Superfície de implantes, nanoestruturas e osseointegração.

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1 Superfície de es, nanoestruturas e osseointegração. As actuais tendências na terapia com es dentários têm incluído o uso de es com superfícies modificadas utilizando a nanotecnologia. Esta tecnologia permite a construção de novos materiais e dispositivos pela manipulação de átomos individuais e moléculas (escala inferior a 100nm). Independentemente da sua composição química, a presença de nanoestruturas resulta num significativo aumento do contato entre a estrutura óssea e o e. Dado que existe um grande número de investigações de base experimental que demonstram que a resposta óssea é influenciada pela topografia da superfície dos es, o objectivo deste trabalho é realizar uma revisão do estado da arte sobre o papel das modificações em escala nanométrica das superfícies de es osseointegrados para melhorar o processo de osteointegração. Ressalvou-se o papel desempenhado pelas superfícies de titânio, pelo facto de aumentarem a osteointegração nos pontos de contacto entre o osso e o e. abstract Current trends in dental therapy have included the use of s with modified surfaces using nanotechnology. This technology allows the construction of new materials and devices by manipulating individual atoms and molecules (scale less than 100nm).The aim of this review article is to carry out a review of the State of the art on the role of nano-scale modifications of osseointegrated surfaces to improve the process of osseointegration. One stresses the role played by Titanium surfaces, since they increase osseointegration in points of contact between the bone and the. Rui S. Rocha Mestrando de Implantologia Oral. Facultad de Odontología, Universidad de Sevilha, Sevilha, Espanha João L. Cracel Mestrando de Implantologia Oral. Facultad de Odontología, Universidad de Sevilha, Sevilha, Espanha Amândio N. Campos Mestrando de Implantologia Oral. Facultad de Odontología, Universidad de Sevilha, Sevilha, Espanha Nuno M. Garrido Professor de Mestrando de Implantologia Oral. Facultad de Odontología, Universidad de Sevilha, Sevilha, Espanha Eugenio Velasco Professor de Mestrando de Implantologia Oral. Facultad de Odontología, Universidad de Sevilha, Sevilha, Espanha Jesus Pato Professor de Mestrando de Implantologia Oral. Facultad de Odontología, Universidad de Sevilha, Sevilha, Espanha Palavras-chave: Implant surface, nanostructures, Titanium, osseointegration 1 - Introdução A colocação de es dentários é uma opção terapêutica comum para o edentulismo, cujo sucesso se baseia no conceito de osteointegração introduzido por Branemark (1 ). Os esforços entretanto realizados no sentido de melhorar a osteointegração dos es permitiram uma reabilitação protésica mais rápida e um maior sucesso em situações particularmente difíceis, incluindo modificações nas propriedades químicas e físicas da superfície dos es. Encontra-se demonstrado que os es com uma superfície moderadamente rugosa (altura média de desvio de 1 2 μm) (2) melhoram a velocidade e a qualidade da osteointegração (3). Até ao presente momento, embora se conheçam múltiplas vantagens das superfícies nanoestruturadas, são poucos os sistemas de es dentários disponíveis comercialmente que têm utilizado essa tecnologia na elaboração dos seus produtos. O tecido ósseo é composto por proteínas e minerais, que se encontram em escala nanométrica, fornecendo uma adequada estrutura para a interacção celular. Embora a confecção de materiais para substituir osso e partes perdidas do corpo não seja recente, a utilização de materiais nanoestruturados em relação aos materiais convencionais é relativamente nova e recente por apresentarem melhores propriedades superficiais, quando em simples comparação (4). Os resultados de um estudo in vivo de Hermida el al (5), realizado em coelhos, sugere que a presença de uma cobertura hidroxiapatita melhora a osteointegração, independentemente da dureza e irregularidade das superfícies a osteointegrar. Embora muitas definições estejam ligadas ao termo nanomaterial, esta definição está relacionada aos materiais com topografia, pelo menos numa dimensão que varia entre 1 e 100nm (nanoestruturado), e que de acordo com a forma pode ser dividido em sólidos cristalinos com o tamanho dos grãos variando de 1 a 100nm (nanocristais), camadas su- Key words: Implant surface, nanostructures, Titanium, osseointegration perficiais únicas ou múltiplas com espessura de 1 a 10nm (nanorevestimentos), pós extremamente finos com partículas variando de 1 a 100nm (nanopós) e fibras também com diâmetro na faixa de 1 a 100nm (nanofibras). Nos es osteointegrados, o desenvolvimento de superfícies nanoestruturadas pode aumentar consideravelmente a adesão de células ósseas e também a produção de matriz óssea necessária no processo de mineralização e manutenção do osso que circunda o e. Os nanomateriais apresentam um aumento do número de átomos, partículas ou porosidades nas superfícies, uma maior área de superfície e uma alteração na distribuição de electrões quando comparados com os materiais convencionais, o que os torna mais reactivos. Vários autores demonstraram a importância da nanotecnologia no desenvolvimento de novos materiais, com especial ênfase no processo de osteointegração e regeneração óssea (6). Do ponto de vista do processo de osteointegração, foi observado um aumento da adesão de células ósseas em materiais nanoestruturados, seguido de uma diminuição da afinidade de fibroblastos pela superfície destes materiais (7), com uma redução da afinidade de fibroblastos de 3 para 1 quando comparado com osteoblastos na superfície de alumina. Na superfície convencional a relação entre osteoblastos e fibroblastos foi de 1 para 1. As superfícies atuais dos es osteointegrados, na sua grande maioria, são superfícies moderadamente rugosas (8), preparadas e/ou modificadas com materiais produzidos em escala micrométrica ou submicrométrica (menores do que 1μm, mas acima de 100nm), possuindo em muitos casos um tratamento químico da superfície, que ao alterar as suas propriedades, melhora a adesão celular (9). A fixação biológica entre as superfícies de e e o osso deve ser considerada como um pré-requisito para o sucesso em longo prazo de próteses o-suportadas. Neste contexto, as modificações nas superfícies de e adquiriram 22

