ABSTRACT
The use of endosseous implants in the edentulism treatment is one of the most successful treatments in implantology and dentistry. The most utilized protocol for implant therapy requires a period of osseointegration of several months before prosthetic restoration is fabricated and placed in function. While substantial interest lies on decreasing the osseointegration period, its rationale has been primarily empirical. This manuscript presents the current trends in surface modifi cation and device design in an attempt to decrease the time frame for biological integration of endosseous implants. Key words: Osseointegration. Dental implants. Mouth rehabilitation.
RESUMO
O uso de implantes osseointegráveis no tratamento do edentulismo é hoje uma das técnicas mais previsíveis e bem sucedidas no âmbito da odontologia contemporânea. Entretanto, o protocolo mais utilizado para utilização destes implantes requer um período de osseointegração de alguns meses antes que a restauração protética seja efetivamente instalada. Muitas vezes, até mesmo de maneira empírica, para reduzir este tempo de espera, o protocolo original é alterado diminuindo-se o período de osseointegração. O objetivo deste manuscrito é apresentar de maneira sucinta o estágio atual de aprimoramento dos implantes dentários para aperfeiçoar o processo de osseointegração, com relação às alterações de superfície e da forma destes dispositivos.
Palavras-chave: Osseointegração. Implantes dentários.
Reabilitação bucal.
Rodrigo GRANATO1, Charles MARIN3, José Nazareno GIL1, Marcelo SUZUKI2, Paulo Guilherme COELHO4
Current trends for osseointegration enhancement
1. Professor do Departamento de Cirurgia Bucomaxilofacial, Universidade Federal de Santa Catarina. 2. Professor da Division of Prosthodontics, School of Dental Medicine, Tufts University.
3. Professor do Departamento de Cirurgia Bucomaxilofacial, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul. 4. Professor do Department of Biomaterials and Biomimetics, College of Dentistry, New York University.
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ARTIGOS CIENTÍFICOS
INTRODUÇÃO
Osseointegração é defi nido como um fenômeno onde ocorre um íntimo contato entre uma superfície óssea e um biomaterial em nível de microscopia ótica. Este fenômeno permite a substituição de órgãos/dentes defi cientes por implantes intra-ósseos restabelecendo a forma, função e estética2. A taxa de sucesso em implantodontia
geralmente ultrapassa os 90% quando seguido o protocolo clássico de duas etapas, consagrado na literatura mundial há mais de 40 anos5,9,19-20,30. Isto faz desta técnica umas das mais previsíveis dentro
da odontologia contemporânea11,31,44. Entretanto, este protocolo
estabelecido por este grupo de pesquisadores suecos prevê um período de latência do implante de 4 a 6 meses para a obtenção da osseointegração10-11. Neste período especula-se que nenhuma carga
mecânica deveria ser aplicada ao implante, sendo a restauração protética colocada sob carga apenas após esta etapa11,31.
Devido a necessidades dos pacientes/profi ssionais, muitas alterações foram implementadas ao protocolo de osseointegração ao longo dos últimos anos. Com o intuito de diminuir o período de latência, surgiram modalidades com a carga imediata ou precoce, onde o implante entra em função logo após sua instalação ou dentro de um curto período. Há na literatura muitos resultados contraditórios com relação a carga precoce ou imediata10,15-18,26-27,31,43. Fica evidente
que ao invés de se utilizar estudos bem desenhados no âmbito in vitro, in vivo e fi nalmente ensaios clínicos, procurou-se apenas diminuir o período de osseointegração utilizando-se os mesmos sistemas de implantes já estabelecidos10,17,24,31. Poucas alterações
foram realizadas com relação ao desenho dos implantes, associações com outros biomateriais e variações de técnica cirúrgica.
