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Avaliação biomecânica de um tratamento de superfície à base
de biocerâmica absorvível: estudo em cães
Biochemical evaluation of an absorbable bioceramic based surface treatment: a study
in dogs
Rodrigo GRANATO1, Charles MARIN2, Ariel LENHARO3, Sérgio Ricardo de OLIVEIRA4, Cirilo LIMA5, Marcelo SUZUKI6,
Paulo Guilherme COELHO7
RESUMO
O objetivo deste estudo foi avaliar a fixação biomecânica de
superfície de implante tratada com biocerâmica absorvível
e ataque ácido (NanossTM - experimento) comparando com
uma superfície tratada por duplo ataque ácido (controle) em
cães. Métodos: o modelo animal compreendeu a instalação
de 24 implantes na porção proximal da tíbia de 6 cães (12
por superfície, 2 por membro), que permaneceram por 2 e
4 semanas de experimentação in vivo. Após a eutanásia os
espécimes foram destinados ao teste biomecânico (torque
para fratura interfacial). ANOVA com 95% de intervalo
de confiança e o teste Tukey para comparações múltiplas
foram utilizados. Foi encontrada diferença significativa nos
valores do teste biomecânico entre os grupos NanossTM
(p < 0,03) e controle. Conclusão: de acordo com o teste
biomecânico, os períodos iniciais da osseointegração foram
afetados positivamente pela superfície NanossTM, quando
comparados ao grupo controle.
ABSTRACT
The objective of this study was to analyses the biomechanical
fixation of a bioceramic grit-blasted and acid-etched surface
(NanossTM, test), versus a dual acid-etched implant surface
(control) in a dog model. Methods: the animal model comprised
the placement of 24 implants along the proximal tibiae of 6
dogs (12 per surface, 2 per limb), which remained for 2 and
4 weeks implantation time. After euthanization specimens
were biomechanically tested (torque to facial fracture).
ANOVA at 95% level of confidence and Tukey post-hoc test
was utilized for multiple comparisons. Results: Significantly
higher removal torque was observed for the NanossTM group
compared to control one (p < 0.03). Conclusion: according
to the biomechanical results, early biomechanical fixation was
positively affected by the NanossTM surface compared to the
dual-acid etched surface.
Key
words:
Biomechanics.
Osseointegration.
Dental
implants.
Palavras-chave: Osseointegração. Implantes dentários.
Biomecânica.
Endereço para correspondência:
Rodrigo Granato
Rua Tenente Silveira, 293 - Sala 1001
Centro
88010-301 - Florianópolis - Santa Catarina - Brasil
E-mail: [email protected]
Recebido: 15/04/2009
Aceito: 29/05/2009
1. Doutorando em Implantodontia, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC, Brasil.
2. Doutorando em Odontologia (Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial), Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil.
3. Doutor em Implantodontia. Diretor, presidente e professor, INEPO - Instituto Nacional de Experimentos e Pesquisas Odontológicas, São Paulo, SP, Brasil.
4. Doutor em Odontologia (Periodontia). Pesquisador do Departamento de Periodontia e Implantodontia, Instituto de Pesquisa e Ensino em Saúde, Uberlândia, MG, Brasil.
5. Doutorado em Técnica Operatória e Cirurgia Experimental. Professor Associado do Departamento de Medicina Veterinária, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia,
MG, Brasil.
6. Professor Assistente do Departamento de Prótese, Tufts University School of Dental Medicine, Boston, MA, Estados Unidos.
7. Departamento de Biomateriais e Biomimética, New York University, New York, NY, Estados Unidos.
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ARTIGOS CIENTÍFICOS
Granato R, Marin C, Lenharo A, Oliveira SR de, Lima C, Suzuki M, Coelho PG
INTRODUÇÃO
As alterações de superfície dos implantes dentários foram
um dos tópicos mais estudados recentemente, uma vez que
esta é a primeira parte do implante a entrar em conato
com o tecido ósseo2-3,18. Tais alterações têm por objetivo
melhorar a biocompatibilidade e a osseocondutividade
ao longo do implante1,6,8. Os diversos tipos de tratamento
de superfície hoje disponíveis mostraram-se eficientes ao
aumentar a resposta do organismo aos implantes, resultando
em melhores taxas de contato osso/implante e melhores
propriedades biomecânicas ósseas mesmo nos períodos
iniciais da osseointegração2-3,10,12,15,20-23.
