Osteointegrarea implantului dentar: Abordări recente

Implanturile dentare funcționează printr-un proces cunoscut sub numele de osteointegrare care are loc atunci când celulele osoase se atașează direct de suprafața de titan, blocând în esență implantul în osul maxilarului. Acest proces a fost descoperit pentru prima dată de un cercetător suedez, Prof. Dr. Per-Ingvar Branemark, în anii 1960. Dr. Branemark observase că titanul se poate integra cu țesutul osos viu și, ulterior, a numit acest fenomen „osteointegrare”.

Investigațiile și studiile sale clinice au dus în cele din urmă la crearea primului sistem de implant dentar previzibil și de succes. Această descoperire revoluționară a dus, de asemenea, la descoperiri în alte domenii medicale și a condus la dezvoltarea unei serii de dispozitive non-dentare, cum ar fi aparatele auditive ancorate în oase și protezele faciale.

Descoperirea fenomenului de osteointegrare

Procesul de osteointegrare și cercetările ulterioare au revoluționat de atunci stomatologia, chiar dacă această descoperire s-a produs într-un mod accidental. În timpul experimentelor pentru a stabili o legătură între vindecarea și mecanismele măduvei osoase, Dr. Branemark a folosit o cameră de inspecție care putea fi introdusă chirurgical în țesutul osos viu – în acest caz, o tibie de iepure. El a folosit titan datorită disponibilității sale, dar la acea vreme, titanul era destul de puțin cunoscut și utilizările sale erau în principal necunoscute în afară de aplicațiile militare și aerospațiale.

După ce Dr. Branemark și-a încheiat experimentele, a vrut să recupereze camerele de titan din țesutul osos, deoarece erau scumpe și a dorit să le refolosească. Însă a descoperit că osul crescuse în crăpăturile suprafeței de titan și devenise o parte integrantă a structurii osoase.

Inițial a fost nemulțumit că nu va putea salva aceste instrumente și nu a luat în considerare imediat beneficiile enorme pe care descoperirea sa întâmplătoare le-ar oferi științei medicale. Cu toate acestea, nu a durat mult până când omul de știință și-a dat seama de avantajele enorme ale acestei descoperiri și, în anii următori de cercetare științifică și teste clinice, implanturile dentare au dovedit rezultate cu o rată de succes foarte mare și au devenit un tratament popular pentru dinții pierduți — în întreaga lume.

Etapele osteointegrării

Osteointegrarea s-a dovedit a fi o bază solidă din punct de vedere biologic pentru terapia cu implant dentar contemporan. Succesul său depinde de procedurile clinice bazate pe principii dovedite. S-au făcut observații importante la nivel celular și macroscopic în ceea ce privește osteointegrarea în stadiile incipiente ale vindecării osoase până la etapele ulterioare de formare și remodelare osoasă. Formarea osului la suprafața implantului dentar din titan este dependentă de recrutarea, proliferarea și diferențierea celulelor osteoprogenitoare sub control complex. În plus, macrofagele joacă un rol determinant în procesul de osteoinducție care susține osteointegrarea. 

Rolul căilor de semnalizare și al factorilor de transcripție în modularea comportamentului celulelor este vital. Succesul actual relativ ridicat al terapiei cu implant dentar se datorează, în mare parte, efectelor topografiei suprafeței îmbunătățite asupra funcțiilor celulelor care aderă la implant. Alte celule imunitare par, de asemenea, să fie influențate de topografia suprafeței și influențează procesul de osteointegrare. 

Imunomodularea joacă un rol cheie în determinarea procesului de formare a osului la implanturile dentare endoosoase și subliniază relația importantă dintre aspectele tehnice ale terapiei cu implant dentar și factorii biologici locali și sistemici care acționează asupra populației de celule aderente la implant și adiacente. Având în vedere baza de cunoștințe în creștere cu privire la bazele moleculare și celulare complexe ale osteointegrării, este, de asemenea, posibil să se reconsidere eșecul implantului dentar în acest context.

În procesul de vindecare osoasă directă și vindecarea fracturii primare, osteointegrarea este activată de orice leziune a matricei osoase preexistente. Când matricea este expusă la lichid extracelular, proteinele necolagene și factorii de creștere sunt eliberați și activează repararea osoasă. 

