UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE ODONTOLOGIA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CLEOPHATRA AQUINO FERNANDES
TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE EM IMPLANTES DENTAIS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA.
NATAL 2015
CLEOPHATRA AQUINO FERNANDES
TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE EM IMPLANTES DENTAIS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA.
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao departamento de odontologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito para obtenção do título de cirurgiã dentista.
Orientador: Prof. Dr. Custódio L. B. Guerra Neto.
Co-Orientador: Prof. Dr. Wagner Ranier Maciel Dantas.
NATAL 2015
Catalogação na Fonte. UFRN/ Departamento de Odontologia Biblioteca Setorial de Odontologia “Profº Alberto Moreira Campos”. Fernandes, Cleophatra Aquino.
Tratamento de superfície em implantes dentais: uma revisão sistemática / Cleophatra Aquino Fernandes. – Natal, RN, 2015. 26 f.: il.
Orientador: Prof. Dr. Custódio L. B. Guerra Neto. Co-Orientador: Prof. Dr. Wagner Ranier Maciel Dantas.
Monografia (Graduação em Odontologia) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências da Saúde. Departamento de Odontologia
1. Implante – Monografia2. Osseointegração – Monografia. 3. Titânio – Monografia. I. Guerra Neto, Custódio L. B. II. Título.
RN/UF/BSO Black D74
CLEOPHATRA AQUINO FERNANDES
TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE EM IMPLANTES DENTAIS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA.
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao departamento de odontologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito para obtenção do título de cirurgiã dentista.
Orientador: Prof. Dr. Custódio L. B. Guerra Neto.
Co-Orientador: Prof. Dr. Wagner Ranier Maciel Dantas.
Aprovado em: .../.../...
BANCA EXAMINADORA
... Prof. Dr. Custódio L. de Brito Guerra Neto
Orientador - UFRN
... Prof. Dr. Wagner Ranier Maciel Dantas
Co-orientador - UFRN
... Prof. Dr. Euler Maciel Dantas
Membro - UFRN
... Prof. Dr. André Luiz Marinho Falcão Gondim
RESUMO
O titânio e suas ligas são biomateriais metálicos extensamente utilizados em aplicações médicas e odontológicas, apesar de não formarem ligação química com o osso circundante. A previsibilidade dos implantes de titânio tem sido variável em diferentes pacientes e em diferentes áreas da mesma boca. Processos relevantes para a funcionalidade deste dispositivo implantável tais como a adsorção de proteínas, interação célula-superfície e desenvolvimento celular e tecidual na interface entre o organismo e o biomaterial, são afetados pelas propriedades superficiais do implante. Por isto é desejável técnicas que proporcionem a bioatividade na superfície desses metais. As modificações no desenho do corpo e na superfície do implante têm sido sugeridas para aumentar o sucesso em ossos menos densos por meio do hipotético ganho de uma melhor ancoragem e uma maior área de superfície para a distribuição das cargas oclusais. O presente trabalho tem como propósito analisar por meio da revisão sistemática, os diferentes métodos de tratamentos superficiais aplicados aos implantes dentários. Foram utilizadas as seguintes bases de dados: Lilacs, Medline, Science direct, Scielo e Pubmed, nos últimos 15 anos. A literatura demonstra que os implantes com superfície rugosa apresentam uma maior área de contato osso-implante e melhores características biomecânicas. Os implantes mais utilizados nas pesquisas de análise de superfície foram os de titânio comercialmente puro.
Palavras- chave: Implante, osseointegração, tratamento de superfície dental e titânio.
ABSTRACT
Titanium and its alloys are widely used metallic biomaterials in medical and dental applications for patient rehabilitation, although they do not form chemical bond with the surrounding bone. The predictability of titanium implants has been variable in different patients and in different areas of the same mouth. Relevant to the functionality of the implantable device, such as the adsorption of proteins, cell-surface interactions and cell growth and tissue on the interface between the body and the biomaterial, processes are affected by the surface properties of the implant. Therefore techniques providing the bioactivity on the surface of these metals are desirable. The modifications to the design of the body and the surface of the implant has been suggested to increase the success in less dense bone by means of the hypothetical gain a better anchorage and a greater surface area to distribute the occlusal loads. This paper aims at analyzing through systematic review, the different methods of surface treatments to dental implants. The following databases were used: Lilacs, Medline, Science direct, Scielo e Pubmed for the past 15 years. The literature shows that implants with rough surface have a higher bone-implant contact area and better biomechanical characteristics. Implants most used in surface analysis research were the commercially pure titanium.
