Superfície de contato

Rogério Gonçalves VelascoCoordenador dos cursos de Pós-graduação em Implantodontia do Instituto Velasco

‣ Doutor em Implantodontia pela Faculdade São Leopoldo Mandic, Campinas‣ Mestre em Medicina - área de Concentração em Ciências da Saúde/Cirurgia de Cabeça e Pescoço, pelo Hospital Heliópolis - São Paulo, 2004.‣ Especialista em Prótese Bucomaxilofacial através da Associação Brasileira de Ensino Odontológicos, São Paulo, 2003‣ Especialista em Prótese Dentária pela Universidade São Marcos, 2009‣ Especialista em Cirurgia e Traumatologia Bucomaxilofacial  pela Universidade São Marcos, São Paulo, 2009

rogeriogvelasco@gmail.com www.rogeriovelasco.com.br

Cursos com credenciamento no MEC, sob portaria nº 1.342 de 10 de novembro de 2008, seguindo diretivas do CFO para cursos de especialização em odontologia.

Transformando conhecimento em saúde

Centro de Estudos Práticos e Pesquisa dedicado aos cursos de atualização em

Implantodontia, Cirurgia e Prótese ministrados pelo Instituto Velasco.

Objetivos

Discutir a atuação das células ósseas na interface

Comparar tratamentos de superfície diversos

Apresentar tecnologias em desenvolvimento

Conhecer métodos para texturização de superfície

Conceito da osseointegração

1965/75 1975/95 1995/hoje

Conceito da osseointegração

1965/75 1975/95 1995/hoje

Conceito da osseointegração

Formato dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Conceito da osseointegração

Formato dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Cilíndricos auto-rosqueáveis e de pressão

Conceito da osseointegração

Formato dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Cilíndricos auto-rosqueáveis e de pressão Implantes cônicos,

Conceito da osseointegração

Formato dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Cilíndricos auto-rosqueáveis e de pressão Implantes cônicos,

Conceito da osseointegração

Formato dos implantes

Superfície dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Cilíndricos auto-rosqueáveis e de pressão Implantes cônicos,

Conceito da osseointegração

lisas

Formato dos implantes

Superfície dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Cilíndricos auto-rosqueáveis e de pressão Implantes cônicos,

Conceito da osseointegração

lisas texturizadas

Formato dos implantes

Superfície dos implantes

Cilíndricos rosqueáveis

1965/75 1975/95 1995/hoje

Cilíndricos auto-rosqueáveis e de pressão Implantes cônicos,

Conceito da osseointegração

lisas texturizadas texturizadas e

Formato dos implantes

Superfície dos implantes

Aspectos Biológicos

Aspectos Biológicos

Aspectos Mecânicos

Macro-estrutura superficial (> 100µm)

Estabilidade e travamento mecânico

1,5x1,5mm

Micro-estrutura superficial (entre 1 e 100µm)

1,5x1,5mm

0,25x0,25mm

Micro-estrutura superficial (entre 1 e 100µm)

1,5x1,5mm

0,25x0,25mm

Micro-estrutura superficial (entre 1 e 100µm)

Adesão, morfologia e orientação celular. Orientação da formação óssea.

0,25x0,25mm

Nano-estrutura superficial (<1µm)

0,25x0,25mm

0,05x0,05mm

Nano-estrutura superficial (<1µm)

0,25x0,25mm

0,05x0,05mm

Nano-estrutura superficial (<1µm)

Contato, citoesqueleto, adesão, morfologia e orientação celular.

Superfície de contato

Superfície de contato

????????????

Processo de Fabricação

Usinagem do metal•Torneamento•Fresagem•Furação

Geração de calor = Resfriamento com óleo mineral

Contaminantes: óleo e resíduos diversos

Remoção dos contaminantes

Lavagem e banhos em•Soluções alcalinas•Técnicas eletrolíticas•Soluções ácidas

Limpeza e embalagem

Limpeza e embalagem

Processo de Fabricação

Limpeza e embalagem

tra

tam

en

to d

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er

fíc

ieRu

gosi

dade

s -

Cam

ada

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xido

- E

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lProcesso de Fabricação

Tipos de Superfícies

Tipos de Superfícies

Irregularidades seguem um direçãoanIsotrópicas

Tipos de Superfícies

Irregularidades seguem um direçãoanIsotrópicas

Irregularidades não seguem um padrãoIsotrópicas

Nome aos Bois

Nome aos BoisanIsotrópicas

Superfície usinada (MKIII®, Nobel Biocare)

Nome aos BoisanIsotrópicas

Superfície usinada (MKIII®, Nobel Biocare)

