TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE DOS IMPLANTES
AUTOR:
FÁBIO SHINITI MIZUTANI
Pós Graduado, Especialista e Mestre em Implantodontia
Rua Vigário Albernaz, n. 421, apto 123 – Saúde – São Paulo – SP – cep: 04134-020
Tel: (11) 5068-2144 / (11) 5539-5176 fsmizutani@hotmail.com
RESUMO:
Este estudo bibliográfico aborda a análise dos resultados da literatura publicada sobre superfícies de implantes tratadas por métodos de texturização por adição e subtração. Os estudos da topografia da superfície implantar no comportamento celular mostraram que o osso se deposita indistintamente em superfícies porosas ou lisas, seja em implantes de cerâmica, titânio ou em ampla variedade de outras superfícies. A texturização no entanto, não é condição necessária para que ocorra deposição óssea, entretanto, desempenha um papel preponderante no percentual de aposição óssea sobre a superfície do implante, assim como na velocidade com que essa deposição ocorre. Nesta revisão destacaram-se várias superfícies, demonstrando os resultados que tanto a rugosidade como o tratamento químico das superfícies podem influenciar bastante a força de cisalhamento, que é a resistência oferecida à remoção. Essas características da superfície, além de otimizar o procedimento, podem ainda, permitir a colocação dos implantes em função mais precocemente e ampliar a gama de aplicações possíveis para osso de baixa qualidade e ainda favorecer sua aplicação em osso regenerado. Contudo para chegar a uma conclusão definitiva sobre que tipo de superfície pode ser considerada ideal, mais pesquisas se fazem necessárias para que obtenhamos índices de sucesso equivalentes em ossos de diversas qualidades.
UNITERMOS:
Implantes osseointegrados; Tratamento de superfície dos implantes
TEXTO:
Introdução
As pesquisas em implantodontia concentraram-se na melhora dos já expressivos índices de sucesso dos implantes. Estudos foram direcionados no sentido de viabilizar uma utilização mais rápida dos implantes osseointegrados , na tentativa de reduzir ou até eliminar o período de cicatrização óssea livre de carga funcional, recomendado no protocolo de pesquisa pelo grupo de Gotemburg-Suécia, ou seja, promover carga imediata, ou mais precocemente conforme ADELL et al., 1981.
Dentre as várias linhas de pesquisa visando tais objetivos, as características topográficas
da superfície sintética oferecida à célula óssea na interface osso-implante foram consideradas relevantes pela grande influência na qualidade da osseointegração obtida (SCHROEDER, 1981 e WENNERBERG, 1997).
Nos locais onde a qualidade óssea é ruim, a taxa de perda dos implantes ainda é grande, principalmente nos casos de osso esponjoso encontrado na região posterior de maxila (ADELL, 1981), contudo, por meio de acompanhamentos longitudinais e de pesquisas buscando diminuir os índices de insucesso nestes locais, conseguiu-se melhorias em técnicas cirúrgicas, conhecimento de substâncias que estimulam a neoformação óssea, biomateriais, desenho, condições de carga sobre os implantes e condições de superfície dos implantes em contato com o tecido ósseo (ALBREKTSSON, 1981).
Contudo, devido ao pouco tempo de observação clínica de caráter longitudinal desses implantes metálicos com superfície texturizada, e ainda, pelas diferenças entre procedimentos de texturização de superfície empregados por diversos fabricantes de sistemas de implantes, não se encontra um consenso na comunidade científica odontológica quanto ao real benefício desta texturização dos implantes metálicos a médio e a longo prazo, bem como à sua real necessidade para o emprego clínico dos implantes (TEIXEIRA, 2001).
Revisão de Literatura
2.1 Topografia da superfície dos implantes osseointegrados
Em 2001, YOUNG et al., estudando as características das superfícies de implantes de titânio, relataram que a adesão das células nas superfícies do titânio é um importante fenômeno na área fisiológica dos implantes. Uma importante consideração é que no processo do design dos implantes, deve-se produzir superfícies que promovam respostas desejáveis de células e tecidos. Para atingir esses requisitos, a superfície dos implantes de titânio pode se modificar de várias formas. Esta pesquisa foi projetada para elucidar a relação entre a rugosidade da superfície e o ângulo de contato de várias superfícies projetadas para os implantes c.p., e para as ligas de titânio alumínio vanádio. O ângulo de contato foi medido usando água destilada, 1% de solução de cloreto de sódio, neutrófilos humanos, e células osteoblásticas. Uma cristalografia óxida da superfície foi realizada por defração de transmissão eletrônica. Foi encontrado que: (1) não há diferenças significativas nos ângulos de contato entre as 4 médias; (2) para o titânio comercialmente puro, um tratamento combinado (ácido hidrofluorico / ácido nítrico / água > hidróxido de sódio > oxidação) mostraram o menor ângulo de contato (10.51 graus na água), enquanto a superfície tratada com ácido sulfúrico mostrou um maior valor (72.99 graus na água); (3) Para todos os modelos de titânio comercialmente puros, quando o ângulo de contato é maior que 45 graus, o ângulo de contato aumenta linearmente com a rugosidade (hidrofobia natural) e a superfície é coberta com
óxido de rutilo somente, quando o ângulo de contato diminui linearmente com a rugosidade e é menor que 45 graus (hidrofilia natural) e a superfície é coberta com uma mistura de rutilo e óxido anatase; e (4) um resultado similar foi encontrado nas superfícies do Ti-6Al-4V e as do NiTi.
Segundo DINATO et al., em 2001, pode-se classificar didaticamente as superfícies dos implantes osseointegrados em três grupos distintos, conforme suas características topográficas, decorrentes da utilização ou não de processos específicos de texturização. Superfícies de implantes resultantes da usinagem simples de um bloco metálico são chamadas de lisas. Outras superfícies, que além de corte ou usinagem do metal, recebem texturização, dependendo da técnica ou do processo aplicado, podem ser classificas em rugosas ou porosas. Os processos de texturização de superfícies metálicas mais aplicados atualmente em metalurgia dividem-se em eletroquímicos, químicos e mecânicos, os dois últimos com maior utilização em implantodontia.