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO……… 6 2 METODOLOGIA……….. 8 3 RESULTADOS……… 9 4 DISCUSSÃO……… 10 5 CONCLUSÃO………. 13 REFERÊNCIAS………... 14
6 1 INTRODUÇÃO
O desenvolvimento dos implantes dentais é uma alternativa segura e previsível para tratamentos reabilitadores em pacientes edêntulos. O sucesso deste tratamento está relacionado com a osseointegração. O que caracteriza esta osseointegração é a deposição de tecido ósseo na superfície dos implantes que por sua vez depende das interações entre as células e a superfície (Palmquist A. et. al.2010). Para se conseguir a osseointegração necessitamos da estabilidade primária ou mecânica e também da estabilidade secundária ou biológica. A primeira determina a resistência mecânica do implante no momento de sua instalação. Como o design destes dispositivos implantáveis é do tipo parafuso, a estabilidade primária é efetivada pelo contato direto entre as roscas do implante com o tecido ósseo. Já na estabilidade secundária o implante se mantém estável após a deposição e regeneração de tecido ósseo circundante (Cooper L. F., 2000; de Brandão M.L., 2010).
O fenômeno da osseointegração, foi definido por Branemark como “uma conexão direta, estrutural e funcional entre o osso vital organizado e a superfície de um implante de titânio capaz de receber carga funcional”. Ou seja, a osseointegração é atingida pelo processo celular de formação óssea na superfície aloplástica (Cooper L. F., 2000; Puleo D. A., Thomas M. V., 2006; Mendonça G., 2008; de Brandão M.L., 2010; Coelho P. G., 2011).
Dentre os diferentes materiais, o titânio é considerado como material de escolha para fabricação de implantes devido a sua biocompatibilidade, relacionada com a formação espontânea de uma camada superficial de óxido na superfície destes dispositivos. A esta camada será depositada um filme glicoproteico, aposição de células ósseas e posteriores mineralização de matriz óssea (Le Guéhennec et. al. 2007). Este mecanismo pode ser influenciado por diversas propriedades superficiais dos implantes, entre elas a composição química, energia superficial, a molhabilidade e a topografia superficial. Sabe-se que estas características superficiais dos implantes governam as respostas biológicas (Le Guéhennec et. al. 2007; Stanford, 2010; Palmquist A et. al., 2010).
Atualmente, há uma grande busca por superfícies que induzam a estabilidade biológica em tempos mais curtos. Com o intuito de suprir a necessidade de se obter uma rápida osseointegração e conseguir melhores resultados em osso de baixa
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densidade, modificações na superfície dos implantes foram sugeridas. Acredita-se que estas modificações são capazes de acelerar e melhorar a qualidade da adesão osso/implante, resultando em maior deposição óssea e redução do tempo de reparo (de Brandão M.L., 2010; Novaes Jr. A.B. et al., 2010; Jemat A., 2015).
Várias pesquisas têm sido desenvolvidas, modificando estas superfícies pelos processos mais variados, que envolvem métodos mecânicos, químicos e físicos de tratamento de superfície, obtendo assim, os mais variados graus de texturas. Estas texturas superficiais foram classificadas por pesquisadores em quatro grupos: Superfícies Usinadas; Superfícies Macrotexturizadas; Superfícies Microtexturizadas; Superfícies Nanotexturizadas (Le Guéhennec L., 2006). A indústria tem direcionado suas pesquisas para a escala nanométrica. Acredita-se que modificações na superfície na escala nanométrica afetem tanto a topografia quanto as propriedades químicas da superfície (de Brandão M.L., 2010; Novaes Jr. A.B. et al., 2010; Jemat A., 2015).
As características das superfícies têm papel fundamental nos estágios iniciais
da osseointegração. As modificações superficiais macro, micro e nanométricas, podem alterar as respostas biomoleculares e celulares in vitro e as respostas dos tecidos moles e ósseos in vivo. Mesmo que a relevância clínica das estruturas nanométricas ainda não seja amplamente reconhecida, alguns recentes estudos in vitro demonstraram a importância das estruturas nanométricas presentes na superfície do implante (Novaes Jr. A.B. et al., 2010; Jemat A., 2015).
8 2 METODOLOGIA
O presente trabalho é uma revisão sistemática de literatura. Foram realizadas pesquisas nas seguintes bases de dados, Lilacs, Medline, Science direct, Scielo e Pubmed. E em seguida foram selecionados artigos dos últimos 15 anos, nos idiomas inglês e português. O critério de inclusão das publicações de interesse para o presente trabalho foi artigos que denotassem o interesse de estudar o tratamento de superfície em titânio, incluindo a sua importância para o processo de osseointegração, assim como os diversos métodos de tratamento de superfície. O critério de exclusão definido foi artigos que abordavam de tratamentos de superfície em materiais diferente do titânio e tratamentos de superfície que ainda não tem aplicação em larga escala. Além disso, artigos que apresentassem outra língua além de inglês ou português também foram excluídos. Monografias, anais de eventos e opiniões de “experts” não foram incluídos. As estratégias de busca foram realizadas utilizando as seguintes palavras: “tratamento de superfície” e “ implante dental”; "titanio" e "implante dentario" e "SUPERFICIE"; “TITANIUM” e “DENTAL IMPLANT” e “SURFACE TREATMENT” e "surface,titanium" ; “TITANIUM” e “SUPERFICIE”; "titanium" e “surface” e "treatment" e “implant” e "osseointegration".