Isotrópicas

‣ Superfície jateada TiO2 (Tioblast®, AstraTech AB)‣ Superfície jateada + ataque químico: (SLA®, Straumann AG, , Sistema INP)‣ Superfície com ataque químico: (Osseotite®,3i ): Dois ataques ácidos‣ Superfícies recobertas com hidroxiapatita: (SteriOss®, Replace System, Nobel Biocare)‣Superfície oxidada: (TiUnite®, Nobel Biocare)‣Superfície anodizada: (Vulcano®, Conexão) ‣ Tratamento com spray de plasma de titânio (Bonefit ®, Straumann AG)

Tipos de Superfícies

Tipos de Superfícies

lisasSomente usinadas

Tipos de Superfícies

lisasSomente usinadas

texturizadasAdição - Subtração - Remodelamento

superfícies lisas

MEV x22

Superfície lisa

Implantes titânio

“Texturizaçao” é artefato da usinagem do titânio.

Sistemas:• Branemark (antigo)• 3i• Implamed• Conexão• Sin

MEV x22

Superfície lisa

Implantes titânio

Tamanho médio das rugosidades: 5 micrômetros

MEV x4700

MEV x1000

Superfície lisa

Implantes titânio

Superfície lisa

Implantes cerâmicos

MEV x13MEV x37

Superfície lisa

Implantes cerâmicos

MEV x13

Alumina - 99,7% Al2O3

Sistemas:• Frialit I (Tubigen)• Biolox

MEV x37

Porquê implantes lisos/anisotrópicos?

‣Pequena interface de osseointegração

Porquê implantes lisos/anisotrópicos?

‣Pequena interface de osseointegração

‣Estabilidade inicial oferecida pelo formato do implante

Porquê implantes lisos/anisotrópicos?

‣Pequena interface de osseointegração

‣Estabilidade inicial oferecida pelo formato do implante

‣Menor molhabilidade

Porquê implantes lisos/anisotrópicos?

‣Pequena interface de osseointegração

‣Estabilidade inicial oferecida pelo formato do implante

‣Menor molhabilidade

‣Mais de 30 anos de acompanhamento clínico

Porquê implantes lisos/anisotrópicos?

Porquê modificar se estava tudo bem?

Porquê modificar se estava tudo bem?

Tratamentos de Superfície por

subtração

Superfície Texturizadapor subtração

Obtida através de tratamento com material/solução abrasiva:

• Jateamento de Oxidos (aluminio e titanio)

• Ataque Ácido

• Ataque eletroquímico

Superfície Texturizadapor subtração

Obtida através de tratamento com material/solução abrasiva:

• Jateamento de Oxidos (aluminio e titanio)

• Ataque Ácido

• Ataque eletroquímico

Superfície Texturizada

Jateamento + ácido

MEV x22

Superfície Texturizada

Jateamento + ácido

MEV x22

Óxido de TitânioÓxido de Alumínio

+Ácido Clorídrico (HCl)

Ácido Sulfúrico (H2SO4)

Sistemas:• INP• Bicon• Ankylos• 3i• Osteotite• Maioria dos sistemas

Superfície Texturizada

Jateamento + ácido

Imediato após jateamento

Limpeza final com Ácido

MEV x1000MEV x4700

Tamanho médio das rugosidades: 22 micrômetros

Superfície Texturizada

Jateamento + ácido

MEV x23MEV x620

MEV x138

Superfície Texturizada

Jateamento + ácidoMEV x138

MEV x50000

Superfície Texturizada

Jateamento + ácidoMEV x138

Tratamentos de Superfície por

adição

Plasma

Plasma4º estado da matéria (sólido,

líquido, gasoso, plasma), que compõe 99% da matéria visível do universo

Plasma4º estado da matéria (sólido,

líquido, gasoso, plasma), que compõe 99% da matéria visível do universo

Gás energizado (muitas vezes por temperatura) que se ioniza e libera

partícula elétricas

Superfície Texturizadapor adição

Superfície Texturizadapor adição

Superfície Texturizadapor adição

Spray de Hidreto de Titânio (50 a 100 ym) usando gás sob forma de plasma (Argônio a 15.000/20.00ºC) jateado sobre superfície do implante a uma velocidade de 3000m/s: união química

Superfície do implante é ativada eletroliticamente e submetida à solução hipersaturada de HA: união mecânica

Superfície Texturizada

Plasma spray de titânio

Spray de Hidreto de Titânio sobre superfície do implante

Sistemas:• Straumann• Astratech• IMZ (antigo)

MEV x23

Superfície Texturizada

Plasma spray de titânio

MEV x1000

MEV x23

Tamanho médio das rugosidades: 15 micrômetros

Superfície Texturizada

aposição de ha

HA sobre a superfície do implante: retenção mecânica

Sistemas:• Calcitek• IMZ (antigo)

MEV x20MEV x1000

Superfície Texturizada

aposição de ha

TPS HAPS

Periklis Proussaefs. Histologic evaluation of a threaded hydroxyapatite-coated root-form implant located at a dehisced maxillary site and retrieved from a human subject: A clinical report J Prosthet Dent

2002;87:140-4.