MORRA et al., em 2003, apresentaram um estudo onde foram analisados a composição da superfície de 34 implantes dentários diferentes, comercialmente disponíveis. A composição da superfície foi avaliada por RX de espectroscopia fotoelétrica (XPS). Os espécies foram divididos em 4 grupos, dependendo da topografia da superfície (usinada, jateamento de areia, ataque ácido e plasma spray). A análise estatística dos dados mostraram uma clara relação entre a composição da superfície e a topografia, que pode ser facilmente conseguida por efeitos químicos do tratamento de superfície executada. Na média, a superfície de ataque ácido e plasma spray de Ti, tiveram um alto grau de titânio e baixa concentração de carbono, comparada à superfície usinada. Estudos atuais que tiveram como propósito a avaliação dos implantes com diferentes topografias não devem ter implicitamente assumido que a topografia é a única resposta variável de controle biológico. Contudo, quando compara-se diferentes topografias, deve ter tido em consideração que a superfície química deve ser uma variável também.
2.1.1 Superfícies lisas
LARSSON et al., em 1996, estudaram a resposta óssea dos implantes de titânio com superfícies usinadas e eletropolidas, com diferentes espessuras de óxido. Foram utilizados 96 implantes com formato de parafuso, com 3,75mm de diâmetro, 4,0mm de comprimento e manufaturados em Ti CP (99,7%). Todas as amostras foram limpas ultrassonicamente por 10 minutos em tricloretileno, 10 minutos em acetona e 10 minutos em metanol, consecutivamente. Quatro diferentes tipos de amostras foram preparadas. Dos 96 implantes maquinados, 24 serviram como amostras controle, e os 72 implantes remanescentes foram modificados utilizando-se métodos eletroquímicos previamente descritos (eletropolimento e/ou oxidação anódica). Os implantes foram divididos em 4 grupos (24 implantes para cada grupo), de acordo com o preparo: (1) lisos (controle); (2) lisos + anodizados; (3) eletropolidos e 4 eletropolidos + anodizados. Os implantes foram inseridos em osso cortical de coelhos, e os animais foram sacrificados em intervalos de 1, 3 e 6 semanas após a colocação
dos implantes. Miscroscopia eletrônica, espectroscopia eletrônica de Auger e microscopia por força atômica revelaram diferenças marcantes na espessura da camada de óxido, na superfície topográfica e na rugosidade da superfície. Porém, não foram encontradas estatisticamente significativas na composição química da superfície entre os diferentes grupos de implantes. Os testes com microscopia de luz, morfologia e morfometria mostraram que todos estavam em contato com o osso e tinham grande quantidade de osso no interior das roscas, quando observados no período de 6 semanas. Os eletropolidos, independentemente de oxidação maquinados após 1 semana. Após 6 semanas, o volume de osso, bem como o contato osso-implante, foram menores para os simplesmente eletropolidos, do que para os outros 3 grupos. Para os autores, o estudo mostrou que um alto grau de contato ósseo e formação óssea, são obtidos com implantes de titânio que são modificados, com respeito à espessura do óxido e superfície topográfica. No entanto, os resultados com implantes eletropolidos demonstraram que uma “redução na rugosidade de superfície na fase inicial, diminui o índice de formação óssea em osso cortical de coelhos”. Concluíram, ainda, que a superfície topográfica e a espessura do óxido, em uma escala submicrométrica, influenciam a resposta óssea ao titânio.
Em 2000, GAGGL et al estudaram o design e a qualidade da superfície dos implantes, mostrando que são de vital importância para a estabilidade a longo prazo dos implantes. Quatro diferentes superfícies de implantes foram individualmente analisadas com especial atenção à superfície de tratamento por laser. Superfícies com rugosidade por usinagem, plasma spray de titânio, implantes tratados com óxido de alumínio e implantes tratados com laser foram individualmente analisados. A avaliação da superfície foi verificada com microscopia eletrônica e profilometria mecânica. A análise EDS determinou o grau de contaminação dos tratamentos de superfície. O exame de microscopia eletrônica mostrou que o plasma spray de titânio tem uma qualidade de superfície tão boa quanto ao do tratamento a laser: uma secundária e terciária estrutura com micro rugosidades de 10 mm para mais ou menos 0.5 a 4 mm. A mínima contaminação foi encontrada nas superfícies tratadas com rugosidades por usinagem, tão boa quanto ao de laser. Os outros implantes mostraram contaminação correspondente ao método de tratamento de superfície. Em resumo, a estrutura de superfície ótima com a mínima contaminação foi encontratada nos implantes com tratamento de superfície por laser. A mesma pureza de superfície foi encontrada em superfícies usinadas, e uma estrutura ótima foi também achada nas superfícies de plasma spray de titânio.
TEIXEIRA em 2001, publicou um artigo enfatizando que os implantes osseointegrados que recebem somente a usinagem ou o corte da peça metálica durante o processo de fabricação são chamados de implantes de superfície lisa, visando uma descrição didática do seu aspecto macroscópico, que assemelha-se ao de uma peça polida (FIG. 01).
FIGURA 01 – Implante de titânio do sistema 3i FONTE: Foto cedida pela empresa 3i do Brasil
Como exemplo dessa categoria de implantes encontra-se o sistema Branemark (Nobel Biocare). Na verdade, devido à presença de “microrranhuras” superficiais de padrão regular resultantes deste processo de corte ou usinagem da peça metálica, já mensuradas entre 4 e 10 mm de altura e 2 e 8 mm de diâmetros por alguns estudos, verificou-se que os mesmos implantes não exibem características de lisura superficial, conforme FIG. 02.
FIGURA 02 – Topografia de superfície de um implante do sistema Branemark (aumento de 1000X)
FONTE: DINATO, 2001, p. 70.