As comparações in vivo entre diferentes investigações considerando diferentes implantes, geralmente apresentam um componente histomorfométrico e/ou biomecânico. A porção histomorfométrica do estudo avalia parâmetros estáticos, como a quantidade de contato osso-implante (COI), densidade óssea, quantidade e tipo do conteúdo celular, entre outros. Freqüentemente menos utilizado, mas não menos valioso que as medidas estáticas, os parâmetros dinâmicos de histomorfometria como índice de aposição mineral (MAR) também são utilizados. O teste biomecânico normalmente avalia a força de tração38, compressão25 ou torque até
falha de interface41 do implante.
Biocompatibilidade e osseocondutividade são respostas do organismo aos implantes que podem ser mensuradas através de medidas histomorfométricas estáticas. Entretanto, estas medidas não podem ser analisadas de maneira isolada33. Por exemplo, se uma dada
superfície de implante apresenta maior porcentagem de BIC do que outra nos momentos iniciais da osseointegração, isto só será relevante se estes valores forem extremamente mais altos ou se outros parâmetros histomorfométricos e biomecânicos também forem analisados.
Os testes biomecânicos ex-vivo como o de remoção ao torque, tração e compressão2-3,25,29,46, medem a quantidade de força para
remover o implante do osso ou para que se tenha uma falha na interface osso/implante. Estes testes fornecem informações sobre o grau de fi xação do biomaterial ao tecido ósseo, porém não
apresentam informações microscópicas relativas às propriedades mecânicas da interface osso/biomaterial. Estes testes também tendem a valorizar as características de rugosidade da superfície difi cultando a interpretação do real benefício desta nos processos de reparo e remodelamento ósseo ao seu redor.
O objetivo deste manuscrito é apresentar de maneira sucinta o estágio atual de aprimoramento dos implantes dentários para aperfeiçoar o processo de osseointegração, com relação às alterações de superfície e da forma destes dispositivos.
MODIFICAÇÕES NA SUPERFÍCIE DO IMPLANTE
As alterações de superfície dos implantes dentários foram sem dúvida as mais estudadas recentemente, uma vez que esta é a primeira parte do implante a entrar em contato com o tecido ósseo. Tais alterações têm por objetivo melhorar a biocompatibilidade e a osseocondutividade ao longo do implante36. Basicamente as modifi cações de superfície podemser divididas em topográfi cas, que abrangem alterações na sua micro textura e químicas, através da incorporação de substâncias diferentes da composição do implante3-4.
A primeira superfície desenvolvida, e certamente a mais estudada ao longo dos anos, é chamada usinada ou lisa. A superfície usinada foi, por muitas décadas, considerada o padrão ouro para osseointegração e é a única superfície, que estatisticamente, apresenta-se bem embasada na literatura odontológica. É por este motivo que os novos projetos de superfície são comparados com a superfície usinada em investigações in vitro, in vivo e clínicas28.
Entretanto, este processo de fabricação não produz uma superfície completamente lisa, mas sim com um padrão de rugosidade (Ra) em torno de 0.5µm (Figura 1).
Atualmente, está estabelecido que superfícies com padrão de rugosidade entre 0,5 e 2 µm alteram positivamente a resposta tecidual ao implante, mesmo que este mecanismo não esteja completamente elucidado1,3-4,8,12,14,43. Butz, et al.14 (2006) demonstraram que as
propriedades mecânicas do tecido ósseo em torno dos implantes com superfície tratada são superiores quando comparadas à superfícies usinadas. Por outro lado a rugosidade superior a 2 µm não está indicada,
Figura 1- Microscopia eletrônica de varredura de superfície usinada. Após o processo de usinagem a superfície resultamente apresenta uma rugosidade de superfície de aproximandamente 0,5µm
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ácido e a anodização (Figuras 2A a C). Já o recobrimento por spray de plasma de titânio tem sido pouco utilizado, pois eleva a rugosidade a valores superiores aos 2 µm (Figura 2D).