Superfície Texturizada

aposição de ha

Tratamentos de Superfície por

remodelamento

Superfície Texturizadapor remodelamento

• Laser• Anodização• Corrosão Eletrolítica

Superfície Texturizadapor remodelamento

• Laser• Anodização• Corrosão Eletrolítica

Superfície Texturizada

laser

MEV x71,5MEV x300

• Trabalhos experimentais

• Orientação da textura

• Tamanho médio e formato das rugosidades podem ser pré-programadas

MEV x600

Superfície Texturizada

Anodização

• Pouco tempo de acompanhamento clínico

• Tamanho da camada de óxido pode ser controlada

Superfície Texturizada

Anodização

• Pouco tempo de acompanhamento clínico

• Tamanho da camada de óxido pode ser controlada

Volcano

Superfície Texturizada

peo

MEV x50MEV x1000

Superfície Texturizada

peo

MEV x50

MEV x5011

MEV x1000

Superfície Texturizada

peo

TiUnite

MEV x50

MEV x5011

MEV x1000

‣ Rugosidades pequenas‣ Pouco tempo de uso clínico‣ In vitro: apresentam maior aderência de

células inflamatórias

‣ In vivo: Resultados contraditórios ‣ Apresentam propriedades de

osteocondução

Superfície Texturizada

Anodização / peo

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

‣Maior retenção do coágulo = aumento da molhabilidade

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

‣Maior retenção do coágulo = aumento da molhabilidade

‣ Estímulo do processo de reparo (ainda em pesquisas, mas com resultados promissores)

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

‣Maior retenção do coágulo = aumento da molhabilidade

‣ Estímulo do processo de reparo (ainda em pesquisas, mas com resultados promissores)

‣Alteração das propriedades químicas da superfície (às vezes indesejadas)

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

‣Maior retenção do coágulo = aumento da molhabilidade

‣ Estímulo do processo de reparo (ainda em pesquisas, mas com resultados promissores)

‣Alteração das propriedades químicas da superfície (às vezes indesejadas)

‣ Tratamento de superfície torna o material reativo

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

‣Maior retenção do coágulo = aumento da molhabilidade

‣ Estímulo do processo de reparo (ainda em pesquisas, mas com resultados promissores)

‣Alteração das propriedades químicas da superfície (às vezes indesejadas)

‣ Tratamento de superfície torna o material reativo‣ O contato entre a superfície do implante e componentes biológicos são altamente dependentes das

propriedades do material

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

‣Aumento da Superfície de contato = aumento da interface de

osseointegração

‣Maior estabilidade mecânica

‣Maior retenção do coágulo = aumento da molhabilidade

‣ Estímulo do processo de reparo (ainda em pesquisas, mas com resultados promissores)

‣Alteração das propriedades químicas da superfície (às vezes indesejadas)

‣ Tratamento de superfície torna o material reativo‣ O contato entre a superfície do implante e componentes biológicos são altamente dependentes das

propriedades do material‣ Pode apresentar resíduos de corrosão identificados à distância

Porquê texturizar a superfície de Implantes?

Galante J, Lemons J, Spector M. The biologic effects of implant materials. J Orthop Res 9:760-765, 1991

Comparativo de 4 superfícies diferentes (avaliação por Microscopia Eletrônica de Varredura)

Silva et al. Surface Analysis of Titanium Dental Implants. Materials Research Vol. 3, No. 3, 2000

usinado Jateado Al2O3 TPS HA

Superfície Texturizada ou lisa?

Superfície Texturizada ou lisa?

Torque

Superfície Texturizada ou lisa?

Torque

Interface

Superfície Texturizada ou lisa?

Torque

Interface

Adesão Celular

Superfície Texturizada ou lisa?

Torque

Interface

Adesão Celular

Mucosite/Perimplantite

Resposta óssea

TITÂNIO USINADO

TECIDO ÓSSEO

Resposta óssea

TITÂNIO USINADO

TECIDO ÓSSEO

TITÂNIO TRATADO

TECIDO ÓSSEO

Resposta óssea

Sistemas Hibridos

Lisa

Sistemas Hibridos

Lisa

texturizada

Sistemas Hibridos

molhabilidade - potencial hidrofílico - tensão superficial

ângulo de contato

ângulo de molhabilidade

ângulo de contato

α

ângulo de contato

αα

ângulo de contato

αα

ângulo de contato

> Ângulo de Contato > Molhabilidade > Biocompatibilidade

superfícies bioativas

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo• Hidrofilia

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo• Hidrofilia• Tratamento de superfície e desinfecção

eficientes

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo• Hidrofilia• Tratamento de superfície e desinfecção

eficientes•Maior interaçâo biomaterial e tecido

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo• Hidrofilia• Tratamento de superfície e desinfecção

eficientes•Maior interaçâo biomaterial e tecido• Aceleração no processo cicatricial