Essas ranhuras superficiais são consideradas de extrema importância para os fenômenos celulares de adesão e produção de matriz protéica do processo de osseointegração para implantes lisos, já descritos anteriormente, e portanto não recebem nenhum tipo de polimento ou alisamento findo o processo de usinagem. Mesmo após a verificação em microscopia eletrônica, o termo “superfície lisa” continua internacionalmente consagrado na literatura como o mais usual para descrever tais superfícies. No trabalho, o autor definiu para efeitos didáticos, que pode-se classificar os implantes de superfície lisa como aqueles comercializados sem processo algum de texturização superficial, apesar de o termo “lisa” não definir apropriadamente a natureza de sua superfície como demonstrado. O processo de usinagem dos implantes metálicos é considerado o de melhor resultado no tocante a contaminação de superfície. Processos de texturização de superfície podem causar contaminação do implante caso a neutralização dos agentes ácidos utilizados nos processos de texturização superficial química seja insuficiente, ou a eliminação de elementos abrasivos
aplicados nas técnicas de abrasão mecânica não seja realizada de maneira eficiente. Testes apontam para taxas menores de contaminação superficial em implantes de superfície lisa, se comparados aos de superfície texturizada.
CASSINELLI et al., em 2003, publicaram um estudo para determinar in vitro a citotoxicidade e a adesão celular de 3 diferentes supercícies de implantes. Todos os exemplares tinham a superfície usinada, mas eles foram submetidos à diferentes procedimentos de limpeza, os quais produziram 3 diferentes superfícies químicas. Um dos exemplares foi uma superfície totalmente bruta. Os outros foram submetidos à rotina de limpeza parcial e total. A citotoxicidade foi avaliada usando cultura de fibroblastos de ratos, e a adesão celular foi avaliada com células osteoblásticas Sa05-2.
Os exemplares brutos, mostraram uma superfície altamente contaminada por óleos lubrificantes. Para parcial ou total limpeza dos exemplares, foram observados um aumento de titânio e decréscimo de carbono, à medida que os implantes eram limpos até sua total limpeza. Diferenças na superfície química como é normalmente encontrado nas superfícies de Ti podem levar aos mesmos efeitos, os quais, em experimentos in vitro, são normalmente encontrados para os termos de topografia do implante. Os efeitos relatados na superfície química do implante podem operar acima e abaixo da topografia da superfície tornando impossível, sem a caracterização própria, para estabelecer conceitos definitivos sobre todas as topografias isoladamente.
2.1.2 Superfícies porosas e rugosas-texturização de superfície
O termo texturização de superfície segundo TEIXEIRA, em 2001, refere-se a qualquer tratamento realizado no intuito de modificar a estrutura superficial de um implante metálico provindo da usinagem de um bloco metálico. Os processos de texturização superficial dos implantes osseointegrados podem ser classificados em dois grandes grupos: texturização por processo de adição e de subtração superficial.
2.1.2.a Processos de texturização por adição
VERCAIGNE et al., em 1998, realizaram estudos para avaliar a resposta biomecânica mediante testes histomorfométricos e de remoção de implantes de plasma spray de titânio (TPS), com diferentes rugosidades de superfície, colocados em osso cortical de cabras. Três tipos de cobertura de TPS foram preparadas sobre os implantes de Ti-6Al-4V, em forma de barra, com dimensões de 8 x 10 x 4 mm e denominadas de: Ti2 (Ra de 16,5 µm), Ti3 (Ra de 21,4 µm) e Ti4 (RA de 37,9 µm). Um implante com cobertura jateada com grãos de Al2O3, foi utilizado como controle e denominado de TiUnite (Ra de 4,7 µm). Um total de 72 implantes foram inseridos em osso cortical da tíbia de 9 cabras fêmeas adultas. Estes implantes foram avaliados mecânica e histologicamente 3 meses após a implantação. Ao final do experimento, dos 72 implantes inseridos, 2 deles (1 Ti2 e 1 Ti4) foram perdidos. As análises histológicas dos outros implantes
recuperados, revelaram uma resposta óssea uniforme para todos. As coberturas de TPS sem carga não mostraram sinais de delaminação na interface cobertura implante. Ocasionalmente, partículas de cobertura de Ti4 se destacaram e foram encontradas próximas ao implante. Os testes histomorfométricos não revelaram diferenças estatisticamente significativas no contato ossoimplante, nos diferentes tipos de textura de superfície dos implantes, porém os valores em porcentagem, foram crescentes a partir de TiUnite = 13,7; Ti2 = 15,4; Ti3 = 20,6 e Ti4 = 25,5. Além disto, os testes de arrancamento também não mostraram diferenças significativas, com valores crescentes iguais a TiUnite = 2,9 Mpa; Ti2 = 6,9 Mpa; Ti3 = 8,7 Mpa e Ti4 = 12,9 Mpa. Com base nestes resultados, os autores concluíram que o uso das diferentes rugosidades de superfície utilizadas neste experimento não levaram a diferenças na resposta óssea ou nas forças de adesão mecânica no osso cortical de cabras.