2 um lugar importante e decisivo na pesquisa em ologia nos últimos anos. Sendo o tópico mais estudado, colaboraram para o melhoramento de modalidades de tratamento dentário, assim como para a expansão de uso dos es. Atualmente, existem no mercado um grande número de es diferentes e com uma grande variedade de propriedades de superfícies, entre outras características. Alguma da bibliografia mais recente não se furtou a rever este fenómeno, sendo possível comparar os resultados obtidos com micro e nano topografias, tanto em termos quantitativos quanto qualitativos, avaliando a interface osso-e, com recurso a estudos in vitro e in vivo (10). Encontramo-nos agora numa fase em que prevalece a discussão em redor das perspectivas da incorporação de substâncias biomiméticas (como peptídeos e proteínas morfogenéticas) à superfície dos es e seus efeitos na modulação da neoformação óssea peri-ar. 2 MÉTODOS Existe um grande número de investigações de base experimental que demonstram que a resposta óssea é influenciada pela topografia da superfície dos es. A revisão do tema teve por base a análise de publicações pesquisadas através da MEDLINE (PubMed), complementada por pesquisa manual, por forma a identificar estudos clínicos prospectivos sobre a resposta óssea a es, ressalvando os de superfície de titânio. Incluíram-se estudos in vivo e in vitro. 3 CORPO DA REVISÃO 3.1 Nanoestruturas: Caracterização A nanotecnologia é a aplicação de ciência e engenharia em escala atómica. Esta tecnologia facilita a construção de novos materiais e dispositivos pela manipulação de áto- mos individuais e moléculas, permitindo a construção de minúsculas estruturas, átomo por átomo (1-100nm), as quais têm novas propriedades e grandes aplicações nas ciências da saúde e ao nível da biotecnologia. Para ser classificada como nanoestrutura, uma estrutura deve possuir pelo menos uma das três dimensões variando entre 1 a 100 nm. O limite máximo de 100 nm baseia-se no International System of Units (11), se bem que na prática é geralmente classificado como nanoestrutura quando não ultrapassa 500 nm. Desenvolveram-se vários métodos por forma a criar uma nanosuperfície. As técnicas mais tradicionais incluem a litografia, a ação iónica, a anodização, o condicionamento ácido, o tratamento alcalino a peroxidação e a deposição de sol-gel. Recentemente, Johansson et al, (12) relatou o desenvolvimento de uma nova nanosuperfície (AT-I) produzida através de um tratamento químico sequencial com ácido oxálico e ácido fluorídrico precedido pelo jateamento com partículas de óxido de titânio. Estes es foram testados num modelo animal (coelho) e comparados com es com superficie microrugosa (AT-II). Os resultados mostraram um maior contacto osso-e e um valor de torque de remoção superior para os es com nanosuperfície Nanorrugosidade A rugosidade é uma propriedade superficial preferencialmente descrita com parâmetros em 3D apresentados por alguns autores (13). As diferentes estruturas presentes na superfície do material são medidas através de um equipamento que processa as dimensões da superfície, das estruturas presentes na superfície e, por fim, a interacção entre a superfície e as estruturas, calculando os valores de rugosidade em função destas variáveis. Podem utilizar-se diferentes métodos químicos/ físicos para produzir uma rugosidade superficial específica que irá modular a resposta óssea. O desvio da altura média é um parâmetro de amplitude muito utilizado para descrever a rugosidade superficial. Outros parâmetros de amplitude também fazem parte deste grupo e são eficientes para fornecer informações da rugosidade apenas em relação a altura das estruturas. No entanto, a caracterização da topografia dos es dentários, baseada somente em parâmetros de amplitude, não é suficiente para descrever de forma adequada a complexidade de uma superfície Nanoestruturas e formação óssea A implementação de nanoestruturas na superfície de es osteointegráveis é mais uma variável a ser caracterizada. Existem diferentes métodos conhecidos para implementar nanoestruturas e é muito provável que outras propriedades da superfície mudem simultaneamente aquando da aplicação dos diferentes métodos. Neste sentido os primeiros trabalhos que avaliaram a resposta óssea foram publicados em 2008 (14). Numa sequência de experiências realizadas em 2007 (15), foram adicionadas nanoestruturas a es polidos, tendo-se removido as microestruturas de maneira que não se detectaram durante a análise. Este tipo de experiência permitiu a análise da influência apenas das nanoestruturas na resposta óssea. Os resultados demonstraram que a densidade das nanoestruturas teve uma grande importância na formação óssea e os valores de contacto osso/ e variaram em função do número de nanoestruturas por μm² em es experimentais polidos. Para além disso, os tecidos moles em redor dos es formam uma barreira entre o ambiente da cavidade oral e o osso perado. Um fator de sucesso do e a longo prazo é o desenvolvimento de um bom selamento entre os tecidos moles