Figura 2 - Microscopia eletrônica de varredura dos tratatamentos de superfície comumente empregados para aumento da
rugosidade (Ra acima de 0,5µm . A) Tratamento por duplo ataque ácido, B) Jateamento com partículas (areia), C) Anodização e D) Plasma spray de titânio
Figura 3 - Microscopia eletrônica de varredura demosntrando alterações na microtextura de implantes com alteração química de superfície. A)Jateamento com partículas e ataque ácido e presença de fl úor elemental , B) Jateamento com micropartículas e ataque ácido e armazenamento em solução salina
elemental ao longo da superfície do implante. A presença de fl úor seria benéfi ca no período inicial da osseointegração40 (Figura
3A). Outra modifi cação química de superfície, chamada SLActive (Straumann, Basel, Suíça) consiste no armazenamento do implante com a superfície prévia SLA (Straumann, Basel, Suíça) imerso em solução salina12 (Figura 3B). Esta manobra diminui a quantidade
de carbono, aumenta a camada de óxido de titânio e a propriedade hidrofílica junto aos fl uídos corpóreos37. Comprovou-se que tal
alteração acelera o processo de remodelamento ósseo inicial quando comparado à superfície antecessora12,42. Porém outros
estudos são necessários, utilizando-se modelos de implantes rosqueáveis (assim como os disponíveis comercialmente para esta marca) e não protótipos com modelos de implantes com câmaras de cicatrização7.
Pesquisas clínicas e básicas demonstram que implantes com recobrimentos biocerâmicos, quando comparados aos implantes sem este recobrimento, apresentam maiores valores de osseocondutividade e fi xação biomecânica nos estágios iniciais da osseointegração 1,6,13,32,34-35,46. O recobrimento biocerâmico mais utilizado consiste no spray de
plasma de hidroxiapatita com espessura entre 20 e 50 mµ. Mesmo apresentando excelente união entre osso/hidroxiapatita, existe um
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Figura 4 - (a) Microscopia eletrônica de varredura de uma superfície recoberta por plasma spray de hidroxiapatita. (b) Fratura da interface substrato-recobrimento após carga mecânica
ponto fraco na união hidroxiapatita/implante, podendo gerar falhas
de adesividade após carga funcional1,6,12,46 (Figuras 4A e B).
MODIFICAÇÕES NA FORMA DO IMPLANTE
Se por um lado foram realizadas muitas pesquisas para aumentar a osseocondutividade e a biocompatibilidade das superfícies dos implantes3-4,7,12,14, pouco se publicou com relação à
resposta tecidual ao implante com variações de forma e protocolo cirúrgico de instalação7.
A grande maioria dos sistemas de implantes comercialmente disponíveis são rosqueáveis de forma cilíndrica ou cônica, onde a forma da rosca é responsável pela inserção e fi xação biomecânica inicial. A forma do implante é responsável pela sua estabilidade inicial e distribuição de cargas. Adequada estabilidade mecânica permite proliferação de osteoblastos junto ao implante prevenindo uma má união do tipo fi brosa.