STORY et al., em 1998, testaram implantes orais cilíndricos, in vivo, com 2 tipos de superfícies modificadas e avaliaram o seu desempenho. Em estudos prévios, os autores haviam testado uma superfície modificada através de uma estrutura esponjosa ou porosa, denominada pelos autores como CSTi, confeccionados com liga de Ti-6Al-4V e sua cobertura porosa feita com Ti CP, denominando a CSTi1. A partir desta, diminuíram em 9% a porosidade de sua superfície e também deixaram um anel polido com 2mm de largura na região mais cervical do implante, a fim de minimizar os efeitos da exposição da superfície porosa ao meio bucal, em caso de perda óssea, denominando a CSTi2. O outro tipo avaliado na pesquisa apresentava cobertura de HA obtida por meio de um processo de jateamento com plasma spray de HA, em condições semelhantes aos implantes produzidos por Sulzer – Calcitec., e utilizado como grupo controle. Os implantes foram instalados em mandíbulas e fêmures de 8 cães mestiços, todos eles apresentando 4mm de diâmetro e 10mm de comprimento. Os animais foram sacrificados em períodos de 8 e 12 semanas após a implantação. Os resultados revelaram, que a diminuição de 9% na porosidade dos implantes CSTi2, embora tenha ocorrido o crescimento ósseo e adesão do osso à cobertura de CSTi2, obteve um resultado reduzido (média de 46,5% na mandíbula e 51,4% no fêmur), 12 semanas após a colocação. Nos testes de remoção por arrancamento, no período de 8 semanas, as coberturas de CSTi1 e CSTi2 foram equivalentes. Tanto na mandíbula como no fêmur, as forças de adesão do osso ao CSTi2, foram compatíveis aos implantes do grupo controle. TEIXEIRA, em 2001, publicou que os processos de texturização superficial por adição à superfície de implantes metálicos mais empregados nos dias atuais, podem gerar dois tipos distintos de superfícies: rugosas ou porosas. A diferença entre ambas refere-se ao material jateado ou sinterizado na superfície do implante, dependendo do processo utilizado. Geralmente, uma superfície porosa é obtida através da manipulação de partículas de óxidos com tamanhos maiores (44 a 150 nm) e formatos específicos (esféricos), gerando uma cobertura de espessura maior (até 3000 nm) do que outros processos de adição, com irregularidades de profundidade médica de 150 a 300 nm. Já as superfícies
rugosas são confeccionadas com média de espessura de 10 a 40 nm para o titânio e de 50 a 70 nm para a hidróxiapatita. Uma importante diferença deste método, quando comparado a outros, é a criação de superfícies com saliências arredondadas, sem a presença de espículas ou microprolongamentos afilados. Estudos clínicos já reportaram o sucesso clínico alcançado com implantes de superfície porosa.
Os processos de texturização superficial por adição mais comumente empregados pelos fabricantes de implantes dentários são o de spray de plasma e hidroxiapatita , conforme FIG. 03.
A B FIGURA 3 – Spray de Plasma (A) e Hidróxiapatita (B)
FONTE: DINATO, 2001, p. 71
Neste processo usa-se basicamente um dispositivo de aceleração de partículas acoplado a uma fonte de calor especial. Partículas minúsculas de pó do material escolhido são expelidas em velocidade ultrassônica, passando através de uma fonte de calor gerada pela ionização de gases por uma corrente elétrica. São então aquecidas em altas temperaturas, de 2000 até 3000o C, conforme a técnica adotada, durante nanosegundos. Após ganhar velocidade, as partículas altamente aquecidas chocam-se contra a superfície do implante e solidificam-se instantaneamente, provocando sua deformação definitiva e consequente incorporação à superfície. Os implantes que utilizam esta técnica geralmente possuem uma camada superficial texturizada de espessura de 50 a 150 nm, com rugosidade média de 1,82 μm para as coberturas com titânio e de 1,59 a 2,94nm para as coberturas de hidroxiapatita, conforme FIG. 04.
FIGURA 04 – A – Spray de plasma – rugosidade 1,82 μm (aumento 200X) B- Spray de HÁ – rugosidade média de 1,59 a 2,94μm (aumento de 200X)
FONTE: DINATO,2001, p. 71
No caso da técnica de spray de plasma de titânio (TPS), esta nova camada metálica é oxidada imediatamente após a incorporação do titânio jateado à superfície do implante, obtendo as mesmas características de óxidos superficiais dos implantes sem texturização de superfície.
2.1.2.b Processos de texturização por subtração
No ano de 1997, na University of Geneva, TABORELLI et al., desenvolveram um estudo, buscando observar a influência do tratamento de superfície desenvolvido para implantes orais, sobre as propriedades físicas e biológicas de titânio. A superfície de Ti CP foi submetida a diversos tipos de tratamentos, desenvolvidos para otimizar sua topografia, visando sua aplicação em Implantologia Oral. Foram analisadas as micro rugosidades das superfícies, a composição química e a reposta mediante à água, nas camadas de titânio preparadas da seguinte forma: P = polimento mecânico especular com partículas de alumina; PA = polidas como P, e, então atacadas por uma solução quente de HCI/H2SO4; TPS = jateadas e submetidas a spray de plasma de titânio. A composição química foi medida por espectrometria eletrônica de Auger. Os tratamentos não demonstraram maior influência na composição química da superfície, e todas as amostras apresentaram uma composição que se aproximou do óxido de titânio, com pequenas quantidades de C, S, Si e Ca, como impurezas. Foram medidas áreas de 20 µm x 20 µm em cada amostra. O titânio polido foi suave (rugosidade de pico = 81 nm), mesmo quando as superfícies atacadas por ácidos exibiam micro rugosidades na proporção de µm (2100 nm para polido e atacado por ácido e 3600 nm para jateado com areia e atacado por ácido), o que é facilmente reproduzível sobre amplas superfícies das amostras. Os diferentes tratamentos analisados neste estudo influenciaram essencialmente na rugosidade da superfície, reservando a composição química e as propriedades de umidade da camada superficial de óxido de titânio. Os autores concluíram que as maiores diferenças observadas, produzidas pelos tratamentos de superfície de titânio, foram encontradas nas superfícies rugosas. Os tratamentos com ataque ácido produziram superfícies com micro-rugosidade bem definida sobre as superfícies previamente polidas ou jateadas. Todas as superfícies exibiram uma composição química superficial similar.