e o e. As coberturas nanoporosas de dióxido de titânio mostraram uma melhoria na A 3ª Pós-Graduação Clínica em Odontopediatria é constituída por 11 módulos, de Janeiro a Dezembro Tem o objetivo oferecer aos alunos uma formação teórico-prática sólida e atual em Odontopediatria. COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA E CIENTÍFICA DOUTORA VIRGÍNIA B.MILAGRE PROFESSORES DO ISCSEM E PROFESSORES CONVIDADOS ANA PORTELA (FMDUP) ADRIANA ORTEGA (USP-BR) C. GARCIA BALLESTA (U MURCIA-ES) CASIMIRO DE ANDRADE (UP- PT) CASSIO ALENCAR (USP-BR) CRISTINA MANZANARES (UB ES) ENRIC JANÉ SALAS (UB ES) FRANCISCO SIMÕES (UESB-BR) J. SUAREZ QUINTANILLA (USC-ES) J. USTRELL (UB ES) JOSÉ CARLOS IMPARATO (USP-BR) JOSÉ LOPEZ LOPEZ (UB ES) JOSÉ MARIO MARTINS (FMDUC) JOSÉ PEDRO FIGUEIREDO (FMUC) Mª SALETE CORRÊA (USP- BR) MARCELO BONECKER (USP-BR) PAULO PALMA (FMDUC) V. LOZANO DE LUACES (UB ES) CONTACTOS Serviços Académicos Telefone: / 89 / 00 secretaria@egasmoniz.edu.pt posgradpediatria@gmail.com Campus Universitário Quinta da Granja Monte de Caparica Caparica Portugal 3ª Pós-Graduação Clínica em Odontopediatria 23

3 ligação aos tecidos moles, mas o efeito na formação de uma película de bactérias características da cavidade oral era até há bem pouco tempo desconhecida. De acordo com o trabalho de Fröjd et al (16), parece que a modificação nanotopográfica das superfícies de titânio não têm efeito na formação de uma película de bactérias, independentemente do tipo de tratamentos a que estas superfícies de titânio sejam sujeitas Nanoestruturas implementadas em es moderadamente rugosos A microrrugosidade ideal para formação óssea é obtida em es moderadamente rugosos (17), com o desvio da altura média igual a 1,5μm. Considerando os resultados que indicaram a melhora da resposta óssea em es polidos, onde foram adicionadas nanoestruturas, também se avaliou a resposta óssea a es moderadamente rugosos com nanoestrutras implementadas. Duas alternativas podem ser seguidas para a implementação de nanoestruturas em es osteointegráveis: Adição e 2) subtracção, como descrito anteriormente (18). A adição consiste geralmente na imersão do e numa solução contendo partículas com a dimensão controlada, que em conjunto com as estruturas presentes na superfície irá determinar a dimensão final. A subtracção consiste na remoção de material da camada mais externa da superfície, produzindo uma topografia única, que pode ser controlada por parâmetros do método escolhido, variando o tempo de imersão, a concentração da solução ou a temperatura de trabalho. Não existe risco em potencial na utilização de nanoestruturas quando estas estiverem adequadamente estáveis na superfície dos es dentários. A preocupação existe apenas nos casos onde as nanoestruturas são adicionadas à superfície e apresentam o risco de deslocamento, o que representaria um risco de perda óssea associada a inflamação local em função da fagocitose desta partícula. Além da reabsorção óssea, existe ainda o problema da ruptura do interface osso-e quando esta estrutura descola da superfície. Em geral, isto não afecta os métodos de subtracção, pois a maioria dos problemas observados até hoje foram com partículas adicionadas e com dimensões maiores (19). Os resultados de diferentes experiências demonstraram um aumento do contacto ósseo em es que combinaram micro e nanoestruturas. Num desses estudos realizado em coelhos, após quatro semanas de cicatrização demonstrouse que a presença de nanoestruturas obtidas por adição de Ca/P ou obtidas através de subtracção por ácido (HF) aumentou a formação óssea, quando comparada com es contendo microestruturas (i.e. sem nanoestruturas definidas). Outros trabalhos também demonstraram aumento na resposta óssea com a configuração de nano+micro estruturas quando comparadas com micro, apenas em humanos (20) e ratos (21). Por seu turno, alguns estudos não registaram um benefício claro da implementação de nanoestruturas relativamente à resposta óssea. Em 2009, Vignoletti et al (22), num estudo com acompanhamento de oito semanas em cães, obtiveram valores similares de contacto osso-e entre es micro quando comparados com micro+nano. O benefício da implementação de nanoestruturas ainda não é amplamente aceite na comunidade científica e são vários os factores que contribuem para isso, especialmente a dificuldade de caracterização adequada da topografia em 3D na escala micrométrica e nanométrica. Muitos artigos têm mostrado que as superfícies nanometricamente preparadas têm grande influência em importantes momentos que ocorrem numa fase precoce da inserção de es dentários, tais como a absorção de proteínas, a formação de coágulos e o movimento de osteoblastos. Estes fenómenos têm um grande impacto na migração, adesão e diferenciação celular. Com efeito, as estruturas nanoestruturadas podem controlar estes caminhos de diferenciação, e em última instância, dirigir a natureza dos tecidos na região perada. Contudo, apesar de existir uma pesquisa ativa sobre es dentários, a superfície ideal continua a ser um desafio (23). Certo é que uma nanosuperfície modula a resposta óssea in vivo nanomodulada presença de uma nanosuperfície: a regulação do gene implicado na osteogénese, bem como as respostas inflamatórias/imunitárias que ocorrem em função da topografia do osso, podem afectá-lo logo após a colocação do e (24). É natural que experiências futuras ajudem ajudar a esclarecer a importância das nanoestruturas na reposta óssea, onde a correcta caracterização da superfície é factor fundamental para a comparação e análise dos resultados O titânio em medicina dentária: usos e características Devido a sua excelente biocompatibilidade, baixa condutividade térmica e