9 3 RESULTADOS
Na base de dados Lilacs foram encontrados 88 artigos, no entanto apenas 6 artigos se enquadravam nos critérios de inclusão. No Medline foram encontrados 22 artigos, porém apenas 1 estava dentro dos padrões. No Science direct foram encontrados 685 artigos, no entanto apenas 9 se enquadraram nos critérios estabelecidos. Na base de dados Scielo, dos 54 artigos encontrados, apenas 3 foram utilizados. No Pubmed 41 dos artigos, apenas 2 foram selecionados.
No Total foram utilizadas 21 referências, artigos encontrados nas bases de dados apresentadas. Verificou-se que em 14,28% dos estudos (3), foi abordado apenas um tipo de tratamento de superfície. Em 71,42% dos estudos (15) foram explanados 2 ou mais tipos de tratamento de superfície. Nos 14,28% dos artigos restantes (3) foi relatada a importância do tratamento de superfície para o processo de osseointegração, exaltando que implantes com tratamento de superfície tem um processo de cicatrização mais rápida.
Todos os artigos abordaram a relação existente entre a osseointegração e as propriedades de superfície (composição química, energia de superfície e rugosidade superficial), comprovando a importância de realizar tratamentos na superfície dos implantes osseointegrados. Todos os artigos abordaram a importância da camada de óxido que se forma espontaneamente na superfície do implante, pois esta torna a superfície do titânio estável frente a condições fisiológicas, favorecendo as reações teciduais e garantindo a sua biocompatibilidade.
10 4 DISCUSSÃO
Dentre os diversos biomateriais existentes, o titânio foi o que ofereceu melhor resultados na reabilitação com implantes dentais permitindo o reestabelecimento das funções mastigatórias, estética e fonética. Tudo isso só foi possível devido a sua biocompatibilidade, baixa condutividade térmica, alta resistência a esforços mecânicos e a sua capacidade de formar espontaneamente uma camada de óxido (Nagem Filho H, et al, 2007; RM VIEIRA et al., 2013). Esta camada é formada na superfície do titânio em menos de 1 segundo e pode ter uma espessura de 2nm a 10nm promovendo resistência à corrosão e sua conversão em um material cerâmico que apassiva o metal de forma elétrica e química (Amarante, E. S.; Lima, L. A., 2001; Puleo D. A., Thomas M. V., 2006; A. Palmquist et al., 2010; Vieira R.M. et al., 2013).
Os primeiros implantes utilizados eram de titânio comercialmente puro com superfície usinada. No entanto, foi-se observando que ao longo do tempo as taxas de sucesso na mandíbula eram maiores quando comparadas com a maxila, além disso, eram necessários longos períodos para que ocorresse o processo de cicatrização. Então, buscaram-se formas de aumentar a superfície de contato entre o tecido ósseo e o implante para que as taxas de sucesso fossem maiores e o processo de osseointegração fosse mais rápido (Stanford C. M., 2002; de Brandão M.L., 2010; Palmquist et al., 2010; Gerzon A.S.,2013; Soares, P. B. F., 2015).
Diante disso, foram desenvolvidos métodos capazes de provocar alterações na superfície de forma física, química e físico-química. Podendo estes adicionar ou remover material da superfície que está passando pelo tratamento. De forma a modificar a topografia e energia de superfície, proporcionando assim uma superfície hidrofílica, passível de adesão e proliferação celular mais rápida e assim acelerando o processo de osseointegração (de Brandão M.L., 2010; Novaes Jr. A.B. et al., 2010; Jemat A., 2015).
Além disso, as superfícies podem ser classificadas de acordo com o tipo textura que é obtida, sendo elas: macrotexturizada, microtexturizada e nanotexturizada. Essa classificação leva em conta o perfil de rugosidade obtido após o tratamento. As macrotexturizadas apresentam rugosidades maiores que 10μm. Superfícies microtexturizadas apresentam rugosidade na faixa de 1-10μm. As nanotexturizadas
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possuem um papel muito importante na adsorção de proteínas, adesão e proliferação celular. As superfícies macrotexturizadas são produzidas através de métodos físicos, podendo provocar a adição ou remoção de material da superfície. Dentre eles podemos citar o TPS (Titânio Plasma Spray), jateamento com Hidróxiapatita e Fosfato de Cálcio (CaP) (Le Guéhennec L., 2006).