WENNERBERG et al., em 1998, realizaram um trabalho muito interessante, prepararando 2 tipos de textura de superfície, num mesmo implante. O objetivo do estudo foi avaliar 4 diferentes tipos de superfície em implantes com formato de parafuso. Foram utilizados 40 implantes de Ti CP, com 3,7mm de diâmetro e 4mm de comprimento, divididos em 4 grupos de 10 implantes. Cada um deles foi preparado com duas diferentes superfícies topográficas. Grupo A: um dos lados dos 10 implantes foi jateado com partículas de Al2O3 com tamanho de 25 µm e o
outro permaneceu liso; grupo B: um dos lados jateados com partículas de Al2O3 com tamanho de 250 µm e o outro permaneceu liso; grupo C: um dos lados jateados com partículas de Al2O3 com tamanho de 25 µm e o outro jateado com partículas de 75 µm; grupo D: um dos lados jateado com partículas de Al2O3 com tamanho de 25 µm e o outro com partículas de 250 µm. Estes 40 implantes foram inserido em número de 2 para cada metáfise tibial de 10 coelhos adultos, “brancos da Nova Zelândia”, todos entre 10 e 11 meses de idade. Decorridos 12 meses, os animais foram sacrificados e análises histomorfométricas foram realizadas. Uma maior quantidade de osso em contato íntimo com a superfície do implante foi observada na superfície jateada com partículas de tamanho de 75 µm. Após análise dos resultados, os autores concluíram que “a média de osso em contato com a superfície do implante depende da rugosidade da superfície”. As superfícies jateadas demonstraram maior contato ósseo com a superfície do implante, em comparação com as superfícies lisas.
HALL e LAUSMAA, em 2000 descreveram um método de preparar uma superfície de óxido porosa. A superfície de óxido porosa é criada através de um aumento controlado da camada de dióxido de titânio (TiO2), incluindo propriedades específicas de superfícies na espessura, rugosidade e textura do óxido. O método para a preparação da superfície de óxido porosa foi por oxidação anódica, que é um método eletroquímico (FIG. 05).
FIGURA 05 – Microscopia de Implante Ti Unite (Nobel Biocare) (Aumento de 5000X)
FONTE: DINATO, 2001, P. 72
Os autores salientam as seguintes propriedades da superfície de titânio oxidado, denominada de TiUnite (NobelBiocare) : (1)a superfície consiste de um dióxido de titânio essencialmente puro, que era parcialmente cristalino. A espessura do óxido aumenta continuamente de 1 –2 um na parte superior até 7-10 um na porção apical do implante; (2) O índice de rugosidade da superfície (Ra) e a área aumentaram continuamente da cabeça até a área apical do implante, onde a Ra foi de 1,2 um e o aumento da área de 95%. A cabeça do
implante tem uma superfície lisa, conforme FIG. 04; (3)devido ao processo de oxidação, a superfície mostrou uma topografia única na rugosidade, sem características agudas. A topografia da superfície por si só parece oferecer uma ótima retenção nos tecidos ósseos. A superfície tem boa capacidade de reter líquidos à sua topografia, conforme FIG. 05; (4) a porção apical da superfície contém inúmeros poros., com orifícios de tamanho predominante ao redor de 1-2 um. Os poros tem a capacidade de reter substâncias, que podem ser liberadas nos tecidos circundantes; (5) a camada de óxido era fortemente aderente ao metal subjacente e mostrou ótima resistência ao desgaste, o que indicou mínimo risco de liberação de partículas durante a inserção do implante no osso (FIG. 06).
FIGURA 06: Topografia de superfície da porção central de um implante do Sistema Branemark tipo MKIII com superfície TiUnite.
FONTE: DINATO, 2001 P. 74
A
B
FIGURA 07: Topografia de um implante do Sistema Branemark, MKIII, com superfície TiUnite. Aumento de 1000X (A) e 5000X (B).
FONTE: DINATO, 2001, p. 74
MUSTAFA et al., desenvolveram um estudo em 2000, com a finalidade de determinar o efeito das superfícies de Ti CP, jateadas com partículas de TiO2, sobre a adesão inicial das células originárias de osso mandibular humano. A morfologia e a adesão inicial destas células foram avaliadas preparando-se discos de Ti CP, medindo 10mm de diâmetro e 2,5mm de espessura, obtendo-se assim, superfícies lisas (controle), jateadas com partículas de TiO2 com 45µm
(padrão), 45 a 60 µm e 63 a 90 µm. As superfícies foram analisadas por meio de microscopia eletrônica. A porcentagem de adesão das células após intervalos de 1, 3 e 6 horas não apresentou diferenças significativas entre as superfícies lisas e as jateadas com partículas de 45 µm e de 45-63 µm. Após 24 horas, as superfícies jateadas com partículas de 63-90 µm apresentaram o mais alto índice de adesão celular do que todas as outras. Os autores concluíram que a adesão e o crescimento das células originárias de osso mandibular humano, em testes in vitro, são influenciadas pela microtextura da superfície dos implantes. 2.2 Efeitos da texturização de superfície na osseointegração
BOYAN et al, em seu artigo sobre o aspecto celular de 1996, publicou que a presença de rugosidades na superfície de um implante é tida como de grande influência, seja nos processos iniciais de vascularização dos tecidos circundantes ao implante, no pós operatório imediato (angiogênese), seja nos padrões de migração, alinhamento, orientação, adesão e, finalmente, de atividade de produção protéica e função celular. Existe a possibilidade de a influência exercida pela texturização de superfície ser também manifestada em reguladores bioquímicos do processo de ossificação secretados em nível celular, como as citocinas e os fatores de crescimento, dado seu aumento de fenótipo osteoblástico depositadas em superfície texturizadas. Contudo a complexidade bioquímica e celular do processo de ossificação e os métodos histoquímicos de avaliação disponíveis atualmente não nos permitem conclusões clinicas definitivas sobre os reais mecanismos envolvidos neste processo em humanos nem quanto aos mecanismos responsáveis pela influência opositiva da texturização superficial dos implantes na osseointegração.