Odată activată, osteointegrarea urmează un program comun, determinat biologic, care este subdivizat în 3 etape:

• Încorporare prin formarea țesuturilor osoase;
• Adaptarea masei osoase la sarcină (depunere osoasă lamelară și cu fibre paralele);
• Adaptarea structurii osoase la sarcină (remodelarea osoasă).

Evaluări clinice pentru osteointegrare

Au fost testate mai multe metode pentru a demonstra clinic osteointegrarea unui material aloplastic implantat. Acestea sunt:

1. Efectuarea unui test clinic de mobilitate și constatarea că implantul este mobil este o dovadă certă că este neintegrat. Prezența stabilității clinice nu poate fi considerată o dovadă concludentă a osteointegrării.

2. Radiografiile care demonstrează un contact aparent direct între os și implant au fost considerate dovadă a osteointegrării.

Zonele radiotransparente din jurul implantului sunt un indiciu clar al ancorării acestuia în țesutul fibros, în timp ce lipsa unor astfel de zone nu este o dovadă pentru osteointegrare. Capacitatea optimă de rezoluție a radiografiei se găsește în intervalul de 0,1 mm, în timp ce dimensiunea unei celule de țesut moale este în intervalul de 0,01 mm; astfel o zonă îngustă de țesut fibros poate fi nedetectabilă la radiografie.

3. Folosirea unui instrument metalic pentru atingerea implantului și analiza sunetului transmis poate fi, teoretic, utilizată pentru a indica o osteointegrare adecvată. Cu toate acestea, nu există o „diagramă sonoră” tipică definită pentru implantul osteointegrat, spre deosebire de implantul ancorat în țesut fibros. Prin urmare, testele clinice ale aranjamentelor interfațale ale implantului sunt capabile doar să indice aproximativ răspunsurile reale ale țesutului.

Osteointegrarea este, de asemenea, o măsură a stabilității implantului, care poate apărea în 2 etape diferite: primar și secundar. Stabilitatea primară a unui implant vine în principal din angajarea mecanică cu osul compact. Stabilitatea secundară, pe de altă parte, oferă stabilitate biologică prin regenerarea și remodelarea osoasă. Prima este o cerință pentru stabilitatea secundară. Acesta din urmă dictează însă timpul de încărcare funcțională.

Stabilitatea implantului, o indicație indirectă a osteointegrării, este o măsură a imobilității clinice a unui implant. În prezent au fost sugerate diverse analize diagnostice pentru a defini radiografiile standardizate pentru stabilitatea implantului, precum analiza frecvenței de rezonanță (RFA).

În prezent, aplicarea clinică a RFA include:

• stabilirea unei relații între lungimea implantului expus și valorile de rezonanță sau valorile ISQ (Implant Stability Quotient);
• valori diferențiale inter și intra arcade ISQ pentru implanturi în diferite locații; 
• criterii de prognostic pentru succesul implantului pe termen lung; 
• criterii de diagnostic pentru stabilitatea implantului.

Osteointegrarea implantului dentar: Factori care determină succesul sau eșecul 

Osteointegrarea este baza unui implant dentar de succes. Procesul în sine este destul de complex și există mulți factori care influențează formarea și întreținerea osului la suprafața implantului. Pentru a înțelege pe deplin ce influențează osteointegrarea, este important să examinăm mai îndeaproape interfața, trăsăturile unei suprafețe care permit biocompatibilitatea și suprafețele comune utilizate și studiate, cum ar fi oxidul de titan și hidroxiapatita.

• Interfața os-implant

Osteointegrarea este un fenomen în care osul se opune direct suprafeței implantului fără colagen sau matrice fibroblastică interpusă. Numeroase studii au concluzionat că rezistența unui implant osteointegrat este mult mai mare decât cea a unui implant fibros încapsulat. 

De asemenea, puterea interfeței dintre os și implant crește la scurt timp după plasarea implantului (0-12 săptămâni). Această rezistență poate fi de fapt legată de cantitatea de os din jurul suprafețelor implantului. Un alt factor care poate afecta puterea interfeței este stimularea biofizică și timpul acordat pentru vindecare. Studiile au arătat că timp de cel puțin 3 ani au loc creșteri măsurabile ale interacțiunilor implantului osos.

• Biocompatibilitatea implantului

Titanul pur este utilizat pe scară largă ca material de implant deoarece este biocompatibil, are o bună rezistență la coroziune și nu prezintă toxicitate asupra macrofagelor sau fibroblastelor, precum și lipsa răspunsului inflamator în țesuturile periimplantare. Acesta este compus dintr-un strat de oxid și are capacitatea de a se repara prin reoxidare atunci când este deteriorat.