As mudanças na textura e composição química das
superfícies são as alterações mais utilizadas, e têm mostrado
resultados promissores2-3. As microtexturizações das superfícies
apresentam médias de rugosidade (Ra) variando entre 0.5 e
2.0 µm. A resposta do tecido ósseo adjacente aos implantes
frente a esta alteração de superfície é implementada quando
comparadas a implantes lisos2-3.
Além da rugosidade de superfície, as modificações
químicas, tais como o uso de recobrimentos biocerâmicos à
base de Cálcio(Ca) e Fósforo(P) têm se mostrado eficientes na
melhora da resposta biológica aos implantes. Estudos clínicos e
laboratoriais indicam que implantes recobertos com biocerâmicas
6 (normalmente através de Plasma Spray de Hidroxiapatita
(PSHA)14,16-17 apresentam altos graus de osteocondutividade
e fixação nos estágios iniciais da osseointegração quando
comparados aos implantes sem recobrimento12,21,27. Entretanto
estes recobrimentos podem ser parcialmente dissolvidos
ou reabsorvidos devido às variações em sua composição e
espessura12,21. Outro ponto fraco seria a união entre a superfície
metálica do implante, a camada de óxido de titânio e o
recobrimento biocerâmico, resultando em possíveis falhas de
adesividade entre os materiais14.
Na tentativa de melhorar a resposta biológica e evitar
as falhas mecânicas encontradas com os recobrimentos de
PSHA, as biocerâmicas estão sendo utilizadas em escalas cada
vez menores, através de novas técnicas da engenharia de
materiais10,21-23. A literatura ainda é esparsa com relação ao uso
de biocerâmicas em escala nanométrica, porém os resultados
estão se mostrando promissores11,14,23.
O objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a fixação
biomecânica de implantes dentários que apresentavam uma
superfície jateada com biocerâmica absorvível em escala
nanométrica/ataque ácido seletivo (NanossTM) contra uma
superfície controle tratada por duplo ataque ácido (DAA), nos
momentos iniciais do processo de osseointegração em cães.
A hipótese é que os implantes tratados com biocerâmica
apresentem melhores propriedades biomecânicas, mesmo em
curtos períodos de experimentação in vivo.
MATERIAL E MÉTODOS
MATERIAL
Neste estudo foram utilizados implantes cilíndrico rosqueáveis
fabricados em Ti grau 5 (TryonTM, SIN - Sistema de Implante,
São Paulo, SP, Brasil) com dois tipos distintos de tratamento de
superfície. O primeiro grupo (n = 12) apresentava um tratamento
à base de duplo ataque ácido (controle), o segundo grupo (n =
12) recebeu um jateamento com biocerâmica absorvível/ataque
ácido seletivo (experimento, NanossTM, SIN - Sistema de Implante,
São Paulo, SP, Brasil) sobre uma superfície previamente tratada
por DAA. Os implantes apresentavam 4,1 mm de diâmetro e 13
mm de comprimento.
A Figura 1 ilustra em microscopia eletrônica de varredura os
detalhes das duas superfícies avaliadas.
Figura 1 - Microscopia eletrônica de varredura evidenciando
uma maior texturização para a superfície NanossTM.
MÉTODOS
Após aprovação do Comitê de Ética e Pesquisa em
Animais da Universidade Federal de Santa Catarina, seis
cães de raça indefinida, machos, adultos foram selecionados
e mantidos em observação por um período de 15 dias antes
do início dos procedimentos.
O local de eleição para a instalação dos implantes foi a porção
proximal da tíbia, e dois implantes foram instalados por membro
(4 por animal). Na tíbia direita os implantes permaneceram por
um período de 4 semanas, enquanto na tíbia esquerda o período
foi de 2 semanas. Os implantes foram instalados de forma
alternada (controle/experimento) no sentido proximal/distal ao
longo dos 6 cães. A distribuição quanto aos animais, período
in vivo e tipo de superfície resultou em um número igual de
implantes por grupo (n = 6).