O TPS consiste em bombardear a superfície com partículas de titânio. Estas são injetadas em uma tocha de plasma a alta temperatura. O jateamento com spray de plasma provoca a fusão e condensação das partículas de titânio na superfície, provocando uma topografia tridimensional. De acordo com a literatura o jateamento com partículas de titânio provoca um aumento significativo na superfície de contato entre o osso e o implante e um alto valor de torque para remoção. Estudos apontam que quando comparada a superfície lisa (usinada), o processo de osseointegração ocorre de forma mais rápida (Le Guéhennec L., 2006; Puleo D. A., Thomas M. V., 2006; Novaes Jr. A.B. et al., 2010; de Brandão M.L., 2010; Jemat A., 2015).
O jateamento de superfície pode ser realizado com os mais diversos materiais (alumina e sílica, por exemplo), depende da aplicação desejada. Uma das primeiras formas de tratamento de superfície utilizado foi o jateamento da superfície com hidróxiapatita devido a grande biocompatibilidade. Da mesma forma que o TPS, a aspersão é feita a partir de uma tocha de plasma quente. Esse tipo de tratamento além de promover um aumento na superfície de contato, favorece o processo de osseointegração, de forma que esta ocorra mais rápido, devido a excelente bioatividade da hidróxiapatita. De acordo com a literatura, apesar das excelentes propriedades, quando o implante é colocado em função há o desprendimento do revestimento com HA. Portanto essa forma de tratamento não é mais utilizada (Puleo D. A., Thomas M. V., 2006; Novaes Jr. A.B. et al., 2010; de Brandão M.L., 2010; Jemat A., 2015).
As superfícies que apresentam microtopografias são obtidas a partir de processos químicos como os banhos ácidos a altas temperaturas. Esse tipo de tratamento promove uma superfície com rugosidade homogênea. Os agentes mais comumente utilizados para o ataque ácido são os ácidos hidrofluorídrico, nítrico, sulfúrico e combinações desses ácidos. Esse tipo de tratamento aumenta a superfície de contato e assim, acelera o processo de osseointegração. De acordo
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com a literatura, implantes dentais tratados por banhos ácidos mostraram grande resistência ao torque de remoção (cerca de quatro vezes maior) (Stanford C. M., 2002; Le Guéhennec L., 2006; Le Guéhennec L., 2007; de Brandão M.L., 2010; Vieira R.M. et al., 2013; Yeo, 2014; Jemat A., 2015).
Além disso, existem formas de tratamento de superfície que combinam métodos de macrotexturização e microtexturização, como é o caso da SLA. Para a produção dessa superfície o implante passa pelo jateamento com areia e em seguida recebe um banho ácido (tratamento físico e químico). A literatura aponta que esse tipo de superfície apresenta uma tensão de cisalhamento de 5 a 7 vezes maior que os demais tratamentos de superfície e o processo de osseointegração ocorre de forma mais rápida (Amarante, E. S.; Lima, L. A., 2001; Puleo D. A., Thomas M. V., 2006; Le Guéhennec L., 2007; Nagem Filho H, et al, 2007; Gerzon A.S.,2013; Vieira R.M. et al., 2013; Jemat A., 2015).
Estudos vêm apontando que superfícies com topografia nano são capazes de alterar a adesão, proliferação e diferenciação de osteoblastos. Esse tipo de topografia proporciona a adsorção de proteínas de forma mais eficiente e influencia a resposta do hospedeiro tanto a nível celular quando tecidual. A produção desse tipo de topografia depende de processos químicos (Le Guéhennec L., 2007; G. Mendonça et al., 2008).
Um método de produzir implantes com nanotopografia é através da oxidação anódica. Esse processo consiste na imersão do implante em ácidos fortes a alta temperatura, sob uma corrente elétrica. Como resultado tem-se um espessamento da camada de óxido do implante podendo produzir uma camada de óxido maior que 1000nm. De acordo com a literatura, superfícies anodizadas interferem de forma positiva na resposta do tecido ósseo em testes biomecânicos quando comparados a superfícies lisas, além disso, essas superfícies tem biocompatibilidade a nível similar a superfícies revestidas com hidróxiapatita (Puleo D. A., Thomas M. V., 2006; Le Guéhennec L., 2007; Novaes Jr. A.B. et al., 2010; de Brandão M.L., 2010; Yeo, 2014).
13 5 CONCLUSÃO
O tratamento de superfície proporcionou um aumento na superfície de contato, consequentemente, o processo de osseointegração passou a ocorrer de forma mais rápida, permitindo a utilização de cargas mais cedo. Apesar dos excelentes resultados obtidos hoje com superfícies macro e microtexturizadas, a busca por superfícies com nanotopografia é cada vez maior, pois esse método de tratamento proporciona a produção de superfícies capazes de regular a resposta biológica, influenciando a adesão e proliferação celular, de forma que a osseointegração ocorre em um período mais curto.
14 REFERÊNCIAS
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