• Oxid de titan 

Când Ti (titan) sau aliajele de Ti sunt expuse la aer sau la medii fiziologice normale, există o reacție cu oxigenul care determină formarea unui strat de oxid. De obicei, oxidul este sub formă de TiO2. Stratul de oxid protejează împotriva coroziunii. În straturile de oxid au fost găsiți ioni de calciu și fosfat, ceea ce sugerează că există un schimb activ de ioni la interfața implantului osos.

În plus, s-a demonstrat că suprafețele poroase îmbunătățesc interacțiunile ionice, inițiază un sistem de ancorare dublu fizic și chimic și măresc capacitatea portantă. De asemenea, suprafețele poroase pot crește rezistența la tracțiune prin creșterea osului tridimensional, precum și prin creșterea ratelor de vindecare. Majoritatea implanturilor disponibile comercial sunt acoperite prin pulverizare cu plasmă. Pulverizarea cu plasmă de titan implică pulverizarea picăturilor topite sub formă de pulbere pe suprafața implantului la temperaturi ridicate. Astfel, se obține o suprafață crescută, se obține un contact osos crescut și se îmbunătățește capacitatea de a forma o interconexiune tridimensională. 

Caracteristicile suprafeței implantului dentar

Calitatea suprafeței implantului dentar influențează reacția țesutului. Calitatea suprafeței poate fi împărțită în trei categorii: mecanice, topografice și fizico-chimice.

• Proprietăți mecanice

Proprietățile mecanice ale suprafețelor implantului se referă la tensiuni potențiale ale suprafeței care pot duce la creșterea vitezei de coroziune și a uzurii legate de duritatea materialului. Uzura este legată de rezistența materialului, dar și de rugozitatea suprafeței. O tehnică pentru a minimiza uzura este implantarea ionică.

• Proprietăţi topografice

Topografia suprafeţei se referă la gradul de rugozitate al suprafeţei implantului. S-a demonstrat că și compoziția chimică a interfeței implantului poate afecta atașarea inițială. 

Există două teorii principale cu privire la influența microtopografiei suprafeței implantului asupra formării țesuturilor periimplantare: energia de suprafață și deformarea distorsiunii. Dimensiunea mai mică a granulelor de la suprafață are ca rezultat o energie de suprafață mai mare, ceea ce este mai favorabil pentru aderența celulară.

• Caracteristici fizice

Se referă la factori precum energia de suprafață și sarcina. O suprafață cu o energie mare are afinitate pentru absorbție. Cu alte cuvinte, un implant dentar cu energie de suprafață mare poate prezenta o osteointegrare mai puternică.

O modalitate practică de măsurare a energiei de suprafață este măsurarea unghiului de contact, o metodă care determină și dacă o suprafață este hidrofobă sau hidrofilă (umectabilitatea suprafeței).

În concluzie, implantul dentar endoos a devenit un tratament acceptat științific și previzibil pentru pacienții edentați complet și parțial. Osteointegrarea reușită este o condiție prealabilă pentru implanturile dentare funcționale. Dar, procesul de osteointegrare este un proces complex care poate fi influențat de mulți factori legați de topografia suprafeței, biocompatibilitatea și condițiile de încărcare. 

Titanul și aliajele sale sunt materialele potrivite din punct de vedere clinic, datorită biocompatibilității excelente și proprietăților mecanice superioare. Efectul combinat al energiei de suprafață, rugozității suprafeței și topografiei asupra implantului determină capacitatea sa finală de a se integra în țesutul înconjurător. 

Tehnologiile de modificare a suprafeței implică prepararea fie cu o acoperire aditivă, fie cu o metodă substractivă. Migrarea celulelor, aderența și proliferarea pe suprafețele implantului sunt premise importante pentru a iniția procesul de regenerare a țesuturilor, în timp ce modificările suprafeței implantului prin încorporarea mediatorilor biologici de creștere și diferențiere pot fi potențial benefice în îmbunătățirea vindecării rănilor după plasarea implantului. Toți acești factori joacă un rol important în osteointegrare.

Bibliografie: National Library of Medicine (ncbi.nlm.nih.gov); onlinelibrary.wiley.com