Os procedimentos cirúrgicos foram realizados sob
anestesia geral.
Previamente à anestesia foi realizada a aplicação
intramuscular de maleato de acepromazina (0,2 mg/kg),
diazepam (0,5 mg/kg), e fentanil (4 mg/kg). A indução anestésica
foi realizada com cloridrato de ketamina (3 mg/kg), e a anestesia
geral mantida por via inalatória por halotano (1 a 2%).
O sítio cirúrgico foi inicialmente preparado com tricotomia
e aplicação de solução antisséptica a base de iodo. Realizou-se
então uma incisão através da pele de aproximadamente 5 cm de
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comprimento até alcançar o periósteo em profundidade e com
o auxílio de descoladores. O mesmo foi elevado até a completa
exposição do osso na porção medial da tíbia. Perfurações
padronizadas foram realizadas com brocas sequenciais até um
diâmetro de 3 mm, de acordo com as orientações do fabricante,
a 1.200 rpm sob abundante irrigação com soro fisiológico 0,9%.
Os implantes foram instalados mantendo uma distância mínima
entre eles de 1 cm.
Para coaptação das bordas da ferida, foram utilizadas
suturas simples por planos. O periósteo foi suturado com Vicryl®
4-0 (Ethicon - Johnson & Johnson, San Angelo, TX, Estados
Unidos) e a pele com nylon 4-0 (Shalon Fios Cirúrgicos Ltda.,
Goiânia, GO, Brasil).
Após as cirurgia foram administrados antibiótico e antiinflamatório na dose de penicilina benzatina (20.000 UI/
kg) IM e cetoprofeno 1% (1 ml/5 kg) intramuscular, por 48
horas pós-operatórias. A eutanásia foi realizada por overdose
anestésica, com as mesmas medicações citadas anteriormente.
Com o auxílio de serra manual, o terço superior da tíbia foi
removido e realizada a dissecção para remoção de todo o
tecido mole adjacente.
Os espécimes obtidos foram destinados ao teste mecânico
de torque até fratura interfacial (remoção ao torque até que
uma queda da resistência de 10% seja identificada). Esta
manobra visa à manutenção da arquitetura óssea ao redor dos
implantes mesmo após a avaliação biomecânica, permitindo
avaliações histológicas posteriores. A tíbia com os implantes foi
adaptada a um sistema servoelétrico de torque equipado com
célula de carga de 2000 N.cm (Test Resources, Minneapolis,
MN, EUA). Uma peça especialmente desenhada foi adaptada à
conexão externa de cada implante e o bloco foi cuidadosamente
posicionado para evitar desalinhamento durante a realização do
teste (Figura 2).
uma curva de torque/deslocamento foi registrada para cada
espécime. O teste ANOVA com 95% de intervalo de confiança
e o teste Tukey para comparações múltiplas foram utilizados
para análise estatística.
RESULTADOS
Os procedimentos cirúrgicos e o período pós-operatório
seguiram-se livre de complicações sem sinais de infecção ou
outras intercorrências relevantes.
Após a eutanásia os implantes foram inspecionados
manualmente, e uma vez determinada a estabilidade de todos
os implantes, estes foram destinados para o teste de torque. O
teste ANOVA mostrou significativamente valores de torque de
remoção mais altos para o grupo NanossTM quando comparados
ao grupo controle (p < 0.03) (Figura 3).
Figura 3 - Aumento significante nos valores da avaliação
biomecânica para a superfície NanossTM em 2 e 4 semanas de
experimentação in vivo.
DISCUSSÃO
Figura 2 - Peça com os implantes adaptada ao sistema
servoelétrico para torque até a fratura interfacial.
Os implantes foram submetidos ao torque no sentido
anti-horário na razão de aproximadamente 0,196 rad/min e
28
O objetivo deste estudo foi avaliar, em um modelo animal,
os efeitos na fixação biomecânica de implantes osseointegráveis
tratados pela incorporação de uma biocerâmica à base de Ca e
F em sua superfície. Os testes de torque para fratura interfacial
demonstraram valores superiores para a superfície testada
comparando-se à superfície controle.