HAYAKAWA et al., pesquisaram em 2000, a influência da rugosidade de superfície e da cobertura de fosfato de cálcio (CaP) na resposta óssea aos implantes de titânio. Foram preparados 4 tipos de implantes de Ti: polidos, jateados com partículas de Al2O3, polidos com uma cobertura de CaP e jateados com partículas e com uma cobertura de CaP. Estes implantes foram inseridos nos côndilos femurais direitos e esquerdos e nas diáfises tibiais direitas e esquerdas de coelhos. Após um período de implantação de 2 e 12 semanas, a interface osso-implante foi avaliada histológica e histomorfometricamente. A avaliação histológica não revelou nova formação óssea ao redor dos diferentes materiais de implantes após 2 semanas de implantação. Após 12 semanas, a cicatrização óssea havia se completado. Os implantes com cobertura de CaP, mostraram uma maior quantidade de contato ósseo do que os sem cobertura, tanto para os instalados na tíbia, quanto para os fêmur. Por outro, a rugosidade de superfície melhorou a resposta aos implantes inseridos na diáfise tibial. Com base nestes achados, os autores concluíram que: o preparo de uma cobertura de CaP sobre um implante, durante a fase de cicatrização; e independentemente das condições da superfície do implante, a resposta é também determinada pelas condições locais da posição do implante.
Em 2002, LONDON et al., publicaram um estudo histológico com o objetivo de analisar o percentual de contato ósseo comparando implantes com tratamento de superfície com ataque ácido duplo térmico(DE) com os usinados, plasma spray titânio e hidróxiapatita em coelhos. Cada implante foi colocado em tíbias de coelho de um mesmo animal e aferidos nos períodos de 1 a 8 semanas. Cortes histológicos foram preparados e analisados histomorfometricamente. Como resultado, os implantes com ataque ácido duplo mostraram índices mais altos de contato percentual do que outras superfícies. Este melhor índice de contato ósseo foi observado por 3 semanas e visto todo tempo exceto 2 semanas, nos quais, os usinados excederam os ataque ácido. Na avaliação da superfície fora controle nos coelhos, houve uma confiança estatisticamente significante para as superfícies DE (P<.001). As outras 3 superfícies falharam em mostrar significância, embora os índices numéricos para as superfícies TPS atingiram menor resultado do que esperado e os usinados um escore levemente melhor. Não há correlação entre o grau de rugosidade e o percentual de contato ósseo. Arbitrariamente, a rugosidade do tratamento de superfície dos implantes não resultaram em um mudança significativa na condutividade óssea. A específica superfície DE mostrou um contato maior, possivelmente como resultado da retenção de fibrina na superfície e melhoramento no fator de crescimento. Em conclusão, não há vantagens demonstrada neste modelo em relação ao tratamento de HÁ sobre o titânio. O contato ósseo na rugosidade da superfície de HÁ, mostrou resultados similares ao TPS de similar rugosidade, e bem menos do que a superfície DE, que teve como vantagens um aumento de percentual de contato ósseo, particularmente nas fases mais iniciais do processo de cicatrização nas tíbias dos coelhos.
2.3 Longevidade dos implantes segundo superfícies lisas e texturizadas.
COCHRAN, em 1999, em estudo de revisão da literatura sobre a longevidade clínica de implantes com superfície texturizada comparadas os de superfície lisa em mandíbulas edêntulas, foram catalogadas 12 publicações contendo 15316 implantes de superfície lisa em 2263 pacientes, acompanhados por um período de 0,4 a 15 anos, contra publicações contendo 216 implantes texturizados em 46 indivíduos, acompanhados por 1 a 2 anos. Os resultado alcançado em superfícies lisas mostram percentuais de sucesso variando de 84 a 100% dos implantes, enquanto os implantes texturizados mostraram percentuais de96,2 a 98%. Testes estatísticos utilizando meta análise não revelaram diferenças significativas entre os grupos observados (p>0,25), ressaltando ainda o pouco tempo de observação dos implantes texturizados.
Outra análise comparativa foi realizada seguindo o mesmo método para edêntulos parciais. Implantes com superfície lisa totalizaram 5472 peças inseridas em 1579 pacientes, com 2200 e 2872 implantes inseridos em mandíbulas e maxilas,respectivamente. O período de acompanhamento variou de 0,17 a 20 anos, apresentando percentuais de sucesso de 85 a 97,8% para maxila e 87,8 a 99,1% para mandíbula. Já os implantes texturizados totalizaram
668 peças inseridas em 332 pacientes, com 272 e 396 inseridos em maxilas e mandíbulas, respectivamente. O período de acompanhamento médio foi de 0,17 a 3 anos, mostrando percentuais de sucesso de 100% para maxila e 94,3 a 100% para mandíbula. Nesta comparação, os índices de sucessos de implantes com texturização de superfície foram significativamente maiores que os implantes com superfície lisa, na análise estatística, tanto em maxila quanto em mandíbula. Outro dado importante foi o percentual de sucesso maior dos implantes texturizados inseridos em maxila, comparados aos inseridos em mandíbulas (p>0,001), contrariando resultados já conhecidos dos implantes de superfície lisa, com maiores índices de sucesso na mandíbula do que na maxila. Em 2000, GAGGL et al. estudaram o design e a qualidade da superfície dos implantes mostrando que são de vital importância para a estabilidade a longo prazo dos implantes.Quatro diferentes superfícies de implantes foram individualmente analisados com especial atenção à superfície de tratamento por laser. Superfícies com rugosidade por usinagem, plasma spray de titânio, implantes tratados com óxido de alumínio e implantes tratados com laser foram individualmente analisados. A avaliação da superfície foi verificada com microscopia eletrônica e profilometria mecânica. A análise EDS determinou o grau de contaminação dos tratamentos de superfície. O exame de microscopia eletrônica mostrou que o plasma spray de titânio tem uma qualidade de superfície tão boa quanto ao do tratamento a laser: uma secundária e terciária estrutura com micro rugosidades de 10 mm para mais ou menos 0.5 a 4 mm. A mínima contaminação foi encontrada nas superfícies tratadas com rugosidades por usinagem, tão boa quanto ao de laser. Os outros implantes mostraram contaminação correspondente ao método de tratamento de superfície. Em resumo, a estrutura de superfície ótima com a mínima contaminação foi encontrada nos implantes com tratamento de superfície por laser. A mesma pureza de superfície foi encontrada em superfícies usinadas. Uma estrutura ótima foi também achada nas superfícies de plasma spray de titânio, possuindo uma superfície pura, sem contaminantes.