alta resistência, o titânio passou a ser empregado na Odontologia sob a forma de es, possuindo a capacidade de osteointegração e viabilizando, assim, a substituição de elementos dentários perdidos (25). A literatura cita amplamente os benefícios do titânio como sendo biocompatível, com base na presença da camada de óxidos presente na superfície dos es (26). Os es dentários osteointegrados podem fornecer bons resultados mesmo quando há diversidade nas técnicas restauradoras. Contudo durante a osteointegração, existe influência do comportamento biológico do material, do formato, tamanho (27) e superfície do e (28), além da técnica e da densidade do osso. No entanto, longe vão os tempos em que o período de cicatrização recomendado era de quatro meses para a mandíbula e cinco a seis meses para a maxila (29), sendo actualmente muito mais reduzido, rondando os 3 meses. Actualmente o e dentário apresenta uma boa opção reconstrutiva funcional/ estética do paciente. Contudo a anatomia local adversa e o tempo de osteointegração são limitadores da sua indicação. Os es dentários têm vindo a revelar um avanço extraordinário, demonstrando a existência de integração íntima entre o tecido ósseo e a superfície do e. Desta forma, é importante estudar os formatos com intenção de obter melhor adaptação na superfície de contacto entre os es e o tecido ósseo. Por vezes, o formato do e não é compatível com o local do dente ausente, o que tende a gerar tensões superficiais que podem redundar numa redução da completa regeneração óssea. Ora, o tratamento da superfície do e tem por fim melhorar fixação do e favorecendo a integração óssea. Em superfícies de es tratadas com plasma de titânio (TPS), jateadas com areia e tratadas com ácido (SLA), os resultados demonstraram que tanto a rugosidade como o tratamento químico das superfícies podem influenciar bastante a força superficial de cisalhamento (resistência oferecida à remoção). Estas características da superfície do titânio, além de optimizar o procedimento, podem ainda, por exemplo, permitir a colocação dos es mais precocemente e ampliar a gama de aplicações possíveis para osso alveolar de densidade inferior ou favorecer sua aplicação em osso regenerado. Os materiais mais utilizados no momento para jateamento de superfície são partículas de óxido de alumínio que pertencem ao grupo de materiais bioinertes. As alterações nas propriedades de superfície dos es afectam significativamente a sua performance in vivo. Mudanças na geometria microscópica dos es, como sejam o desenvolvimento de novas superfícies com padrão de rugosidade controlada, também favorecem a osteointegração. O aumento da área de contacto ósseo em redor dos es diminui a tensão transmitida ao tecido ósseo na interface com o e. A superfície de titânio com a rugosidade e microestrutura complexa aumenta a osteointegração no contacto osso-e, elevando a força de torque de remoção in vivo e a diferenciação in vitro dos osteoblastos induzidos pela função de rugosidade e topografia na osteointegração (30) Implantes de titânio e nanoestruturas A simulação de nanocaracterísticas em superfícies de es mostrou apresentar uma bioatividade particularmente favorável em superfícies de titânio (31), tendo-se publicado vários resultados em modelos animais que comprovaram a diferença de resposta in vivo entre es nanoestruturados quando comparados com os que apresentam superfícies mecanizadas ou microrugosas (32). Também se encontra descrito que a topografia da superficie de titânio ao nível nanométrico modula a diferenciação e proliferação celular, aumentando a expressão de marcadores osteogénicos (33). Os efeitos benéficos das superfícies nano-estruturadas em relação a sua composição química e características nanométricas foram especialmente observados por Mendonça et al (34) : os es de titânio recobertos com um filme nanométrico composto por óxido de titânio, óxido de alumínio ou óxido de zircónio foram avaliados quanto aos efeitos celulares (a nível molecular) e aos efeitos biomecânicos (torque de remoção) e histológicos (análise histométrica). Os resultados obtidos permitiram verificar uma tendência a favor de todas as superfícies nano-estruturadas avaliadas. No trabalho de Narai e Nagahata, a superfície sujeita ao ataque ácido também tinha apresentado valores superiores à superfície fabricada, tanto no torque de remoção como no contacto osso-e. Os valores do torque de remoção e histométricos, mesmo reduzidos, foram comparáveis a outros estudos encontrados na literatura de referência (35). Assim, confirmou-se que superfícies rugosas tratadas por métodos subtrativos, tais como, jateamento e condicionamento ácido (SLA) apresentam uma microestrutura complexa de cavidades de aproximadamente de 20 a 40 μm de largura produzida pelo processo de jateamento superpostos 24

4 por microporos produzidos pelo ataque ácido, ao redor de 0,5 a 3 μm de diâmetro (36). De acordo com Simpson et al (37), a regeneração óssea exibe várias características singulares. Estes autores esclareceram que a superfície SLA é obtida graças a um forte jateamento de areia de granulação grossa ( mm) que produz macrorrugosidades, seguida de um ataque ácido (HCl/H2SO4) responsável pela microrrugosidade perceptível ao microscópio electrónico, modificando-se não só entre as diferentes localizações anatómicas, como também dentro de um mesmo osso. Um estudo de Lester J. Smith et al (38) mostrou que a nano-topografia dos es de titânio pode ser conseguida também por processos químicos, através da anodização e do ácido poli-láctico-co-glicólico (PLGA poly-lactic-co-glycolic acid) para melhorar a densidade dos osteoblastos, que por sua vez pode melhorar a performance do