointegração (11, 94-98). Apesar de, geralmente, estarem presentes em pequenas concentrações, o facto de não se saber, concretamente, quais os seus efeitos na biocompatibilidade e na resposta biológica aconselha à redução, tanto quanto possível, do grau de contaminação, por contacto com o ar (88).
A composição química de algumas superfícies desempenha um papel crucial, ao potenciar a adsorção e retenção de macro-moléculas e a adesão de células, favorecendo a osteocondução e proporcionando, desse modo, uma melhor resposta biológica (30, 33). São as denominadas superfícies bioactivas.
As modificações ao nível da composição química dos implantes, de modo a torná-las bioactivas e potenciadoras da osteointegração, representam, provavelmente, em termos de investigação, o futuro da implantologia (33, 42).
É assim evidente que a resposta biológica dos tecidos biológicos, à colocação de implantes dentários, e o sucesso da osteointegração, são fenómenos complexos e multifactoriais. Dependem de factores físico-mecânicos, como a geometria e a topografia de superfície do implante e de factores químicos, como a composição química da sua superfície (22, 30), local onde ocorrem as interacções com os tecidos biológicos. Existem diferentes formas de favorecer a osteointegração, por modificação das superfícies, por exemplo aumentando a sua rugosidade, revestindo-a com substâncias bioactivas ou incorporando diferentes iões, como o cálcio, o potássio ou o árgon (30, 36, 99-103).
A topografia e a composição química superficial estão fortemente interligadas. Alterações introduzidas na primeira conduzem a modificações ao nível da segunda, e vice- versa (33, 41, 77), pelo que, é importante que, quando se analisa e compara a resposta biológica de implantes, com distintas superfícies, as diferenças sejam observadas com base nestes dois parâmetros (77). De outra forma, estaremos a assumir, erradamente, que a composição química superficial é igual e constante, apesar de os implantes poderem ter sido submetidos a tratamento de superfície distinto.
Apesar desta evidência, a generalidade da investigação in vitro e in vivo, não tem valorizado convenientemente, a composição química superficial dos implantes.
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