Discussão
O titânio comercialmente puro foi utilizado por vários pesquisadores, que defenderam as propriedades biológicas do óxido que se forma em sua superfície (SCHROEDER et al., 1981; KASEMO, 1984; KASEMO e LAUSMAA, 1985), tornando-o um material extremamente biocompatível. Outros utilizaram ligas de titânio (Ti-6Al-4V), por considerarem ser um bom material para a confecção dos implantes (KARAGIANES et al., 1976; YOUNG et al, 1979; CLEMOW et al., 1981; VAN ROSSEN et al., 1989; WONG et al., 1995; VERCAINGNE et al., 1998b; STORY et al., 1998; SVEHLA et al., 2000). Porém, estudos comparando estas ligas com o titânio comercialmente puro (TiCP) demonstraram que o Ti CP apresentou melhores resultados, tanto nos teste histomorfométricos (HAN et al., 1998; JOHANSSON et al., 1998), quanto nos de remoção por torque (HAN et al.,
1998). KELLER et al (1994), não observaram diferenças significativas entre TiCP e Ti6Al4V. Portanto, podemos observar que, dentre os materiais metálicos utilizados, o titânio demonstrou ser um material altamente biocompatível devido ao óxido de titânio que se forma em sua superfície (BRANEMARK et al., 1985; KASEMO, 1984; KASEMO &LAUSMAA, 1988; JOHANSSON et al, 1998) e que o TiCP apresenta maior biocompatibilidade do que as ligas de Ti-6Al-4V.
Podemos classificar didaticamente as superfícies dos implantes osseointegrados de titânio em três grupos distintos, conforme suas características topográficas, decorrentes da utilização ou não de processos específicos de texturização (TEIXEIRA, 2001). Superfícies de implantes resultantes da usinagem simples de um bloco metálico são chamadas de lisas (THOMAS & COOK . 1985). Outras superfícies, que além de corte ou usinagem do metal, recebem texturização, dependendo da técnica ou do processo aplicado, podem ser classificas em rugosas ou porosas (BAIER & MEIER, 1988). Os processos de texturização de superfícies metálicas mais aplicados atualmente em metalurgia dividem-se em eletroquímicos, químicos e mecânicos, os dois últimos com maior utilização em implantodontia.
Os implantes osseointegrados que recebem somente a usinagem ou o corte da peça metálica durante o processo de fabricação são chamados de implantes de superfície lisa e como exemplo dessa categoria de implantes encontra-se os sistema Branemark (BINON, 1992). Na verdade, devido à presença de “microrranhuras” superficiais de padrão regular resultantes deste processo de corte ou usinagem da peça metálica, já mensuradas entre 4 e 10 mm de altura e 2 e 8 mm de diâmetros por alguns estudos (WENNERBERG, 1993; NENTWIG, 1994), verificou-se que os mesmos implantes não exibem características de lisura superficial.
O termo texturização de superfície refere-se a qualquer tratamento realizado no intuito de modificar a estrutura superficial de um implante metálico provindo da usinagem de um bloco metálico. (THOMAS; COOK, 1988).Os processos de texturização superficial dos implantes osseointegrados podem ser classificados em dois grandes grupos: texturização por processo de adição e de subtração superficial (TEIXEIRA 2001).
Os processos de texturização superficial por adição mais comumente empregado pelos fabricantes de implantes dentários é o de spray de plasma, ou hidroxiapatita (DEPORTER et al., 1998; SYKARAS et al., 2000). No caso da técnica de spray de plasma de titânio (TPS), esta nova camada metálica é oxidada imediatamente após a incorporação do titânio jateado à superfície do implante (WENNERBERG, 1993), obtendo as mesmas características de óxidos superficiais dos implantes sem texturização de superfície (VERCAIGNE et al., em 1998; TEIXEIRA, em 2001) . Já a HA não pode ser considerada como um tipo de textura de superfície de implantes de Ti CP, já que é classificada como um outro tipo de material, apresentando comportamento e resposta tecidual
óssea diferentes e, assim, não pode ser comparada com os tipos de tratamentos de superfície realizados diretamente sobre uma superfície de titânio.
Na texturização superficial por subtração, é possível conseguir somente um tipo de superfície: a rugosa (BOWERS et al., 1992; SIQUEIRA, 1996; WENNERBERG, et al., 1996), de características já descritas. Pode-se observar um número maior de técnicas aplicadas exclusiva ou concomitantemente pelos fabricantes de sistema de implantes. Dentre as mais aplicadas destacam-se o jateamento de partículas, o ataque ácido e, mais recentemente, o corte do metal através de laser (SYKARAS et al., 2000; GAGGL et al., 2000).
A influência que a modificação da textura de superfície dos implantes pode apresentar sobre a resposta tecidual óssea é um tema polêmico. Enquanto alguns autores afirmam, em seus artigos, que a rugosidade da superfície tem pouca influência sobre a resposta óssea (VERCAIGNE et al., 1998b; CASTELLANI et al., 1999), a maioria defende uma posição contrária, acreditando que é possível modificar a resposta óssea, alterando a textura de superfície de implantes de titânio (THOMAS & COOK, 1985; BUSER et al., 1991; BOWERS, 1992; LARSSON et al., 1996; GOTFREDSEN et al., 1995; MARTIN et al, 1995; PIATELLI et al., 1998; WENNERBERG et al., 1998; BUSER et al., 1999; MUSTAFA et al. 2000).
No aspecto celular, a presença de rugosidades na superfície de um implante é tida como de grande influência, seja nos processos iniciais de vascularização dos tecidos circundantes ao implante, no pós operatório imediato (angiogênese), seja nos padrões de migração, alinhamento, orientação, adesão e, finalmente, de atividade de produção protéica e função celular (BUSER, et al., 1991; BOYAN,et al., 1996).