As osteotomias para instalação destes implantes são obtidas pelo aumento gradual do diâmetro das fresas cirúrgicas até um diâmetro compatível com o diâmetro interno da rosca do implante. Isto permite que a extremidade das roscas tenha um embricamento direto com o osso adjacente, promovendo a estabilidade inicial. O coágulo sangüíneo que se estabelece ao longo do implante, na ausência de movimentação, gradativamente é substituído por novo tecido ósseo23. Durante este processo parte deste osso comprimido
pelas roscas do implante é reabsorvido e posteriormente remodelado através de ossifi cação aposicional7,23. Por este motivo, durante o
período de osseointegração este tipo de implante não deve receber cargas excessivas, pois sua fi xação biomecânica é diminuída neste período, para depois restabelecer-se (Figura 5A). Apesar da limitada literatura disponível relacionada à resposta óssea frente a diferentes Para contornar este problema aproveitando as características de
biocompatibilidade das biocerâmicas, os engenheiros de biomateriais têm desenvolvido recobrimentos ou incorporação de partículas extremamente pequenas produzidas em escala nanométrica. Na tentativa de melhorar a osseocondutividade da superfície e evitar as limitações apresentadas pelo processo padrão de recobrimento com hidroxiapatita21, recobrimentos substancialmente mais fi nos (variando
de espessura micrométrica para nanométrica) têm sido aplicados nas superfícies dos implantes7,29,45. As características desejáveis dos
recobrimentos de fi na espessura incluem controle da composição, espessura e melhora da adesão ao substrato metálico1,13,22,29,34,46. O
controle da composição e da espessura têm demonstrado infl uência na dissolução dos recobrimentos in vivo46, desta forma há um
aumento signifi cativo da osseocondutividade nos períodos iniciais após a inserção dos implantes. De qualquer forma, a rápida dissolução de fi nos fi lmes pode resultar na exposição do substrato metálico em pouco tempo após a instalação do implante. A possibilidade de íntimo contato entre osso e substrato metálico observado em microscopia óptica após a dissolução do recobrimento pode ser uma característica interessante dos fi nos recobrimentos. Este íntimo contato pode evitar uma interface entre osso, biocerâmica, camada de óxido e o substrato metálico, possivelmente assegurando condições favoráveis para a ancoragem a longo prazo do implante1,36,46.
Figura 5 - Exemplo da interface osso-implante após a modelação óssea inicial ao redor de (a) implante rosqueado colocando leve compressão nas paredes da osteotomia, e (b) implantes que permitem a formação de uma câmara de cicatrização. (azul de toluidina)
A
B
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interna do implante, resulta em uma cadeia de eventos distinta durante a cicatrização óssea inicial. Esta câmara é preenchida por um grande coágulo sangüíneo que é substituído por tecido ósseo semelhante à ossifi cação intramembranosa7,12 (Figura 5B). Devido
a este padrão de ossifi cação, um rápido preenchimento ocorre nas câmaras de cicatrização, podendo esse osso atingir um maior grau de maturidade mais rapidamente em relação à ossifi cação aposicional2,7,12,23. Entretanto, este tipo de instrumentação exige maior
destreza profi ssional para que não se comprometa a estabilidade inicial do implante.
Recentes modifi cações aplicadas a sistemas de implantes endósseos têm apresentado uma forma híbrida entre roscas e câmaras, associando-se a boa estabilidade inicial obtida pelas roscas ao padrão de ossifi cação semelhante ao intramembranoso através de superfícies livre de contato osso/implante. Tal situação se estabelece pela confecção de uma osteotomia levemente menor que o diâmetro externo da rosca do implante, porém maior que seu diâmetro interno (Figura 5A).
Estudos atuais chamam a atenção para a instrumentação utilizada na confecção da osteotomia, que também tem influência no padrão de remodelamento ósseo ao redor dos implantes. As osteotomias podem ser realizadas através de cinzéis, fresas em alta e baixa rotação e ainda mais através de preparos piezo elétricos. Preti, et al.39 (2007) observou que a instrumentação
piezoelétrica para instalação de implantes rosqueáveis apresentou menor processo inflamatório e maior atividade osteoblástica nos momentos iniciais da osseointegração quando comparada à fresagem tradicional.
CONCLUSÃO
Um dos principais motivos para as modifi cações da superfície dos implantes dentários é diminuir o tempo de osseointegração. Considerando que a superfície é a primeira parte que interage com o tecido ósseo, é natural que os estudos de superfície sejam extensamente realizados. Entretanto, estudos recentes apontam a evolução da macroestrutura dos implantes como outro fator importante para minimizar o período de osseointegração antes da reabilitação protética.
Infelizmente, apesar do grande referencial literário produzido nas últimas décadas, a falta de seqüência hierárquica das pesquisas causa difi culdades para isolar os parâmetros estruturais, topográfi cos e químicos que promovam uma melhor resposta inicial e remodelamento ósseo ao redor dos implantes. O profi ssional se depara com uma grande variedade de produtos comerciais concorrentes, com diferentes tratamentos de superfície, forma e
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