e. Esta aplicação da nano-topografia é hoje um paradigma no design de biomateriais com aplicações na indústria ortopédica e odontológica. Muito recentemente, em 2011, Renan de Barros et al mostraram num estudo in vitro que as superfícies de titânio quimicamente estruturadas podem apoiar a melhoria de deposição de osteopontina endógena a nível extracelular pelos osteoblastos. Trata-se de um achado que deve ser levado em linha de conta aquando da adopção de estratégias que pretendam biofuncionalizar as superfícies dos es com moléculas com capacidade de adesão celular (39). A interacção de factores intrínsecos e extrínsecos na região óssea lesada determina o caminho da diferenciação da fonte de células mesenquimais, controlando os monócitos, células gigantes do tipo corpo estranho, e células inflamatórias, do tecido conjuntivo estimulados por produtos de degradação da matriz, inviáveis para crescer e repovoar a área do e do osso descalcificado. Os macrófagos são mais numerosos do que qualquer outra forma celular e podem transferir actividade colagenolítica para o substrato, causando a dissolução da matriz. Por experiência clínica, é sabido que a maioria das falhas dos es surge no período crítico do tratamento, ou seja nas primeiras oito semanas depois da inserção do e. Isto sucede em virtude do modo lento da reparação óssea, tendendo, em consequência, a restringir a aplicação de carga imediata. O crescimento rápido da ologia e as inovações de técnicas mais agressivas de tratamento, mostram a existência de métodos alternativos cuja aplicação tende a reduzir o risco durante esta fase do tratamento. Segundo Yahyapour et al (40), o condicionamento ácido da superfície apresentou uma influência estimulante adicional quanto às taxas de aposição óssea. Outro aspecto interessante a favor do ataque ácido está relacionado com a contaminação do e. Este estudo sugere que a humidificação insuficiente pode influenciar no condicionamento inicial da superfície pelos componentes do sangue e afectar subsequentemente a quimiotaxia celular. CARACTERÍSTICAS Os nossos es Soft Tissue Level possuem uma conexão interna octogonal e são 100% compatíveis com a atual marca líder do mercado. O e possui uma secção de colar polido de 1,8mm para procedimentos clássicos de uma fase, optimizando o aspecto estético e o perfil de emergência. DIÂMETRO Ø 3.3mm - RN Regular Neck (Ø 4.8mm) Ø 4.1mm - RN Regular Neck (Ø 4.8mm) Ø 4.1mm - RNT Regular Neck (Ø 4.8mm)- Tapered Ø 4.8mm - WN Wide Neck (Ø 6.5mm) LONGITUDE De 8 a 14 mm segundo o diâmetro do e. Solicite informações sobre a nossa completa linha de es compatíveis. 105 TRI-CAM * ESTA PROMOÇÃO É VÁLIDA SOMENTE PARA NOVOS USUÁRIOS. NOVOS USUÁRIOS - COMPRE 2 E RECEBA 1 GRÁTIS!* internalhex octagon 95 externalhex 1,8MM DE COLAR PULIDO NOVIDADE! Made by: ACE Surgical Supply Co. U.S.A. Superfície tratada com jacto de areia (Al2O3) de grão grosso e ataque ácido a uma temperatura elevada obtendo assim uma rugosidade ideal para a osteointegração. Macro rugosidade mícrons Micro Rugosidade 2-4 mícrons Zona Norte Zona Centro Zona Sul Henry Schein Portugal, Lda. Rua de São José, 149, 4 Dto Lisboa, PORTUGAL acesurgical@henryschein.pt 25

5 Uma modificação no método SLA que altera a estrutura química da superfície transformando-a em superfície activa e hidrofílica, permite uma osseointegração mais rápida e aumenta a estabilidade reduzindo o tempo de fixação de 12 semanas para 2 a 4 semanas. Nesta nova técnica denominada de SLActive, a superfície do e é hidroxilada, uma mudança química que melhora as condições consideradas ideais para a adsorção directa das proteínas, promovendo a iniciação imediata da integração do e no sito ósseo. O SLActive é constituído por meio de um processo de produção onde a superfície do e é seca sob atmosfera de nitrogénio, e o e armazenado imerso em solução de NaCl isotónico (41). O SLActive foi desenvolvido para optimizar a estabilidade do e em menos tempo e reduzir o risco durante o tratamento no início crítico da ação. Ao fim de 8 semanas, as superfícies SLActive ou SLA não apresentaram diferenças aparentes quando ambas possuíam a mesma topografia, contudo foram observadas diferenças estatisticamente significativas com 2 ou 4 semanas de reparação; isto mostra que as alterações não foram consequência da topografia, mas provavelmente das alterações nas estruturas químicas. Desta forma pode-se inferir que a imersão de um e em solução isotónica parece proteger a sua superfície dos carbonatos e componentes orgânicos que ocorrem, naturalmente, preservando-a limpa e activa (42). A superfície SLA promoveu uma redução do período de reparação óssea nos pacientes, de três meses para seis semanas, em es colocados em osso de densidade regular (43) ; contudo, a superfície SLActive poderá no futuro oferecer uma redução ainda maior, se bem que ainda seja necessário proceder a novas pesquisas que elucidem o mecanismo da interação molecular. O formato, a textura rugosa, a composição e a energia livre da superfície do e (SPE) são factores importantes quando este interage com o tecido vivo limítrofe. A energia livre de superfície e a capacidade hidrofílica da superfície do e podem ser especialmente decisivas durante a adesão de proteínas e quimiotaxia das células (44). Desta forma, parece que o ataque ácido é indispensável para uma boa limpeza da superfície do e, como para a hidrofilia é a conservação em solução isotónica. Considerando o papel preponderante que as características da superfície do e têm na resposta na reparação, Baier et al (45) classificaram-nas em três categorias: textura (ou rugosidade), carga (ou potencial eléctrico) e química (normalmente descritos em valores de energia livre