O termo osseointegração tem sido definido como o “íntimo
contato osso/implante observado através de microscopia
óptica”2-3. Baseado neste conceito, vários autores têm
demonstrado sucesso clínico acima de 90% em estudos com
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ARTIGOS CIENTÍFICOS
Granato R, Marin C, Lenharo A, Oliveira SR de, Lima C, Suzuki M, Coelho PG
controles de longo prazo e a utilização de implantes lisos7,13. Nas
últimas duas décadas, com o intuito de melhorar a velocidade
de reparo frente aos biomateriais, o principal foco das pesquisas
tem sido o macro e micro desenho de implantes dentários.
Entres estas alterações, as modificações de superfície têm sido o
parâmetro mais estudado, visto que esta é a porção do implante
que interage diretamente com o tecido ósseo adjacente5,8,13,20.
Estudos demonstram que o aumento da microrrugosidade do
implante, independentemente da técnica de confecção, resulta
em melhora da resposta biológica e da fixação biomecânica
quando comparadas aos implantes lisos2-3. Os maiores valores
de fixação biomecânica dos implantes com superfícies rugosas
em relação aos implantes lisos poderiam ser atribuídos apenas
ao maior embricamento mecânico do osso ao substrato metálico.
Entretanto, um estudo usando nanoidentação constatou que as
propriedades mecânicas dos osso formado junto à superfícies
microtexturizadas (duplo ataque ácido ex. Ra entre 0,5 e 1
µm) são melhores quando comparadas ao osso formado junto
à superfícies lisas nos estágios iniciais do reparo9, além de
indícios de que a texturização nanométrica da superfície altera
significantemente a interação osso/implante20.
Com relação à rugosidade e texturização das superfícies
analisadas, o estudo de Marin, 2008, demonstrou que a adição
elemental de ordem nanométrica de Ca e F a uma superfície
previamente tratada por DAA, não altera seu padrão de
rugosidade (Ra entre 0,5 e 1 µm)19. Sendo assim, além de sua
diferença química, ambas as superfícies avaliadas apresentavam
padrão moderadamente rugoso. Estudos anteriores, também
sugerem que a presença de Ca e P incorporada à superfície de
implantes resultam em uma melhor resposta inicial do hospedeiro
ao biomaterial26-27. Entretanto, era proposto que Ca e P deveriam
estar presentes em grande quantidades para que tal melhora
ocorresse. Nos últimos 5 anos, quantidades substancialmente
menores de Ca e P têm sido propostas, e da mesma forma
mantendo uma melhor resposta biológica20-21,24-25.
O modelo animal utilizado neste estudo, bem como a
distribuição sequencial dos implantes na tíbia, permitiram a
comparação do mesmo número de implantes controle (DAA) e
experimento (NanossTM) por animal, sítio cirúrgico e período in
vivo. Desta maneira as diferenças do osso cortical e medular
presentes ao longo da tíbia, que poderiam gerar resultados
tendenciosos foram minimizadas. A interação entre osso cortical
e medular é outra vantagem deste modelo animal para o teste
mecânico quando comparados com outros modelos, onde a
interação osso/implante está restrita basicamente ao osso
cortical6,8. A análise da resposta óssea medular nas diferentes
superfícies é um importante fator em estudos animais, visto
que o uso clínico de implantes em regiões de baixa densidade
óssea muitas vezes necessita um maior tempo para que a
osseointegração ocorra4.
Considerando que recobrimentos à base de hidroxiapatita
melhoram a resposta tecidual nos períodos iniciais do reparo
ósseo26, estudos atuais têm demonstrado que recobrimentos em
escala nanométrica11 e deposições cristalinas nanométricas20,22
têm atingido avanços significativos na resposta biológica dos
implantes dentários. Entretanto a quantidade e a distribuição
ideais das partículas de Ca e P estão sob ativa investigação.
CONCLUSÃO
A hipótese levantada pelos pesquisadores foi confirmada
pelos maiores valores de fixação biomecânica atribuídos
à superfície NanossTM (DAA e posterior incorporação de
biocerâmica a base de Ca e F).
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