Modificação de superfícies: mergulhando fundo na osseointegração

Modificação de superfícies: mergulhando fundo na osseointegração

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A indústria aprimora a superfície dos implantes em busca de uma osseointegração mais rápida e fixações mais robustas em situações clínicas desfavoráveis.

Como sabemos, o sucesso de um trabalho de reabilitação oral está ligado a inúmeros fatores. No entanto, quando falamos em ancoragem de próteses sobre implantes, estamos tratando necessariamente de osseointegração. E, como se sabe, esse fenômeno bioquímico é determinado pelo nível de contato direto entre o implante e o tecido ósseo do paciente onde a peça de titânio está instalada. Nesse contexto, a superfície do implante desempenha um papel crítico na promoção da osseointegração e isso explica por que a indústria tem investido tanta energia no desenvolvimento de tecnologias para esse fim. É por isso que, ao escolher um sistema de implante, o profissional deverá se informar sobre os tratamentos embutidos em cada modelo e o que os pesquisadores já disseram a esse respeito.

Na maior parte dos casos, as propriedades do titânio comercialmente puro já são suficientes para garantir algum tipo de adesão ao osso, como foi possível constatar nos experimentos do Prof. P-I Brånemark que resultaram na descoberta da osseointegração. Nos anos 1980, inclusive, os modelos possuíam sua superfície aparentemente lisa, passando apenas pela usinagem simples em sua produção. Hoje sabemos que mesmo esses modelos já possuíam microrranhuras superficiais de 0,53 μm a 0,96 μm que contribuem significativamente no processo de adesão celular e produção de matriz proteica.

As empresas passaram a procurar formas de oferecer uma fixação mais robusta em situações clínicas desfavoráveis, como pacientes com problemas sistêmicos e menor densidade ou disponibilidade óssea. Outra preocupação era buscar formas de acelerar a osseointegração. Assim, os pesquisadores começaram a experimentar diferentes técnicas para modificar a topografia da superfície do implante, de maneira que as células de tecido ósseo, que vão se formar após a instalação do implante, possam colonizar os orifícios escavados no titânio e, posteriormente, se solidifiquem. Além da busca pela rugosidade ideal na superfície do implante – em escala macro, micro ou nanométrica –, outras propriedades da superfície podem favorecer a velocidade de osseointegração, tais como: molhabilidade, carga de superfície e composição química.

Embora existam indicadores objetivos para avaliar a osseointegração alcançada em determinadas situações, como os índices BIC (bone-implant-contact), Bafo (bone area fraction occupied) e, eventualmente, ISQ (implant stability quotient), não cabe aqui uma análise isolada da eficiência das superfícies adotadas em cada modelo, mesmo porque a eficiência de um implante é o resultado de um conjunto de variáveis combinadas e não apenas de sua superfície. Assim, para contribuir na discussão sobre as superfícies e seu papel na osseointegração, apresentamos um panorama das técnicas mais usadas pela indústria atualmente.

As mais procuradas

Em relação à topografia da superfície, existem inúmeros processos adotados pela indústria que serão incorporados em seus diferentes modelos. A texturização da superfície do implante pode ser feita, por exemplo, pelo jateamento de partículas, como silício, óxido de alumínio e óxido de titânio, buscando o desgaste da camada superficial do corpo do implante, formando uma rugosidade que pode variar entre 1,20 μm e 2,20 μm, dependendo do tamanho das partículas, do tempo e da pressão do disparador. Não deve haver adesão de partículas ao implante, essas servem apenas para criar irregularidades.

O ataque ácido, por sua vez, também é um conhecido método de texturização dos implantes, proporcionando uma rugosidade média que vai variar conforme a concentração de ácido, o tempo e a temperatura do processamento. O ácido sulfúrico e o ácido hidroclorídrico são os mais utilizados, sendo possível também a realização do duplo ataque, sequenciando a aplicação das duas substâncias. Além disso, existem marcas comerciais que combinam as técnicas de jateamento de partículas e ataque ácido no mesmo implante para obter uma topografia com rugosidades mistas em diferentes escalas.

Uma estratégia diferente para obter alterações topográficas é o processo de adição, como nos casos de aplicação de uma camada de spray de plasma com partículas de titânio sobre o corpo do implante. Também existem modelos que utilizam o spray de plasma com partículas de hidroxiapatita, com a vantagem de poder desfrutar de suas propriedades bioquímicas de estímulo na formação óssea.

Abrindo fronteiras

A modificação por feixe de laser também é uma opção para estabelecer a rugosidade da superfície por meio de seu desgaste. É um tratamento considerado limpo por não interagir com nenhum material externo durante o processamento industrial, com a possibilidade de criar ranhuras orientadas e regulares em pontos definidos da superfície. O tamanho das rugosidades também pode ser controlado.

Além de todas as técnicas citadas anteriormente de modificação da superfície no momento de sua fabricação, outro procedimento que vem sendo adotado para potencializar e acelerar a osseointegração em casos adversos é a mudança no armazenamento do implante. Ao final do processo de esterilização, ao invés de manter o implante na embalagem tradicional – hermeticamente fechada para protegê-lo de impurezas –, alguns fabricantes mantêm o implante imerso em uma solução líquida de cloreto de sódio com o objetivo de facilitar a adsorção de proteínas.

Além de todas essas técnicas que promovem alterações macrométricas e micrométricas na superfície, também existem outras iniciativas que podem promover a formação de poros de escala nanométrica. A superfície nanotexturizada pode ser obtida através do processo eletroquímico de anodização, que consiste no aumento controlado da camada de óxido de titânio ao redor do implante. Com o aumento dessa camada de óxido de titânio, a expectativa é que esse tipo de topografia favoreça a retenção de líquidos. Uma vez que o processo eletroquímico é realizado corretamente, acredita-se que a camada extra de óxido de titânio formada ao redor do implante permaneça com uma forte aderência e resistência mecânica, o que indica risco reduzido de liberação de partículas durante a inserção do implante.

Ainda tratando de mudanças em escala nanométrica, os fabricantes já oferecem comercialmente implantes desenvolvidos a partir das chamadas superfícies biomiméticas. Elas agregam moléculas de substâncias preparadas para desempenhar funções específicas ao entrar em contato com o tecido humano. Podemos citar como exemplo a adição de cálcio, magnésio e flúor, para que atuem como catalisadores ou coadjuvantes de algum processo químico desejado.

Nos estudos mais contemporâneos, o uso de biomateriais para fornecer liberação prolongada de agentes bioativos (por exemplo, drogas de pequenas moléculas e proteínas terapêuticas) da superfície do implante é uma modalidade promissora para alcançar resultados melhores. Como exemplo, podemos citar a modificação da superfície assistida por polidopamina (PDA), que ganhou atenção nos últimos anos por suas propriedades antimicrobianas e bioadesivas, podendo ser empregada como um modificador de superfície para melhorar as propriedades interfaciais dos implantes.

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