de superfície). Concluíram que o eventual grau de integração se correlaciona positivamente com a deposição daquilo que nomearam de filme condicionador glicoproteico que, por sua vez, depende de dois factores: da textura (com a sua propriedade de imbricamento celular), e da energia de superfície (com a sua propriedade de adsorção molecular - wettability ). A adsorção proteica ocorre rapidamente, com a formação de uma camada de 2 a 5 nm, no primeiro minuto após o contato com sangue. Como regra geral, as células não aderem directamente às superfícies dos materiais, mas sim à camada glicoproteica extracelular que está adsorvida na superfície do e (46). Embora exista um contínuo debate sobre a natureza de uma adequada adesão ao e, não existe dúvida que num determinado estágio às células são atraídas e aderem ao e para formar o tecido de integração. A adesão de células à superfície do e é um assunto complexo pois existem três distintos tipos de células envolvidas: epitélio, tecido conjuntivo e tecido ósseo. Carter (47) sugeriu mesmo o termo haptotaxis para descrever uma hipótese para o movimento direccional das células, envolvendo a mobilidade que ocorre como resultado da variação do grau de certas características adesivas no substrato. Mais recentemente, compreendeu-se também o papel desempenhado pelas cargas e campos eléctricos existentes entre as superfícies nanorrugosas e o osso, como factores que também explicam o facto das superfícies nanorrugosas dos es de titânio apresentarem uma adesão e progressão de osteoblastos mais eficiente (48). Contudo, continua a ser mal conhecido o papel desempenhado pela topografia da nanosuperfície nos eventos moleculares que ocorrem nas fases precoces da osteointegração. Assim como a selecção de e de maior diâmetro diminui a tensão transmitida ao osso na interface com o e, devido ao aumento da área de contato ósseo, o raciocínio contrário também é verdadeiro. A escolha de um e de menor diâmetro (3,25 mm ou 3,3 mm), deve ser feita de forma criteriosa, evitando o seu uso em áreas submetidas a grande esforço mastigatório. Deve-se considerar que a grande percentagem de falhas dos es não é devida a problemas de osteointegração, mas sim de sobrecarga oclusal. 4 CONCLUSÕES Em face das inferências observadas na exposição teórica deste trabalho, pode-se concluir que nanoestruturação da superfície dos es é um factor importante para a escolha do e: aumenta a área de osseointegração no contacto osso-e ao encorajar e dirigir a direcção a adesão celular à superfície do e. O jateamento da superfície promove macrorrugosidade na textura do e, ao passo que o ataque ácido também elimina ainda a contaminação e o estado hidrofóbico da superfície, permitindo uma melhor adsorção das proteínas. A conservação da hidrofilia na superfície do e depende de seu armazenamento em solução isotónica, o que evita a contaminação com a atmosfera. Independentemente da sua composição química, a presença de nanoestruturas resulta num significativo aumento do contato entre a estrutura óssea e o e. O próximo passo parece ser determinar o tamanho e a distribuição ideal das nanoestruturas na superfície para melhorar a resposta óssea. É possível obter diferentes configurações de nanoestruturas com os métodos actualmente disponíveis para alcançar a resposta óssea desejada, no entanto, a resposta óssea na interface osso-e é dependente do factor tempo, e esta característica representa um desafio extra para o desenho da superfície ideal para es osseointegráveis. Contudo, parece certo que à luz das mais recentes investigações, a osteointegração ocorre em todos os tipos de es com as superfícies tratadas com nanoestruturas, sem que com isso pareça existir uma maior relevância de uns face aos outros em termos clínicos (49). A superfície deve funcionar adequadamente nos momentos iniciais do processo inflamatório até muitos anos mais tarde, suportando as forças dinâmicas de mastigação. Ou seja, a superfície deve atrair as biomoléculas adequadas para a resposta óssea e ao mesmo tempo permitir a transmissão adequada da tensão na interface e/osso por vários anos. Futuros trabalhos deverão verificar os resultados a longo prazo dos es osseointegrados modificados com a técnica da adição, assegurando a integridade da interface osso-e que irá, por seu turno, determinar o sucesso da reabilitação. n Referências Bibliográficas 1. Branemark PI, Vital microscopy of bone marrow in rabbit. Scand J Clin Lab Invest. 1959; 11(Suppl. 38): Wennerberg A, Albrektsson T. On surfaces: a review of current knowledge and opinions. Int J Oral Maxillofac Implants. 2010;25: Cochran DL, Schenk RK, Lussi A, Higginbottom FL, Buser D. Bone response to unloaded and loaded titanium s with a sandblasted and acidetched surface: a histometric study in the canine mandible. J Biomed Mater Res. 1998;40:1 11; Wennerberg A, Albrektsson T, Andersson B, Krol JJ. A histomorphometric and removal torque study of screw-shaped titanium s with three different surface topographies. Clin Oral Implants Res. 1995;6:24-30; Wennerberg A, Hallgren C, Johansson C, Danelli S. A histomorphometric evaluation of screw-shaped s each prepared with two surface roughnesses. Clin Oral Implants Res. 1998;9:11-9; Buser D, Schenk RK, Steinemann S, Fiorellini JP, Fox CH, Stich H. Influence of surface characteristics on bone integration of titaniums. A histomorphometric study in miniature pigs. J Biomed Mater Res. 1991;25: ; Gotfredsen K, Wennerberg A, Johansson C, Skovgaard LT, Hjorting-Hansen E. Anchorage of TiO2-blasted, HA-coated, and machined s: an experimental study with rabbits. J Biomed Mater Res. 1995;29: Webster TJ, Siegel RW, Bizios R. Osteoblast adhesion on nanophase ceramics. Biomaterials. 1999;20(13):1221-7; Webster TJ, Ergun C, Doremus RH, Siegel RW, Bizios R. Enhanced functions of osteoblasts on nanophase ceramics. Biomaterials. 2000;21(17): ; Webster TJ, Ejiofor JU. Increased osteoblast adhesion on nanophase metals: Ti, Ti6Al4V, and CoCrMo. Biomaterials. 2004;25(19):