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo• Hidrofilia• Tratamento de superfície e desinfecção

eficientes•Maior interaçâo biomaterial e tecido• Aceleração no processo cicatricial• Tratamento iônico

superfícies bioativas

• Grande área de contato ósseo• Hidrofilia• Tratamento de superfície e desinfecção

eficientes•Maior interaçâo biomaterial e tecido• Aceleração no processo cicatricial• Tratamento iônico• Carga negativa se une ao Ca+ = adesão

Enhanced Bone Apposition Around Biofunctionalized Sand-blasted and Acid-etched Titanium Implant Surfaces. A histomorphometric study in miniature pigsYves Germanier, Samuele Tosatti, Nina Broggini, Marcus Textor, Daniel Buser

Implantes revestidos de co-polímeros

variados comparados com implantes de superfície TPS:

Processo cicatricial é acelerado? Traz algum

benefício?

Enhanced Bone Apposition Around Biofunctionalized Sand-blasted and Acid-etched Titanium Implant Surfaces. A histomorphometric study in miniature pigsYves Germanier, Samuele Tosatti, Nina Broggini, Marcus Textor, Daniel Buser

Instalação 1 semana 2 semanas 4 semanas 8 semanas 16 semanas 20 semanas

Superfície Normal Superfície Bioativa

Jateamento + Ataque Ácido + Ativação Iônica = SLActive

TiOBlast modificado com fluoreto = OsseoSpeed

Modificação química que levar a incorporação de ions fluoretados e formação de nanopicos sobre a superfície já modificada por jateamento de plasma de titânio.

O Flúor promove atração por cálcio e fosfatos, indução e diferenciação de células osteoprogenitoras

Futuro

Biônico ou BiomiméticoAplicação de métodos e sistemas descobertos na natureza

para estudos e aplicação em sistemas de engenharia e tecnologia

Biônico ou BiomiméticoAplicação de métodos e sistemas descobertos na natureza

para estudos e aplicação em sistemas de engenharia e tecnologia

Implantes biônicos

Ziv Simon, Philip A. Watson. Biomimetic Dental Implants — New Ways to Enhance Osseointegration. J Can Dent Assoc 2002; 68(5):286-8

Implantes biomiméticos pode ser o próximo desenvolvimento no campo (...)

Uma variedade de revestimentos tem provado sua eficácia em casos variados (...) Revestimento de bifosfonados tem mostrado uma melhora na densidade

óssea em locais com muito osso medular (...) Revestimentos com BMP pode acelerar

inicialmente o processo de reparação tecidual e diminuir o tempo de

osseointegração (...) rhBMP2 tem sido utilizada para regeneração óssea em

leitos contaminados por periimplantite

The Osseointegration Book: from calvarium to calcaneusPer-Ingvar Branemark. Germany, Quintessence, 2005

Manual de Implantodontia Clínica.M. Davarpanah, H. Martinez, M. Kebir, JF Tecicuanu, Brasil, Artmed, 2003.

Contemporary Implant Dentistry. Carl E. Misch, Brasil, Livraria Santos, 2001

Atlas Coloridos de Odontologia: ImplantodotiaHubertus Spiekermann, Brasil, ArtMed, 2000

Tissue-integrated Prostheses : Osseointegration in Clinical DentistryPer-Ingvar Brånemark, George A. Zarb e Tomas Albrektsson. USA, Quintessence, 1985

Websites de todos os sistemas de implantes citados foram consultados.

Os artigos utilizados estão referendados junto ao seu assunto específico em cada slide.

Bibliografia

Centro de Estudos Práticos e Pesquisa dedicado aos cursos de atualização em

Implantodontia, Cirurgia e Prótese ministrados pelo Instituto Velasco.

Cursos com credenciamento no MEC, sob portaria nº 1.342 de 10 de novembro de 2008, seguindo diretivas do CFO para cursos de especialização em odontologia.

Transformando conhecimento em saúde

Esta aula foi produzida e é distribuído através da licença de utilização Creative Commons e Science Commons. O Projeto Science Commons tem três iniciativas interligadas para acelerar o ciclo de pesquisa: a produção contínua, facilidade de acesso e reutilização do conhecimento, que está no princípio do método científico. Juntas, estas iniciativas formam uma infra-estrutura colaborativa, facilitando acesso às descobertas científicas .

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