Com referência ao comportamento de células fibroblásticas e epiteliais em contato com superfícies texturizadas, estudos de cultura de células in vitro e algumas observações in vivo caracterizaram sua diferenciação quanto à forma de alinhamento, orientação, adesão e deposição de fibras sobre superfícies polidas e rugosas (BRUNETTE, et al., 1988; BUSER, et al., 1991). Ao contrário de células osteoblásticas, os fibroblastos do tecido conjuntivo parecem obter orientação mais favorável com conseqüente deposição e fibras paralelas à superfície do implante quando em contato com superfícies lisas. WEISS, 1993 descreve este fenômeno de arranjo celular dos fibroblastos influenciados pelo grau de lisura superficial como “orientação pelo contato” (contact guidance). Observações dessa natureza influenciaram a maioria dos fabricantes de implantes texturizados a confeccionarem colares de metal polido na zona mais cervical dos implantes, no intuito de, entre outros objetivos, propiciar melhor adesão e distribuição de epitélio e conjuntivo nessa área específica.
Como pudemos verificar, trabalhos recentes mostraram que a rugosidade superficial favoreceu a adesão de osteoblastos, sua diferenciação e a produção de matriz extracelular, resultando em maior contato osso-implante, contato este
que foi alcançado mais rapidamente; e resultou em maiores forças necessárias para removê-los por torque. Essas características das superfícies rugosas poderão reduzir o tempo necessário para a colocação dos implantes em função, possibilidade que já vem sendo testada por estudos recentes. Assim como, melhorar o prognóstico para implantes colocados em áreas com tecido ósseo menos denso, ou ainda, em áreas de reconstrução óssea, como demonstrado por LIMA et al., 1999, que verificou maior percentual de contato osso-implante para a superfície de plasma de titânio em osso regenerado, quando compara à superfície de titânio lisa.
A dúvida que persiste até o momento, apesar de exaustivas pesquisas sobre o assunto, é saber qual o tipo de textura de superfície de titânio seria considerada ideal para uma melhor e mais rápida osseointegração. Existem grandes divergências entre os grupos de pesquisa ligados à entidades universitárias e àqueles que trabalham para companhias que produzem e comercializam implantes. Cada grupo defende a textura de superfície que idealizou e produziu, como sendo ideal para a osseointegração. Pudemos observar que, em algumas pesquisas (BUSER et al., 1991; COCHRAN et al., 1996), os autores defendem o uso das coberturas do tipo SLA (jateadas com partículas e, a seguir, atacadas por ácido), como as que apresentam os melhores resultados sobre as demais. Em outras, os autores voltaram-se mais para as superfícies simplesmente jateadas, dando ênfase para qual o melhor tamanho de partículas para este jateamento, principalmente com TiO2 e Al2O3 (BLOCK et al., 1987; BUSER et al., 1991., WENNERBERG et al., 1995; GOTFREDSEN et al., 1995; MANTIN et al., 1995; WONG et al., 1995., WENNERBERG et al., 1996; WENNERBERG et al., 1996; WENNERBERG et al., 1997; TABORELLI et al., 1997; HAN et al., 1998; JOHANSSON et al., 1998; PIATELLI et al., 1998; WENNERBERG et al., 1998; VERCAIGNE et al., 1998b). Observamos, também, algumas publicações que dão ênfase às texturas de plasma spray de titânio (TPS) (HAHN & PALICH, 1970; SCHROEDER et al., 1981; BUSER et al., 1991; BOYNE, 1994; MARTIN et al., 1995; COCHRAN et al., 1996; TABORELLI et al., 1997; VERCAIGNE et al., 1998b) e ainda autores que se preocupam com uma média de rugosidade mais baixa, por meio de técnicas como eletropolimento, anodização, polimentos com discos de papel e outras (CARLSSON et al., 1988; BOWERS et al., 1992; LARSSON et al., 1996). Finalmente, existem aqueles que estudaram implantes que apresentaram poros em sua superfície (KARAGIANES et al., 1976; YOUNG et al., 1979; CLEMOW et al., 1981; STORY et al., 1998, DEPORTER et al., 1998).
Não podemos deixar de notar a dificuldade ao analisarmos as publicações em geral, para estabelecer-se parâmetros comparativos entre os estudos, devido à falta de caracterização das superfícies testadas e ao desconhecimento das reações celulares e teciduais às diversas modificações da superfície possíveis. Apesar dos vários artigos publicados, acreditamos que ainda não existe um consenso entre os autores, sobre qual o tipo de textura de superfície realmente
promove uma melhor resposta óssea nos locais que apresentam osso com baixa densidade, permanecendo a necessidade de estudos bem conduzidos com o intuito de otimizar as propriedades já descritas para a implantodontia.
Conclusões
Após realizarmos a revisão de literatura, podemos concluir que:
a) A deposição de tecido ósseo sobre as superfícies dos implantes
osseointegrados ocorre independentemente destas serem lisas ou texturizadas. b) Por meio dos testes de remoção por torque ou arrancamento e as avaliações histológicas e histomorfométricas, em animais, os implantes de Ti CP com tratamento de superfície rugosa apresentaram resultados superiores, quando comparados com os de superfície lisa, por contribuírem com um maior percentual de contato implante-tecido ósseo.
c) A resposta e o comportamento tecidual ósseo pode ser alterada por meio da modificação da textura de superfície dos implantes de titânio
osseointegrados.
d) As superfícies TPS, SLA, HÁ, Osseotite e TiUnite apresentam contatos com o osso neoformado em tempo mais curto do que as superfícies lisas. Além do mais, as superfícies texturizadas promovem maior contato osso-implante e mais rapidamente, permitindo que os implantes com essas superfícies recebam cargas funcionais mais precocemente, favorecendo seu prognóstico quando aplicados em tecido ósseo pouco compacto, ou em osso regenerado.
e) Apesar dos vários estudos existentes, mais pesquisas serão necessárias para determinar qual o tipo de textura de superfície sobre implantes de titânio será ideal para uma melhor osseointegração e manutenção nos locais com osso de baixa qualidade e osso regenerado, para obtenção de conclusões definitivas quanto à real necessidade e à aplicabilidade clínica da texturização superficial na implantodontia.