6 Referências Bibliográficas (continuação) 5. Hermida et al. An in vivo evaluation of bone response to three surfaces using a rabbit intramedullary rod model. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 2010; 5: Price RL, Gutwein LG, Kaledin L, Tepper F, Webster TJ. Osteoblast function on nanophase alumina materials: Influence of chemistry, phase, and topography. J Biomed Mater Res. 2003;67(4): ; Price RL, Haberstroh KM, Webster TJ. Enhanced functions of osteoblasts on nanostructured surfaces of carbon and alumina. Med Biol Eng Comput. 2003;41(3):372-5; Webster TJ, Siegel RW, Bizios R. Osteoblast adhesion on nanophase ceramics. Biomaterials. 1999;20(13):1221-7; Webster TJ, Ergun C, Doremus RH, Siegel RW, Bizios R. Enhanced functions of osteoblasts on nanophase ceramics. Biomaterials. 2000;21(17): ; Webster TJ, Schadler LS, Siegel RW, Bizios R. Mechanisms of enhanced osteoblast adhesion on nanophase alumina involve vitronectin. Tissue Eng 2001;7(3): ; Webster TJ, Ergun C, Doremus RH, Siegel RW, Bizios R. Specific proteins mediate enhanced osteoblast adhesion on nanophase ceramics. J Biomed Mater Res. 2000;51(3): Webster TJ, Ergun C, Doremus RH, Siegel RW, Bizios R. Enhanced functions of osteoblasts on nanophase ceramics. Biomaterials. 2000;21(17): Albrektsson T, Wennerberg A. Oral surfaces: Part 1-review focusing on topographic and chemical properties of different surfaces and in vivo responses to them. Int J Prosthodont. 2004;17(5): Buser D, Broggini N, Wieland M, et al. Enhanced bone apposition to a chemically modified SLA titanium surface. J Dent Res 2004;83(7):529-33; Ellingsen JE, Johansson CB, Wennerberg A, Holmen A. Improved retention and bone-tolmplant contact with fluoride-modified titanium s. Int J Oral Maxillofac Implants. 2004;19(5): Novaes AB et al. Influence of Implant Surfaces on Osseointegration. Braz Dent J. 2010; 21(6): Balasundaram G, Webster TJ. Nanotechnology and biomaterials for orthopedic medical applications. Nanomedicine (Lond) 2006;1: Johansson CB, Gretzer C, Jimbo R, Mattisson I, Ahlberg E. Enhanced integration with hierarchically structured s: a pilot study in rabbits. Clin Oral Implants Res. 2012;23: Stout K-J SP, Dong WP, Mainsah E, Luo N, Mathia T, Zahouani H. The development of methods for characterization of roughness in three dimensions. EUR EN of commission of the European Communities, University of Birmingham. Birmingham; Meirelles L, Melin L, Peltola T, Kjellin P, Kangasniemi I, Currie F, Andersson M, Albrektsson T, Wennerberg A. Effect of hydroxyapatite and titania nanostructures on early in vivo boné response. Clin Implant Dent Relat Res. 2008;10(4): Meirelles L. On nano size structures for enhanced early bone formation [PhD]. Gothenburg: Gothenburg University; Disponível em: < Fröjd et al. Effect of nanoporous TiO2 coating and anodized Ca2+ modification of titanium surfaces on early microbial biofilm formation. BMC Oral Health 2011; 11: Albrektsson T, Wennerberg A. Oral surfaces: Part 1--review focusing on topographic and chemical properties of different surfaces and in vivo responses to them. Int J Prosthodont 2004;17(5): Meirelles L. On nano size structures for enhanced early bone formation [PhD]. Gothenburg: Gothenburg University; Disponível em: < handle/2077/4736>. 19. Bloebaum RD, Beeks D, Dorr LD, Savory CG, DuPont JA, Hofmann AA. Complications with hydroxyapatite particulate separation in total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 1994(298):19-26; Bloebaum RD, Zou L, Bachus KN, Shea KG, Hofmann AA, Dunn HK. Analysis of particles in acetabular components from patients with osteolysis. Clin Orthop Relat Res. 1997; May (338):109-18; Albrektsson T. Hydroxyapatite-coated s: a case against their use. J Oral Maxillofac Surg. 1998;56(11): Orsini G, Piattelli M, Scarano A, Petrone G, Kenealy J, Piattelli A et al. Randomized, controlled histologic and histomorphometric evaluation of s with nanometer-scale calcium phosphate added to the dual acid-etched surface in the human posterior maxilla. J Periodontol 2007;78(2): ; Goene RJ, Testori T, Trisi P. Influence of a nanometerscale surface enhancement on de novo bone formation on titanium s: a histomorphometric study in human maxillae. Int J Periodontics Restorative Dent. 2007;27(3): Mendes VC, Moineddin R, Davies JE. The effect of discrete calcium phosphate nanocrystals on bone-bonding to titanium surfaces. Biomaterials. 2007;28(32): Vignoletti F, Johansson C, Albrektsson T, De Sanctis M, San Roman F, Sanz M. Early healing of s placed into fresh extraction sockets: an experimental study in the beagle dog. De novo bone formation. J Clin Periodontol 2009;36(3): Lavenus S, Louarn G, Layrolle P. Nanotechnology and Dental Implants. International Journal of Biomaterials Volume 2010, Article ID , 9 pages. 24. Thalji G, et al, Comparative molecular assessment of early osseointegration in -adherent cells, Bone (2012), bone Lautenschlager EP, Monaghan P. Titanium and titanium alloys as dental materials. Int Dent J (Guildford). 1993;43(1): Fröjd et al. Effect of nanoporous TiO2 coating and anodized Ca2+ modification of titanium surfaces on early microbial biofilm formation. BMC Oral Health. 2011, 11:8. Linder L, Albrektsson T, Branemark PI, et al. Electron microscopic analysis of the bone-titanium interface. Acta Orthop Scand 1983;54(1): Le Guehennec L, Soueidan A, Layrolle P, Amouriq Y. Surface treatments of titanium dental s for rapid osseointegration. Dent Mater. 2007;23(7): Lee JH, Frias V. Lee KW, Wright RF. Effect of size and shape on success rates: a literature review. J Prosthet Dent. 2005; 94(4): Aaalam AA, Nowzari H, Clinical evaluation of dental s with surfaces roughened by anodic oxidation, dual acid-etched s, and machined s. Int J Oral Maxillofac Implants. 2005; 20(5):

7 Referências Bibliográficas (continuação) 29. Albrektsson T, Jacobsson, M. Bone-metal interface in osseointegration. J Prosthet Dent. 1987;57(5): Buser D, Schenk RK, Steinemann S, Fiorellini JP, Fox CH, Stich H. Influence of surface characteristics on bone integration of titanium s. A histomorphometric study in miniature pigs. J Biomed Mater Res. 1991;25 (7): ; Pilliar RM. Porous surfaced endosseous dental s: fixation by bone ingrowth.univ Tor Dent J. 1988;1(2): Mendonca G, Mendonca DB, Aragao FJ, Cooper LF. Advancing dental surface technology from micron- to nanotopography. Biomaterials. 2008;29: Li Y, Zou S, Wang D, Feng G, Bao C, Hu J. The effect of hydrofluoric acid treatment on titanium osseointegration in ovariectomized rats. Biomaterials. 2010;31: ; Monjo M, Lamolle SF, Lyngstadaas SP, Ronold HJ, Ellingsen JE. In vivo expression of osteogenic markers and bone mineral density at the surface of fluoridemodified titanium s. Biomaterials. 2008;29: ; Ballo A, Agheli H, Lausmaa J, Thomsen P, Petronis S. Nanostructured model s for in vivo studies: influence of well-defined nanotopography on de novo bone formation on titanium s. Int J Nanomedicine. 2011;6: ; Kubo K, Tsukimura N, Iwasa F, Ueno T, Saruwatari L, Aita H, et al. Cellular behavior on TiO2 nanonodular structures in a micro-to-nanoscale hierarchy model. Biomaterials. 2009;30: ; Mendonca G, Mendonca DB, Simoes LG, Araujo AL, Leite ER, Duarte WR, et al. Nanostructured alumina-coated surface: effect on osteoblastrelated gene expression and bone-to- contact in vivo. Int J Oral Maxillofac Implants. 2009;24:205-15; Meirelles L, Arvidsson A, Andersson M, Kjellin P, Albrektsson T, Wennerberg A. Nano hydroxyapatite structures influence early bone formation. J Biomed Mater Res A. 2008;87: Monjo M, Lamolle SF, Lyngstadaas SP, Ronold HJ, Ellingsen JE. In vivo expression of osteogenic markers and bone mineral density at the surface of fluoride modified titanium s. Biomaterials. 2008;29: ; Mendonca G, Mendonca DB, Simoes LG, Araujo AL, Leite ER, Duarte WR, et al. The effects of surface nanoscale features on osteoblast-specific gene expression. Biomaterials. 2009;30: ; de Oliveira PT, Nanci A. Nanotexturing of titanium-based surfaces upregulates expression of bone sialoprotein and osteopontin by cultured osteogenic cells. Biomaterials. 2004;25: Mendonça G, Mendonça DBS, Simões LGP, Araújo AL, Golin AL, Duarte WR, Cooper LF, Aragão FJL. Effect of Nanostructured Implant Surfaces on Osteoblast Related Gene Expression and Bone-Implant Contact In Vivo Rev Odontol Bras Central. 2010;19 (50): Narai S, Nagahata S. Effects of alendronate on the removal torque of s in rats with induced osteoporosis. Int J Oral Maxillofac Implants. 2003;18(2): Wieland M, Sittig C, Brunette DM, Textor M, Spencer ND. Measurement and evaluation of the chemical composition and topography of titanium surfaces. In: Davies JE, ed. Bone engineering. Toronto, Canada; p Simpson J, Snétivy D. La superfície SLA de ITI Straumann. Waldenburg, Switzerland: Institut Straumann AG; Smith LJ et al. Increased osteoblast cell density on nanostructured PLGAcoated nanostructured titanium for orthopedic applications. International Journal of Nanomedicine. 2007;2(3) Barros R, Bueno L, et al. Oxidative Nanopatterning of Titanium Surfaces Promotes Production and Extracellular Accumulation of Osteopontin. Braz Dent J. 2011; 22(3): Yahyapour N, Eriksson C, Malmberg P, Nygren H. Thrombin, kallikrein and complement C5b-9 adsorption on hydrophilic and hydrophobic titanium and glass after short time exposure to whole blood. Biomaterials. 2004;25(16): Rupp F, Scheideler L, Olshanska N, De Wild M, Wieland M, Geis-Gerstorfer J. Enhancing surface free energy and hydrophilicity through chemical modification of microstructured titanium surfaces. Biomed Mater Res A. 2006;76(2): Steinemann SG. Titanium the material of choice? Periodontol ;17(7): Roccuzzo M, Bunino M, Prioglio F, Bianchi SD. Early loading of sandblasted and acidetched (SLA) s: a prospective split-mouth comparative study. Clin Oral Implants Res. 2001;12: Cochran DL, Buser D, ten Bruggenkate CM, Weigart D, Taylor TM, Bernard JP et al. The use of reduced healing times on ITI s with a sandblasted and acid-etched (SLA) surface: early results from clinical trial on ITI SLA s. Clin Oral Implants Res. 2002;13: Bornstein MM, Lussi A, Schmid B, Belser UC, Buser D. Early loading of titanium s with a sandblasted and acid-etched (SLA) surface. 3-year results of a prospective study in partially edentulous patients. Int J Oral Maxillofac Implants. 2003;18: Rupp F, Scheideler L, Olshanska N, De Wild M, Wieland M, Geis-Gerstorfer J. Enhancing surface free energy and hydrophilicity through chemical modification of microstructured titanium surfaces. Biomed Mater Res A. 2006;76 (2): Baier RE, Meyer AE. Implant surface preparation. Int J Oral Maxillofac Implants. 1988;3: Brunette DM. The effects of surface topography on the behavior of cells. Int J Oral Maxillofac Implants. 1988;3: Carter SB. Haptotaxis and the Mechanism of Cell Motility. Nature. 1967;213(5073): Gongadze, et al. Adhesion of osteoblasts to a nanorough titanium surfasse. International Journal of Nanomedicine. 2011: Pak, Hyun-Soon, et al. A histomorphometric study of dental s with different surface characteristics. J Adv Prosthodont. 2010;2: