Biomateriale Implantare
CUPRINS
SCURT ISTORIC
INTRODUCERE IN BIOMATERIALE
II.1. Clasificarea biomaterialelor
II.2. Proprietățile biomaterialelor
II.2.1. Biocompatibilitatea
II.2.2. Biofunctionalitatea si adaptabilitatea clinica
II.2.3. Parametri dimensionali si design
BIOMATERIALE METALICE FOLOSITE IN IMPANTOLOGIE
III.1. Implantele din titan
III.2. Materialele ceramice
III.3. Implanturile din ceramica pe baza de ZrO2 (TCS)
BIOMATERIALE NEMETALICE FOLOSITE ÎN IMPLANTOLOGIE
IV.1.Alogrefele
IV.2. Materiale aloplaste
IV.2.1. Hidroxiapatita
IV.2.2. Beta tricalciul-fosfat
IV.2.3. Bioactive glass
IV.2.4. Xenogrefele
IV.2.5. Membrane
IV.2.5.1. Funcțiile membranelor
IV.2.5.2. Tipuri de membrane
IV.2.5.3. Forme de prezentare
I. SCURT ISTORIC
Din totdeauna oamenii au fost preocupați de restaurarea unor părți ale corpului, deteriorate sau pierdute datorită unor accidente sau boli. Printre primele griji ale oamenilor a fost restaurarea danturii care, de regulă, se deteriora prima datorită modului de viață și de hrană. Astfel, cele mai vechi exemple de proteze dentare se pare că au fost lucrărilor din aur ale fenicienilor, etruscilor și, mai târziu, ale grecilor și romanilor.
Aurul este considerat unul din cele mai vechi materiale utilizate, fiind folosit în scopuri stomatologice de cel puțin 2500 ani . De asemenea, babilonienii, asirienii și egiptenii (4500 – 4000 îen) prelucrau și utilizau aurul, argintul, cuprul și plumbul. Fenicienii (2700 îen), unul din cel mai mare popor comercial al lumii antice, erau considerați cei mai pricepuți metalurgiști ai antichității au răspândit în bazinul mediteranian cultura prelucrării metaleor precum cea a cositorului (epoca bronzului, 1000 – 3000 îen) sau a fierului (~990 îen). Dinții folosiți de antici erau umani sau ciopliți din dinți de animal, precum cei din fildeș. Hippocrates (născut în 460 îen) utiliza firele din aur și in în imobilizarea fracturilor osoase. Tot Hippocrates a fost inventatorul unui clește de extracție dentară precum și a altor instrumente stomatologice. Se pare, totuși, că în perioada antică materialele utilizate în restaurarea dentară erau simple și în număr redus, iar lucrările erau grosolane.
Folosirea biomaterialelor nu a fost utilă până la descoperirea tehnicii chirurgicale aseptice, descoperită și studiată de Lister în anii 1860. Intervențiile chirurgicale precedente, fie că biomaterialele erau sau nu folosite, în general eșuau, din cauza infecțiilor ce apăreau. Problemele cauzate de infecții tind să se agraveze în prezența biomaterialelor, deoarece implantul poate fi incompatibil cu celulele care conferă imunitate corpului. În general, implanturile care s-au bucurat de succes, atât cele timpurii, cât și o mare parte a implanturilor moderne, au fost acelea realizate la nivelul sistemului osos.
Astăzi, există centre specializate de studiere a biomaterialelor, afiliate sau nu, pe lângă universități de prestigiu, colective interdisciplinare de chimiști, biologi, fizicieni, informaticieni sau ingineri metalurgi. Cercetările sunt focalizate pe materiale metalice, ceramice, polimerice sau de tip compozit.
II. INTRODUCERE ÎN BIOMATERIALE
Materialele din care se confecționează implantele sunt biomateriale.
Conform Societății Europene de Biomateriale, acestea sunt "material neînsuflețite, utilizate în domenii medicale (de exemplu implante dentare) cu scopul de a produce o interacțiune cu sistemul biologic".
După Catedra de Biomateriale a Universitătii Clemson, in mod formal, biomaterialul este “o substantă inertă din punct de vedere sistematic și farmacologic, creată pentru a fi implantată în sau pentru a convietui alături de sisteme vii.” Dimpotrivă, prin material biologic se înțalege un material cum ar fi structura osoasă sau smalțul dinților, produs de un sistem biologic. Materiale artificiale care pur și simplu intră in contact cu pielea, cum ar fi aparatele auditive sau protezele pentru brațe, nu sunt biomateriale de vreme ce pielea joacă rol de barieră față de mediul extern. Biomaterialele sunt folosite, pentru a înlocui o parte a corpului care și-a pierdut funcțiile din cauza unei boli, ca sprijin in procesul vindecării, pentru a ameliora funcții și pentru a corecta anomalii. Importanța biomaterialelor a crescut și datorită inovațiilor aduse în multe ramuri ale medicinei. De exemplu, o dată cu descoperirea antibioticelor, bolile infecțioase nu mai reprezintă o așa mare amenințare cum fuseseră în trecut, așa încât bolile degenerative capătă o mai mare importanță. Ba mai mult, inovațiile în tehnicile de chirurgie au făcut posibilă folosirea materialelor în domenii în care până atunci nici nu fusese posibilă utilizarea lor. Biomaterialele sunt folosite, pentru a înlocui o parte a corpului care și-a pierdut funcțiile din cauza unei boli, ca sprijin in procesul vindecării, pentru a ameliora funcții și pentru a corecta anomalii.
Acțiunea și performanța materialelor în corpul uman poate fi studiată din mai multe perspective. În primul rând, putem caracteriza biomaterialele din punct de vedere al zonei cu probleme ce trebuie vindecată, ca în tabelul II.1.
În al doilea rând, putem lua în consideratie corpul doar la nivelul țesuturilor, organelor (tabelul II.2.) sau întregului sistem (tabelul II.3.). În al treilea rând, putem pune accent pe clasificarea materialelor în metale, polimeri, ceramice și compușii lor, după cum se prezintă în Tabelul 2-4. În acest caz, funcția principală a unor materiale precum biomaterialele vizează felul cum interacționeaza materialul și corpul, mai exact, influența pe care o exercită mediul din corp asupra materialului și efectul materialului asupra corpului.
Tabelul II.1. Folosirea biomaterialelor
Tabel II.2. Biomateriale în organe
Tabelul II.3. Biomateriale în sistemele din corp
În al doilea rând, putem lua în consideratie corpul doar la nivelul țesuturilor, organelor (Tabelul 2-2) sau întregului sistem (Tabelul 2-3). În al treilea rând, putem pune accent pe clasificarea materialelor în metale, polimeri, ceramice și compușii lor, după cum se prezintă în Tabelul 2-4. În acest caz, funcția principală a unor materiale precum biomaterialele vizează felul cum interacționeaza materialul și corpul, mai exact, influența pe care o exercită mediul din corp asupra materialului și efectul materialului asupra corpului.
Este evident faptul că cele mai curente aplicații ale biomaterialelor vizează chiar și acele organe și sisteme care nu sunt neapărat structurale prin însăși natura lor sau funcții chimice sau fizice. Funcțiile chimice complexe precum cele ale ficatului și funcțiile fizice sau electromagnetice ca ale creierului și organelor de simț nu pot fi îndeplinite de biomateriale.
II.1. Clasificarea biomaterialelor
Exista mai multe criterii de clasificare a materialelor din care se confectioneaza implanturi, cea mai conventionala fiind cea imunologica. Aceasta imparte biomaterialele in patru clase:
Materiale autogene
Omologe
Heterologe
Aloplastice
Tab. II.1. Clasificarea materialelor pentru implanturi din punct de vedere imunologic (Sarbu2006)
O altă clasificare a biomaterialelor aloplastice este făcută de V.Bulancea, St.Lacatusu, I.Alexandru (2006)/, realizată pe criterii structurale, în patru clase mari de biomateriale: metalice, ceramice, polimerice și compozite.
Cele mai uzuale și cunoscute sunt biomaterialele metalice. Majoritatea materialelor metalice, Fe, Cr, Co, Ni, Ti, Ta, Mo și W, utilizate pentru majoritatea implantelor, sunt tolerate de țesuturile vii în cantități foarte mici, deși unele elemente metalice sunt esențiale pentru funcțiile celulare. Se menționează o categorie specială de aliaje cu « memoria formei », după deformare plastică ele revin, prin încălzire, la forma inițială.
Biomaterialele ceramice sunt compuși policristalini, de obicei anorganici: oxizi metalici (alumina), carburi, hidride refractare, sulfide, selenide. Principalele biomateriale ceramice sunt utilizate, în special, în stomatologie: coroane dentare, pentru aspectul estetic deosebit, rezistenței mari la compresiune și lipsei de reacție cu lichidele corpului uman.
Biomaterialele compozite se formează din două sau mai multe faze distincte cu proprietăți diferite de materialul omogen. Materialul de adaos dintr-un compozit poate avea formă de particule, fibre sau benzi. Materialele compozite fibroase sau sub formă de benzi laminate sunt compozite anizotrope, iar cele cu incluziuni sub formă de particule distribuite uniform în matrice sunt compozite izotrope. Compozitele anizotrope au rezistență mai mare decât cele izotrope. Compozitele anizotrope pot fi folosite doar dacă se cunoaște direcția de aplicare a tensiunii. De asemenea, este necesar ca fiecare constituent al compozitului să fie biocompatibil ceea ce înseamnă ca interfața dintre constituenți să nu fie degradată de mediul corpului. Aplicații medicale: compozite dentare pentru plombe, metilmetacrilatul ranforsat cu fibre de carbon sau cu particule osoase, zirconia, ciment osos.
Biomateriale polimerice sunt materiale realizate prin legarea unor molecule mai mici (meri) prin legături covalente primare într-un lanț principal.
O clasificare completă este propusă de Muster (1999) care introduce un nou criteriu privind originea biomaterialelor.
După acest criteriu clasificarea biomaterialelor poate fi:
1. Biomateriale care nu sunt de origine vie:
1.1. Biomateriale metalice
Metale pure – prețioase (Au, Ag, Pt)
– neprețioase (Ti, Ta, W, Nb)
Aliaje metalice – oțeluri inoxidabile austenitice
– de titan (TiAl6V4, TiAl5Fe2,5)
– tip cobalt – crom (cu sau fără W, Mo, Ni)
Compuși intermetalici – amalgame dentare
– compuși sau aliaje cu memoria formei
1.2. Biomateriale ceramice
Bioinerte
– pe bază de oxizi (Al2O3, ZrO2)
– pe bază de carburi și nitruri (Si, Ti)
Bioactive
– pe bază de fosfat de calciu (hidroxiapatită – HA, fosfat tricalcic – TCP)
– pe bază de alte săruri ale calciului (carbonați, sulfați, aluminați)
1.3. Biomateriale pe bază de polimeri de sinteză
Elastomeri: siliconi, poliuretani;
Materiale plastice
– termodurificabile (rățini epoxi, triazine etc.)
– termoplastice (PMMA, PHEMA, PVA, polietilena, PTFE, polisulfon, PEEK etc.)
– bioresorbabile: acid poliglicolic – PGA, acid polilactic – PLA)
1.4. Biomateriale composite de sinteză
De tip organo – organice
De tip mineralo – minerale
De tip organo – minerale
2. Biomateriale de origine biologică
3. Biomateriale composite mixte
Totuși din gama de biomateriale descrise puține sunt cele utilizate, și aceasta datorită biocompatibilității reduse a unei părți din ele. Ca tehnică de vârf, se fac cercetări privind elaborarea unor biomateriale spongioase dar în același timp și cu rezistență mecanică mare. Din această categorie pot face parte spumele poliuretanice sau aliajele metalice tip spumă în care pot fi cultivate celule vii pentru realizarea unor țesuturi vii deci cu biocompatibilitate foarte ridicată.
Pentru selecția biomaterialelor, în scopul realizării unui implant, este necesară luarea în considerație a unei multitudini de factori ca: economic, mecanic, electric, mediu (chimic), siguranță (biologic), termic, suprafață, estetic, porformanță și cercetare.
II.2. Proprietățile biomaterialelor
Reușita acțiunii unui biomaterial în corp depinde de anumiți factori cum ar fi proprietățile materiale, design și biocompatibilitatea materialului folosit, precum și alți factori incluzând în această categorie și tehnica folosită de chirurg, starea de sănătate a pacientului, precum și preocupările pacientului.
Astfel, la un implant făcuță mecanică mare. Din această categorie pot face parte spumele poliuretanice sau aliajele metalice tip spumă în care pot fi cultivate celule vii pentru realizarea unor țesuturi vii deci cu biocompatibilitate foarte ridicată.
Pentru selecția biomaterialelor, în scopul realizării unui implant, este necesară luarea în considerație a unei multitudini de factori ca: economic, mecanic, electric, mediu (chimic), siguranță (biologic), termic, suprafață, estetic, porformanță și cercetare.
II.2. Proprietățile biomaterialelor
Reușita acțiunii unui biomaterial în corp depinde de anumiți factori cum ar fi proprietățile materiale, design și biocompatibilitatea materialului folosit, precum și alți factori incluzând în această categorie și tehnica folosită de chirurg, starea de sănătate a pacientului, precum și preocupările pacientului.
Astfel, la un implant făcut în cazul unei fracturi, chiar dacă una dintre modalitățile de eșec este ținută sub control astfel încât fiabilitatea corespunzătoare să rămană unitară, pot apărea alte posibilități de eșec, cum ar fi o infecție, limitând utilitatea implantului reprezentată de fiabilitatea totală implantului.
Alte modalități de eșec care se poate întâmpla în cazul folosirii unui biomaterial sunt cazul afectării implantului de către sistemul imunitar al corpului, acțiunea nedorită a implantului asupra corpului — ex. toxicitate, pot induce la inflamații sau chiar la cancer. Prin urmare, dintre condițiile importante necesare pentru o bună funcționare a implantului sunt, printre altele, bio-compatibilitatea, bio-funcționalitatea și bio-degradabilitatea.
Biocompatibilitaea presupune acceptarea unui implant artificial de către țesuturile din jur și implicit de către corp în general.
Biofuncționalitatea este capacitatea implantului de a-și realiza funcția pentru care este introdus în corp un timp cât mai mare.
Biodegradabilitatea este o proprietate a implantului de a se degrada în aceeași durată de timp cu țesuturile vii înconjurătoare sau de a se degrada după realizarea rolului pentru care a fost introdus.
Materialele biocompatibile nu produc iritații structurilor înconjurătoare, nu provoacă inflamații, nu dau naștere unor reacții alergice, și nu cauzează cancer. Alte caracteristici care ar putea fi importante în acțiunea și structura unui implant pe bază de biomateriale sunt proprietăți mecanice adecvate, cum ar fi rezistenta, duritatea și durata la oboseală; proprietăți optice adecvate în cazul în care materialul urmează să fie folosit în ochi, piele sau dinți; densitate adecvată; gradul de prelucrare; designul tehnic adecvat.
II.2.1. Biocompatibilitatea
Calitatea unui material utilizat la construcția unui implant trebuie să respecte următoarele două criterii: criteriul biochimic și criteriul biomecanic. Conform criteriului biochimic, aplicabilitatea unui material este determinată de biocompatibilitatea sa, iar din punct de vedere biomecanic de rezistența la oboseală, cel mai important parametru dar nu singurul.
Prin biocompatibilitate se intelege posibilitatea ca un organism viu sa tolereze, in anumite limite, fara a determina aparitia unor reactii de aparare, un material strain de el, inserat in intimitatea lui.
Rateitschack si Wolf au definit biocompatibilitatea astfel: „ un matrial este biocompatibil daca la nivelul unui organism viu produce doar reactii dorite sau tolerate” sau „un material cu o biocompatibilitate optima nu produce reactii tisulare nedorite”.
Exista mai multe grade de compatibilitate. „O biocompatibilitate absoluta este o utopie” (Williams).
Ca etalon in ceea ce priveste biocompatibilitatea materialelor folosite in implantologia orala este considerat in primul rand reactia lor cu osul, cu toate ca si comportarea mucoasei in zona periimplantara este tot atat de importanta.
Aceasta se datoreaza faptului ca majoritatea cercetarilor in legatura cu biocompatibilitatea acestor materiale provine din domeniul chirurgiei ortopedice, care utilizeaza doar implanturi intraosoase si unde nu se ridica probleme periimplantare la nivel de tegumente sau mucoase.
Interactiunea dintre implant si tesuturile periimplantare nu are voie sa induca, prin coroziune, liza osoasa si biodegradare la nivelul suprafetei acestuia, modificari secundare in organism (metaloze) sau o instabilitate biologica a implantului. In acest context putem vorbi despre termenul de osteointegrare.
Osteointegrarea reprezinta o conexiune directa intre os si implant, fara interpunerea unor straturi de tesut moale.
Cu toate acestea, o conexiune 100% cu implantul nu are loc. Problemele in identificarea exacta a gradului de atasare a tesutului osos la implant, pentru a putea vorbi despre osteointegrare, au condus la o definitie a osteointegrarii bazata pe stabilitate, mai degraba, in loc de criteriul histologic: „un proces prin care este atins si obtinut un nivel de fixare clinica asimptomatica a materialelor aloplaste, in tesutul osos, in timpul incarcarii functionale”. Din diferite studii retrospective pe implanturi indepartate din maxilare umane, in ciuda mentinerii stabilitatii unele informatii privind procentul de contact os – implant au devenit disponibile. Investigand peste 100 de implanturi Nobelpharma recuperate, s-a gasit un procent de peste 60% de contact os – implant pentru implanturile aplicate (incarcate) intre 1 si 18 ani.
Fig. II.1. Specimen post-mortem a unui șurub din titan arătând afinitatea ridicată a osului cu implantului după o perioadă de 4 ani.
Crescand timpul de incarcare exista o clara tendinta de a fi mai mult os in contact cu implanturile mandibulare decat cele maxilare .In unele cazuri cu grefa s-a gasit o canititate foarte dispersata de os in contact cu suprafata implantului, cu toate ca implanturile erau stabile clinic.
Fig. II.2. Specimen post-mortem a unui implant maxilar inserat împreună cu o grefă osoasă, imediat înaintea etapei secundare de chirurgie. De observat este contactul slab intre os și implant.
S-a sugerat ca natura legaturii de osteointegrare este relationata cu fortele fizice si chimice care actioneaza la nivelul aceste interfete. Cu toate acestea, chiar daca aceste forte actioneaza la nivelul intefretei os – implant, nu exista dovezi cum ca ar juca un rol dominant in puterea legaturii de osteointegrare. Aceasta este cel mai probabil predominant biomecanica.
Este cunoscut faptul ca o crestere osoasa nu se produce in spatii cu mult mai mici decat 100 de microni. Cu toate acestea substanta interstitiala osoasa (ground substance) se va adapta la neregularitatile cu dimensiuni intre 1 si 100 de microni, explicand de ce schimband topografia de suprafata la acest nivel se va resimti un profund impact asupra fortei de metinere (holding power) a unui implant. (Wennerberg 1996) Nu exista dovezi ca neregularitatile, chiar si de ordinul nanometrilor, ar putea afecta raspunsul osos, desi acest lucru a fost sugerat de unii cercetatori. Implanturile orale disponibile pe piata au in medie neregularitati la nivelul suprafetei cu valori cuprinse intre 0,5 si 2,5 microni. In experimentele pe animale s-a obtinut un raspuns osos semnificativ mai bun in cazul suprafetelor cu valori intre 1,0 si 1,5 microni. Neregularitatile de suprafata cu dimensiuni de 2,0 microni sau mai mari vor prezenta un raspuns osos diminuat, posibil datorita cresterii scurgerilor ionice de la aceste suprafete relativ rugoase.
Noutatile in implantologie s-au focalizat, in general, asupra modificarilor in hardware-ul implantului; noi materiale, design-uri sau suprafete fiind introduse cu pretentii simultane de a fi superioare celor folosite in trecut. In ciuda evidentelor in cercetarea biomaterialelor, aceasta abordare nu a fost fara capcane.
Implantele imbracate intr-un strat de hidroxiapatita nu au fost documentate ca avand rezultate clinice bune pe perioade de 5 ani sau mai mult, desi aceste implante au fost initial lansate la mijlocul anilor `80.
Rezultatele clinice pentru implantele cu rugozitate intermediaranu au fost atat de pozitive pe cat au fost postulate candva, de vreme ce singurele trei studii clinice controlate recent publicate nu au putut dovedi avantaje clare ale acestor implante in comparatie cu cele mai fine.
Singurul studiu clinic pe termen lung publicat despre implantele acoperite cu oxizi este de o calitate ce nu permite tragerea unor concluzii de incredere, cu respect fata de rezultatul implantelor. In mod normal, acest fapt nu va impiedica interesul pentru aceste implante in viitor, mai ales de vreme ce exista dovezi de consacrare (stabilire) a unui implant cu suprafata bioactiva, cel putin cu anumite tipuri de implanturi anodizate.
Biomaterialele utilizate in implantologia orala trebuie sa asigure transmiterea fortelor ocluzale tesuturilor de sustinere. In acest sens, ele trebuie sa prezinte o rezistenta mecanica suficienta pentru a nu suferi modificari in cursul exercitarii fortelor fiziologice.
Parametrii mecanici ai unui material sunt modulul de elasticitate si rezistenta la tractiune. De aici se poate concluziona ca materialele polimerice si aliajele pot indeplini mai bine aceste cerinte, in timp ce materialele ceramice, fiind mai fragile si mai rigide, nu pot indeplini in aceeasi masura aceste conditii.
II.2.2. Biofunctionalitatea si adaptabilitatea clinica
Functionalitatea si adaptabilitatea clinica se refera la implantul in sine, care trebuie:
Sa fie clinic utilizabil, oferind posibilitati de protezare estetice si functionale
Sa permita sterilizarea si, ulterior, igienizarea corespunzatoare
Sa poata fi inserat, si, eventual, indepartat fara manevre chirurgicale laborioase
Implanturile endoosoase sunt confectionate exclusiv din materiale aloplastice care pot fi:
Metale
Aliaje
Ceramica
Materiale plastice
Avantajele materialelor aloplastice fata de cele autologe, omologe si heterologe sunt:
Disponibilitate practic nelimitata
Manipulare mai usoara
Posibilitatea de a le fi inbunatatite proprietatile fizice si chimice
Prin standardizarea lor se poate obtine un nivel calitativ mai ridicat si constant
Ca dezavantaj, materialele aloplastice prezinta riscul declansarii unei reactii de corp strain, care va duce inevitabil la pierderea implantului. Din punct de vedere histopatologic, aceasta este o reactie tisulara care in prezenta unui corp neresorbabil duce la formarea de tesut conjunctiv de iritatie care va tinde sa expulzeze corpul strain.
Contactul osos periimplantar poate avea insa o reactie speciala de corp strain, favorabila, prin incorporarea implantului in os.
Biomaterialele se impart in trei clase de complatibilitate:
Biotolerate – osteogeneza la distanta
Bioinerte – osteogeneza de contact
Bioreactive – osteogeneza de legatura
Materialelor biotolerate (oteluri inoxidabile, aliaje Cr-Co-Mo, PMMA) le corespunde asa-zisa osteogeneza la distanta (strat separator de tesut conjunctiv format prin interactiunea osului cu ionii metalizi toxici).
Materialelor bioinerte (titan, tantal, ceramica pe baza de aluminiu) le corespunde osteogeneza de contact (contact intre suprafata implantului si os).
Pentru materialele bioreactive (fosfat de calciu, ceramica sticloasa, biosticla si apatite) este considerata tipica osteogeneza de legatura, cand apare o legatura chimica intre implant si os.
O categorie speciala o formeaza biomaterialele inerte cu structura osteotropa. Din aceasta categorie putem cita titanul, cu o suprafata rugoasa acoperit cu un strat de TPFS (Titan Plasma Flame Spray).
Aceste materiale, datorita biocompatibilitatii chimice si micromorfologice cu osul, realizeaza cu acesta o legatura fizico-chimica, fenomenul histologic la distanta fiind asimilat cu asa-zisa osteogeneza de legatura.
Ceramicile utilizate in implantologia orala sunt pe baza de oxid de aluminiu – bioinactiv – si fosfat de calciu – bioactiv. Ceramicile aluminoase produc osteogeneza de contact, deci in jurul implantului se va depune os lamelar, rezistent din punct de vedere mecanic.
Ceramicile pe baza de fosfat de calciu, ca si ceramica sticloasa, produc osteogeneza de legatura prin eliberarea de ioni de calciu si fosfat in mediul inconjurator si absorbtia acestora de catre masa osoasa. Astfel, se realizeaza o legatura chimica intre implant si os.
Implantologia ofera posibilitatea refacerii integritatii arcadelor dentare prin reamplasarea ideala a dintilor aproape de cea naturala, cu mari avantaje fiziologice si psihologice pentru pacient. Aceste implante preiau functiile dintilor naturali, stimuleaza oasele maxilare, limitand fenomenele de rezorbtie si atrofie osoasa. Cazurile clinice in care implantul reprezinta o indicatie de electie sau doar o varianta terapeutica sunt nenumarate, fiecare putand beneficia de un tip sau altul de implant, functie de structura osului maxilar sau mandibular. Volumul osos, vecinatatea sinusurilor maxilare, a canalului dentar inferior, a foselor nazale, intinderea si localizarea edentatiei, starea generala a pacientului. Principiul care sta la baza implantologiei este cel al osteointegrarii (conexiunea directa structurala si functionala intre un os vital si suprafata unui implant endoosos). Calitatea osteointegrarii tine de materialul din care este confectionat implantul si de reactia de osteogeneza a patului osos receptor al acestuia.
Branemark propune cateva principii generale in ceea ce priveste cerintele unui implant, indicatiile si contraindicatiile generale, locoregionale si locale, sistemele implantare si tehnicile de aplicare utilizate. Astfel aplicarea unui implant are la baza urmatoarele cerinte:
biocompatibilitatea
rezistenta mecanica mare
plasarea profunda in os
forma si structura chimica care sa favorizaza integrarea lor
traumatism minim
indepartarea la nevoie fara sacrificiu osos important
posibilitatea includerii in rezolvari protetice variate
cost cat mai redus (Augustin).
Daca starea generala este favorabila, fapt dovedit prin buletinele de analiza ale potentialilor pacienti, se vor urmari starea mucoasei crestelor alveolare si starea si dimensiunile osului alveolar.
Pana in prezent, in domeniul implantologiei stomatologice, atentia a fost indreptata in principal asupra obtinerii osteointegrarii. Intre timp, datorita rezultatelor bune si sigure pe care le ofera tehnica osteointegrarii pe termen lung, in prim plan trece din ce in ce mai mult dezideratul obtinerii unui rezultat estetic al tratamentului care sa se apropie cat mai mult de caracteristicile dentitiei naturale. In vederea acestui scop, au fost concepute numeroase tehnici complementare de tratament. Multe dintre aceste tehnici se bazeaza pe cercetari care au aratat un grad mare de probabilitate.
Dimpotriva, altele se bazeaza pe studii cu un numar redus de cazuri fara rezultate clinice pe termen lung. Prin urmare, clinicianul trebuiesa fie capabil de a selecta acel tehnici care sunt avantajoase pentru pacient, si care prezinta rate scazute de insucces. In plus, clinicianul are nevoie de un concept structurat de tratament, cu criterii si opinii clar definite, dupa care se poate ghida atunci cand trebuie sa solutioneze diverse probleme. In acest sens, evaluarea pacientului joaca un rol cheie, in cadrul acesteia trebuind sa se defineasca clar problema clinica, ceea ce are drept finalitate stabilirea unui plan de tratament ideal.
Realizarea unor restaurari dentare estetice si acceptabile functional, reprezinta scopul final al tratamentului. Astfel, punctul de pornire in cadrul planificarii tratamentului este determinarea viitoarei pozitii dentare dorite. La aceasta se adauga in mod logic, o evaluare a tesuturilor dure si moi existente, care vor sustine restaurarile protetice pe implanturi. Apoi prin determinarea raportului dintre pozitia dentara prestabilita cu tesuturile existente, se stabileste daca este necesarao augmentare sau manevrare a tesuturilor prezente. Astfel, conceptul de tratament realizat corespunzator este structurat in etape clar definite, care permit un transfer al informatiilor dintr-o faza de tratament in urmatoarea.
II.2.3. Parametri dimensionali si design
Un diametru crescut determină o distribuție favorabilă a stres-ului la nivelul osului dar și în implant .Prin diferite metode de evaluare, s-a observat că stresul în osul cortical scade proporțional cu creșterea diametrului implantului.
Totuși, autori precum susțin că folosirea celui mai mare diametru pentru implant nu reprezintă neapărat cea mai bună alegere. între anumite limite morfologice există o mărime optimă a implantului dentar pentru a scădea stresul de la nivelul interfeței os – implant.
In general, nu este recomandată utilizarea implantelor mici/scurte deoarece se crede că forțele ocluzale trebuiesc disipate pe o suprafață crescută a implantului pentru conservarea osoasă. Lum a arătat că forțele ocluzale se distribuie în primul rând la osul crestal și nu egal pe toată suprafața implantului. Deoarece forțele masticatorii sunt ușoare și fluctuante sunt tolerate bine în mod normal de către os. Forțele ce apar în bruxism sunt cele periculoase, trebuind atenuate prin creșterea diametrelor și a numărului implantelor. Implantele scurte se pot folosi doar cu condiția de integritate a țesuturilor peri-implantare.
Fig. II.3. Design de materiale implantare
Pentru un succes pe termen lung, diametrul și lungimea optime depind de suportul osos. Dacă osul este sănătos lungimea și diametrul par să nu fie atât de importanți pentru succesul implantului. Dar dacă osul nu este într-o condiție favorabilă, se indică utilizarea implantelor cu diametru mare și evitarea celor scurte.
Referitor la forma implantului, analizele teoretice arată că, din punct de vedere clinic, se indică utilizarea unui diametru optim, în acord cu parametrii morfologici, și nu neapărat diametrul maxim. Studiile relevă superioritatea implantelor de tip șurub, de forma radiculară, celor cilindrice sau cilindrice în trepte sau lamă, asigurând o mai bună distribuție a stresului în os. în plus, un modul de elasticitate crescut pare a fi cea mai bună soluție
II.2.4. Coroziunea
Coroziunea este o reacție chimică nedorită a metalelor la contactul cu mediul înconjurător, provocând degradarea continuă a acestuia în prezența oxizilor, hidroxizilor și a altor compuși. Lichidul din țesuturile corpului omenesc conține apă, oxigen dizolvat, proteine și diferiți ioni precum clorura și hidroxidul. Prin urmare, corpul omenesc este un mediu foarte agresiv pentru metalele folosite în implanturi. Rezistența la coroziune a substanțelor metalice folosite în implanturi este un aspect important al biocompatibilității.
II.2.4.1. Aspecte electrochimice
Starea multor metale în care acționează cea mai mică energie într-un mediu oxigenat sau hidratat este cea de oxid. Coroziunea are loc atunci când atomii de metal ionizează și intră în soluție, sau se combină cu oxigen sau alte substanțe pentru a forma un compus care este eliminat sau se dizolvă. Mediul corpului uman este foarte agresiv când este vorba despre coroziune, deoarece nu este numai lichid, dar conține și ioni de clorură și proteine. O multitudine de reacții chimice diferite au loc atunci când un metal este introdus într-un mediu apos, ca în fig.II.4.
Fig.II.4. Celulă electrochimică
Electrolitul, care conține ioni în soluție, are rolul de a completa circuitul electric. În corpul uman, ionii necesari se găsesc în număr mare în fluidele din corp. Anionii sunt ioni negativi, care migrează spre anod, iar cationii sunt ioni pozitivi care migrează spre catod. Componenta electrică V în Figura 5-10 poate fi un voltmetru cu care se poate măsura potențialul produs ; sau poate fi o baterie, iar în acest caz celula este o celulă electroplacată ; poate fi un țesut de rezistentă atunci când celula electrochimică este de fapt o celulă ce provoacă coroziunea nedorită de un biomaterial în corp. În corp, o sursă electrică conducătoare externă poate fi prezentă sub forma unui stimulator cardiac, sau a unui electrod cu rol în stimularea creșterii oaselor. La anod, sau electrodul pozitiv, metalul oxidează. Pot avea loc următoarele reacții ale metalului M:
M → M+n + ne-1
La catod, sau electrod negativ, următoarele reacții de reducere sunt importante :
M+ + e- → M
M2+ + OH- + 2e- → MOH
2H3O+ + 2 e- → H2↑ + 2H2O
1/2 O2 + H2O + 2 e- → 2OH-
Fie, ca exemplu, coroziunea unui metal cum ar fi fierul. Ionul metalic se duce în soluție în formă ionizată după cum urmează :
Fe + 2H2O → Fe2+ + H2↑ +2OH-
În prezența oxigenului, se poate forma rugină în reacțiile următoare :
4Fe2+ + O2 + 2H2O → Fe3+ + 4OH-
4 Fe3+ + 12OH- → 4Fe(OH)3↓
Dacă este puțin oxigen disponibil, Fe3O4, magnetită, poate forma un precipitat mai mult decăt un hidroxid feric.
Tendința metalelor de a intra în coroziunese se exprimă cel mai simplu prin seria electrochimică standard a potențialelor Nernst, ca în Tabelul II.1. Aceste potențiale sunt obținute prin măsurători electrochimice în care un electrod este un hidrogen standard format de o bulă de hidrogen de-a lungul unui strat de platină pulverizat fin. Potențialul acestui electrod de referință este considerat a fi zero. Metalele nobile sunt acelea cu potențial mai mare decât electrodului de hidrogen standard ; metalele de bază au potențial mai mic.
Dacă două metale similare sunt prezente în același mediu, cel care este cel mai negativ în seria galvanică va deveni anod, și va avea loc coroziunea bimetalică (sau galvanică). Coroziunea galvanică poate fi mult mai rapidă decât coroziunea unui singur metal. În consecință, implanturile din metale diferite (metale mixte) trebuie evitată. Acțiunea galvanică poate sfârși cu o coroziune cu un singur metal, dacă avem de a face cu lipsa omogenității în metal sau în mediul în care se află acesta.
Tabel II.1. Serie electrochimică standard
Diferența de potențial E observată de concentrația ionilor metalici în soluție conform ecuației Nernst, în care E0 este potențialul electrochimic standard, T este temperatura absolută, F este constanta lui Farraday, 96,485 coulombi / moli, iar n numărul de ioni.
E = E0 + (RT / nF) ln [Mn+]
Ordinea nobilității observată în practică poate diferi de cea prezisă termodinamic. Motivul este faptul că unele metale devin acoperite cu un strat pasivator de produși de reacție, care protejează metalul de un atac ulterior. Reacția de disoluție poate fi puternic ireversibilă astfel încât o barieră de potențial trebuie depășită. În acest caz, coroziunea poate fi oprită chiar dacă devine favorabilă energetic. Într-un final, reacțiile de coroziune pot continua încet : cinetica nu este determinată de termodinamică.
IV.2.4.2. Diagramele Pourbaix ale coroziunii
Diagrama Pourbaix reprezintă regiuni de coroziune, pasivitate și imunitate, care depind de un potențial de electrod și pH. Diagramele Pourbaix derivă din ecuațiile Nernst și din solubilitatea produselor de degradare și a constantelor de echilibru ale reacției. De dragul definirii, aria de coroziune este aleasă arbitrar la o concentrație mai mare de 10-6 g atom per litru (molar) sau mai mult metal în soluție. Aceasta este echivalentă cu 0,06 mg/litru pentru metale cum ar fi fierul sau cuprul, și 0,03 mg/litru pentru aluminiu.
Fig.II.5. Diagrama Pourbaix pentru Cr prezintă regiuni asociate diferitelor fluide ale corpului.
( J.H.Dumbleton și J.Black, An Introduction to Orthopaedic Materials, Charles C.Thomas,Springfield, 1975)
Imunitatea se definește ca echilibrul dintre metal și ionii săi la mai puțin de 10-6 molar. În regiunea imună, coroziunea este imposibilă din punct de vedere energetic. Imunitatea se mai numește și protecție catodică. În domeniul pasivizării, constituentul solid stabil este un oxid, un hidroxid, un hidrat sau o sare a unui metal. Pasivitatea se definește ca echilibrul dintre un metal și produșii săi de reacție (oxizi, hidroxizi etc.) la o concentrație de 10-6 molar sau mai puțin. Această situație este folositoare dacă produșii de reacție sunt aderenți. În domeniul biomaterialelor, pasivitatea poate fi sau nu adecvată : distrugerea unui strat pasiv poate cauza o creștere a gradului de coroziune. Starea de echilibru poate avea loc dacă produșii de reacție sunt îndepărtați de fluidul din țesut. Materialele acționează diferit în refacerea unui strat pasiv care a fost afectat. Acest strat de material poate proteja materialul de bază dacă acesta este ferm aderent sau nonporos ; în acest caz coroziunea ulterioară este împiedicată.
Fig.II.6. Diagrama Pourbaix pentru un metal imun : aurul.
(După M.Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, NACE, Houston/CEBELCOR, Brussels,1974)
Pasivizarea poate fi cauzată și de o polarizare concentrată datorată unui “zid” de ioni lângă electrozi. Acest lucru rareori poate avea loc în corp de vreme ce ionii sunt permanent completați. Reacțiile de depolarizare catodică pot participa la pasivizarea unui metal prin intermediul unei bariere de energie care împiedică cinetica. Câteva exemple sunt ecuațiile (5-5) și (5-6).
Fig.II.7. Diagrama Pourbaix pentru un metal pasiv : titaniul.
(După M.Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, NACE, Houston/CEBELCOR, Brussels,1974)
În Figurile 5-11 la 5-14 există două linii diagonale. Linia de sus (oxigenul) reprezintă limita superioară a stabilității apei și este asociată cu soluțiile bogate în oxigen sau electrolți alături de materiale oxidante. În regiunea de deasupra liniei, oxigenul evoluează conform ecuației 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-. În corpul uman, saliva, fluid intracelular, și lichidul interstițial ocupă regiuni lângă linia de oxigen, de vreme ce ele sunt saturate cu oxigen. Linia diagonală inferioară (hidrogenul) reprezintă limita inferioară a stabilității apei. Hidrogenul gazos evoluează conform ecuației (5-5). Coroziunea apoasă are loc în regiunea dintre cele două linii diagonale din diagrama Pourbaix. În corpul uman, urina, bila, tractul gastrointestinal inferior și secrețiile glandelor netubulare ocupă regiunea de deasupra liniei de hidrogen.
Fig.II.8. Diagrama Pourbaix pentru Mg.
(După M.Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, NACE, Houston/CEBELCOR, Brussels,1974)
Semnificația diagramei lui Pourbaix este următoarea. Diferite părți ale corpului au pH diferit și concentrații de oxigen diferite. Astfel, un metal care se comportă bine (este imun sau pasiv) într-o parte a corpului poate suferi o coroziune accentuată în altă parte. Mai mult, pH-ul își poate schimba dramatic valoarea în țesuturi care pot fi rănite sau infectate. În particular, un lichid obișnuit din țesut are pH de aproximativ 7,4, dar într-o rană poate scădea la 3,5, iar în infecție poate crește la 9,0.
Diagramele Pourbaix sunt folositoare, dar nu spun întreaga poveste ; sunt limitate. Ele sunt realizate în funcție de echilibrul dintre metal, apă și produșii de reacție. Prezența altor ioni, ex. cloruri, pot avea comportament foarte diferit, iar moleculele mari pot și ele să schimbe situația. Prezicerea “pasivității” poate fi uneori optimistă, dacă nu este luată în considerare probabilitatea reacției.
IV.2.4.3. Probabilitatea de coroziune și curbe de polarizare
Regiunile din diagrama Pourbaix specifică dacă coroziunea va avea loc, dar nu determină probabilitatea. exprimată ca o densitate a curentului electric (curent pe unitatea de arie) depinde de potențialul la electrozi așa cum este arătat și în curbele de polarizare din Figura 5-15. Din aceste curbe, se poate calcula numărul de ioni eliberați în țesut pe unitatea de timp, precum și grosimea metalului înlăturat de coroziune într-un timp dat. Un experiment alternativ este acela în care masa pierdută a unui specimen de metal din cauza coroziunii este măsurată în funcție de timp.
Probabilitatea coroziunii depinde și de factorii sinergetici, cum ar fi cei de origine mecanică. De exemplu, oboseala, deformarea repetatăa unui metal într-un mediu coroziv, ce produce accentuarea coroziunii și microafecțiunilor cauzate de oboseală.
Fig.II.9. Curbele Potențial – Densitate de curent pentru unele biomateriale.
(E.H.Greener, J.K. Harcourt, E.P. Lautenschlager, Materials Science in Dentistry, Williams and Wilkins, Baltimore, 1972)
De vreme ce mediul corpului uman presupune atât aplicarea unei forțe mecanice repetitiv cât și prezența unui mediu chimic agresiv, testarea la oboseală a materialelor folosite pentru implant ar trebui făcută întotdeauna în condițiile unui mediu fisiologic : soluția lui Ringer la temperatura camerei. În coroziunea prin măcinare frecarea de o parte și de alta distruge stratul de pasivizare, provocând coroziune accelerată. În îngropare, coroziunea este accelerată în local. Metalele inoxidabile sunt vulnerabile la acest proces. Coroziunea localizată are loc dacă metalul sau mediul nu sunt omogene. Legăturile dintre grupări într-un metal pot fi suspectate de început de coroziune din cauza nivelului ridicat de energie. Fisurile sunt vulnerabile la coroziune, de vreme ce mediul chimic din fisură poate fi diferit de mediul înconjurător. Suprafața de contact dintre șurub și suprafața osoasă de exemplu poate suferi coroziune în fisuri.
IV.2.4.4. Coroziunea metalelor disponibile
Alegera unui metal pentru implantare ar trebui să se facă în funcție de proprietățile corozive discutate mai sus. Metalele folosite curent precum biomaterialele includ aurul, aliajele Co-Cr, metalul inoxidabil tipul 316, titanul, aliajul Ni-Ti și amalgamul Ag-Hg.
Metalele nobile sunt imune la coroziune și ar fi materiale ideale dacă rezistența la coroziune ar fi singura condiție. Aurul este foarte des utilizat în coroanele dentare, oferind performanță superioară și longevitate. Cu toate acestea, aurul nu este folosit în aplicații ortopedice din cauza densității sale mari, rezistența insuficientă și costul mare.
Titanul este un metal de bază din seria electrochimică; cu toate acestea, formează un strat pasivizant robust (Figura 5-13), rămânând pasiv în condiții fiziologice. Curenții de coroziune în condiții normale saline sunt foarte slabi : 10-8 A/cm2. Implanturile de titan rămân în aparență neschimbate. Ti oferă o rezistență la coroziune superioară, dar nu este la fel de dur și rezistent ca oțelul.
Aliajele Co-Cr ,ca și Ti, sunt pasive în corpul uman. Sunt folosite foarte des în aplicațiile ortopedice.
Metalele inoxidabile conțin îndeajuns crom pentru a avea rezistență la coroziune prin pasivizare. Stratul pasiv nu este la fel de robust ca în cazul Ti sau aliajului Co-Cr. Doar cele mai rezistente la coroziune dintre metalele inoxidabile sunt potrivite pentru implanturi. Acestea sunt tipurile austenitice 316, 316L, 317 (AISI) și 10TiMoNiCr175, 2MoNiCr175 (STAS) care conțin Mo. Chiar și acestea sunt vulnerabile la coroziunea în fisurile din jurul șuruburilor.
Amalgamul dentar este un aliaj de Hg, Ag, și Sn. Cu toate că fazele sunt pasive la pH neutru, potențielul transpasiv pentru etapa y2 este un pic exagerat, din cauza cuplurilor galvanice interfazice sau potențialelor, datorate aerisirii diferite sub placa dentară. De aceea, amalgamul adesea corodează și este cel mai activ material coroziv folosit în stomatologie.
III. Biomateriale metalice folosite în implanturi
De-a lungul vremii, metalele au fost folosite, sub diferite forme, în implanturi. Primul metal studiat specific pentru folosirea lui în implanturile în corpul uman a fost vanadiul (“Sherman Vanadium Steel”), care a fost folosit în fabricarea plăcilor și șuruburilor utilizate la fracturi osoase. Majoritatea metalelor precum Fe, Cr, Co, Ni, Ti, Ta, Mo și W folosite pentru realizarea implanturilor pot fi acceptate de corpul uman după numai căteva minute. Câteodată aceste elemente metalice, în formă naturală, sunt esențiale în funcțiile celulare (Fe) sau în sinteza vitaminei B12 (Co), dar nu pot fi tolerate atunci când se folosesc în corp în cantități mari. Biocompatibilitatea implantulurilor metalice este o problemă considerabilă pentru că acestea au tendița de a se coroda într-un mediu ostil. Consecința coroziunii este pierderea de material, care va slăbi rezistența implantului, și poate chiar mai important de atât, coroziunea produce deteriorări în țesuturi, acest lucru ducând la efecte nedorite. În continuare, se studiază relația dintre compoziția, structura și proprietățile metalelor și aliajelor folosite pentru fabricarea implanturilor.
III.1. Implantele din titan
În prezent, cel mai popular material de implant utilizat este titaniul comercial pur și câteva dintre aliajele lui, în special pentru o serie de proprietăți fizice și mecanice și biocompatibilitatea lui.
Biocompatibilitatea materialelor implantare vis-à-vis de țesuturile osoase, ce permit ancorajul mecanic eficace, nu este totuși suficientă; implantele dentare, traversând bariera mucoasei bucale, ar trebui să prezinte biocompatibilitate și față de țesuturile moi adiacente, formând manșonul gingivo-epitelial eficace contra penetrării bacteriilor.
În momentul de față, singurele materiale ce și-au demonstrat biocompatibilitatea la nivel gingival sunt titaniul, aluminiul și oxidul de zirconiu. Titaniul este folosit în principal pentru zonele ce nu necesită o estetică deosebita, deoarece prin transparență ar putea duce la apariția unui contur gri de-a lungul marginii gingivale.
Astfel, implantele endo-osoase de tip șurub sau cilindru, cu suprafața texturată, realizate din titan pur, sunt considerate un standard pentru fabricarea implanturilor orale. Titanul prezintă aplicații în multe câmpuri ale stomatologiei din cauza biocompatibilității sale, rezistenței crescute la coroziune și caracteristicilor medicale bune. Titanul pur comercial a fost folosit pentru substratul implantar precum și ca material pentru bonturi, timp de mulți ani. Investigații numeroase au demonstrat siguranța materialului și pe termen scurt dar și pe termen lung. Există temeri cum că titanul ar putea provoca reacții de corp străin, dar există puține dovezi în acest sens au demonstrat că titanul„poate cauza interacțiuni biochimice. S-au raportat decolorări la nivelul țesuturilor și reacții alergice la pacienții ce vin în contact cu titanul". Un număr mic de investigații au arătat concentrații crescute de titan lângă zonele cu implant de titan și la nivelul ganglionilor regionali .Un studiu a raportat rate de eșec ale implanturilor, dar, mai mult de jumătate erau datorate, conform autorilor, ionilor metalici toxici eliberați de suprastructuri într-o investigație ce a evaluat țesuturile de la pacienții ce au suportat o revizie a înlocuitorilor de articulație de șold, Lalor și colab. au sugerat o sensibilizare la titan din cauza prezentării anticorpilor monoclonali ce arată existența limfocitelor T în prezența particulelor de titan. Cu toate astea, ar trebui menționat faptul ca relevanța clinică a acestor rezultate nu este încă stabilită. Un lucru este cert, și anume, că pacienții, probabil din cauza unor raportări mai mult sau mai puțin fundamentate științific, ce consideră că metalele sunt dăunătoare corpului, se bazează pa sănătatea naturală și medicina holistică, unde contaminarea datorită metalelor este parte a filosofiei. Dacă componentele implantului se realizează din materiale ceramice, va fi posibilă îndepărtarea variantei de implant metalic, pentru pacienții ce nu doresc acest lucru.
III.2. Materialele ceramice
Sunt adesea folosite în stomatologie. Aplicarea ceramicii cuprinde realizarea de coroane metalo-ceramice dar și de restaurări integral ceramice, de pivoți și de schelete pentru punți dentare. Ceramicele sunt materiale înalt biocompatibile și pot îmbunătății rezultatul estetic al restaurărilor dentare. Mai mult decât atât, este bine știut faptul că materialele ceramice sunt mai puțin predispuse la acumularea de placă față de substraturile metalic.
Implanturile de ceramică în stomatologie nu reprezintă un lucru de actualitate. Sandhaus a fost unul din primii ce au raportat folosirea implanturilor de ceramică aluminoasă (CBS = șurub osos cristalin). Cu toate acestea, CBS a demonstrat o rată de succes de doar 25% după o perioada de observație de 5 ani (în 1987, Sandhaus a introdus implantul ceramic Cerasand) dar, din păcate, nu exista date pe termen lung asupra comportamentului clinic. Trebuie știut faptul că, nici unul din aceste implanturi ceramice nu sunt disponibile pe piața, în momentul de față. în 1976, Schulte și Heimke(176) au introdus implantul din oxid de aluminiu Turbingen pentru plasarea imediată a implanturilor pentru zona anterioară. în afară de raportările clinice asupra sistemelor implantare există și date științifice asupra comportamentului pe termen lung al acestui. Investigațiile au arătat că acest tip de material se integrează foarte bine în structurile osoase și. D'Hoedt a raportat succesul la 631 de pacienți dintr-un total de 924 pacienți ce au prezentat un asemenea implant, după aproximativ 10 ani. A existat o rată de succes de 92, 5%, din 1982. Nu s-au raportat ratele de succes totale începând cu anul 1975 până în anul 1985. într-o investigație comparativă ulterioara, D'Hoedt și Schulte au raportat rezultate, între anii 1982 și 1987, și au demonstrat ca doar 2 din 448 reabilitări nu au prezentat succes clinic; La cele 396 de reabilitări realizate cu succes, rata de încredere a fost de 95% pentru o rată de succes situata între 85% și 92%. Pentru cele 50 de cazuri ramase nu au fost furnizate nici un fel de informații. Nici un rezultat clar cu referire la rata de succes a implanturilor nu a putut fi prezentat în urma acestei studii. Cu toate acestea, De Wijs și colab. au prezentat o evaluare clinică realizată pe o perioadă de 10 ani pentru 127 de astfel de implanturi. La 101 pacienți implanturile au fost plasate la nivelul incisivilor maxilari, caninilor și în regiunea premolară. Autorii au avut o rată de supraviețuire totală de 87% pentru o perioada de urmărire de 4 – 5 ani.
De când sistemul implantar Frialit din oxid de aluminiu policristalin nu s-a ridicat la așteptările stabilității pe termen lung, a fost retras de pe piața și înlocuit cu sistemul Frialit – II de titan).
Există mai multe dovezi științifice ce susțin implanturile orale din cristale unice de alumină (safir). Numeroase implanturi de acest gen au fost plasate în ultimii 20 de ani la animale dar și clinic. Aceste materiale s-au dovedit a fi biocompatibile. Un tip de implant de acest gen a fost Bioceram produs de Kyocera Koth și colab. și Steflik și colab. au raportat rezultate după perioade de urmărire de 5 si, respectiv, 10 ani asupra implanturilor safir Bioceram. 28 de implanturi au fost plasate la nivelul mandibulei la 17 pacienți. La 6 săptămâni după aplicarea implanturilor, 23 din acestea au fost incluse în fixarea protezelor cu bonturi distale. 21 din 23 de implanturi au putut fi revăzute după 10 ani. Autorii au raportat o rată de succes de 81%. Trebuie notat faptul ca aceste 2 investigații au fost incluse într-o raportare asupra supraviețuirii și complicațiilor protezelor parțiale cu sprijin mixt dento-implantar .
Ratele de supraviețuire au fost de 75. 7% și 64. 7% după 5 și 10 ani, prezentând rate de succes mai mici față de implantele de titan. Un alt raport asupra comportamentului pe termen lung al implanturilor de safir a fost prezentat de către Fartash și Avidson (1997). Ei au studiat implantele Bioceram în tratamentul edentației totale și parțiale prin protezare fixa. Sistemul implantar a fost aplicat la nivelul mandibulei. Ratele de succes pe perioada de 10 ani au fost de 100% pentru restaurările cu sprijin mixt dento-implantar. Aceeași investigație făcută de către Fartash și Avidson a fost inclusă într-o alta recenzie de către același grup ce a inclus proteze fixe cu sprijin implantar. Ratele de supraviețuire au fost de 96. 6% pentru implanturile Bioceram. Rezultatele au fost similare când au fost comparate cu sistemele implantare de titan( în cazul sprijinului mixt dento-implantar).
Intr-o altă raportare, implanturile Bioceram au fost folosite pentru a susține o proteza overlay mandibulară .Autorii au prezentat rezultate la 30 de pacienți ce au fost tratați între anii 1984 și 1991 și au raportat o rata de supraviețuire de 69% pentru o perioada de observație de 11 ani. Autorii au ajuns la concluzia că rezultatele pe termen lung cu acest sistem implantar ce este folosit pentru realizarea protezărilor overlay sunt inferioare sistemelor implantare de titan.
In afară de investigațiile făcute de Fartash și Avidson implantele safir au prezentat rezultate inferioare celor de titan, motiv pentru care, acest sistem implantar nu a fost acceptat. Cei ce au produs acest sistem susțin ca implantele orale Bioceram nu mai sunt disponibile pe piață.
Cu toate că se știe faptul că implanturile de alumină prezintă un risc mai mare de fractură datorită fragilității, rezistenței scăzute la fractura și a îmbătrânirii pe termen lung, fracturarea a fost menționata doar o dată ca motiv pentru pierderea implantului plasat în zona maxilarului posterior în investigațiile pe termen lung menționate anterior .
Așadar, motivul pentru retragerea unor sisteme implantare de alumină de pe piață a rămas neclar. Se poate presupune că frica medicilor dentiști ține de riscul crescut de fracturare al implanturilor ceramice.
Au existat încercări de a găsi materiale ceramice mai dure pentru implanturile orale, în afara de alumină. Ceramică aleasă a fost deja folosită în ortopedie încă din 1990 pare să fie ceramica de zirconiu.
Zirconiul a fost introdus în medicina dentară din 1990 și este folosit în momentul de față, ca material pentru pivoți, schelete pentru coroane și punți dentare și pentru bonturi implantare
III.3. Implanturile din ceramica pe baza de ZrO2 (TCS)
Implanturile TCS sunt tije din oxid de zirconiu ce pot fi incluse in categoria implanturilor de stabilizare endoosoasa. Au o rezistenta mecanica corespunzatoare si o biocompatibilitate recunoscuta. Tijele se insera proximal, in raport cu dintii naturali. O contributie insemnata in acest domeniu a avut-o prof. Sandhaus.
Ceramicile aluminoase si cele pe baza de oxid de zirconiu produc osteogeneza de contact, deci in jurul implantului se va depune os lamelar, rezistent din punct de vedere mecanic.
Oxidul de zirconiu este un material ceramic folosit in implantologie datorita biocompatibilitatii sale, esteticii (pentru ca are o culoare asemanatoare cu a dintilor) si a proprietatilor mecanice care sunt mai bune decat ale aluminiului. Implanturile fabricate din oxid de zirconiu sunt biocompatibile, bioinerte si radioopace, si prezinta o rezistenta crescuta la coroziune, indoire si rupere.
Fig. III.1. Vedere intraorala a unui implant pe baza de ZrO2
S-a raportat ca acest material prezinta un contact cu osul si tesuturile moi, similare cu cele observate la implanturile de titan si poate fi folosit pentru a produce implantul sau doar ca material de acoperire. Interfata se compune dintr-un strat proteoglicanic care este mai gros decat la titan (300-500Å, respectiv 200-400Å). Cu toate acestea cantitatea de os formata pe o perioada cuprinsa intre 1 si 6 luni postimplantar ( la iepuri) nu difera la implanturile de titan si cele de zirconiu (Misch 2008).
Raspunsul osos la implanturile de oxid de zirconiu a fost evaluat intr-un studiu pe iepuri. La 4 saptamani dupa implantare autorii au raportat absenta cresterii epiteliale, reactie ososa externa, spatii sau tesut fibros intre os si implant. Stabilitatea osteointegrarii in jurul implantelor de oxid de zirconiu a fost de asemenea evaluata sub diferite forme la o maimuta. Implanturile dentare au fost inserate si 3 luni mai tarziu s-au instalat protezele (suport implantar unic, suport implantar cu conexiuni, si o combinatie de suport implantar si dinti naturali). Au fost observate tesuturile periimplantare prin examen clinic, histologic si histomorfometric la 12 si 24 luni dupa incarcare si s-au observat diferente semnificative intre grupuri.
Fig. III.2. Implant din ceramica pe baza de ZrO2
Pe subiecti umani Kohal si Klaus au prezentat un raport in care implantul de oxid de zirconiu a fost inserat imediat pentru a substitui un incisiv central extras datorita unei fracturi longitudinale. Dupa o perioada de vindecare de 6 luni sa cimentat un bont de oxid de zirconiu si dintele extras a fost modificat si a servit drept restaurare provizorie. Dupa o luna o coronita unidentara a fost cimentata pe implant. Rezultatele obtinute cu implanturile de oxid de zirconiu par a fi promitatoare dar sunt necesare studii pentru a clarifica raspunsul biologic la implanturile de oxid de zirconiu, in special dupa perioade lungi de timp.
IV. Biomateriale nemetalice folosite în implantologie
IV.1.Alogrefele
O alogrefă reprezintă un țesut osos transplantat de la un donor de aceeași specie ca și acceptorul, dar de alt genotip.
Avantajul principal al alogrefelor este eliminarea necesității unui situs donor. De asemenea dinsponibilitatea lor nelimitată permite folosirea lor în cantități mari atunci când acest lucru se impune .Totuși în cazul grefelor mari sunt necesare și alte materiale care să asigure un prognostic bun al augmentării osoase. Materialele osteoinductoare au o contribuție mai mare la formarea osoasă în timpul fazei de remodelare. Țesutul este prelucrat în diverse forme, mărimi și stocat în "bănci de os".
Există 3 tipuri de alogrefe osoase:
înghețate,
uscate și înghețate
demineralizate uscate și înghețate
Osul este adesea prelevat, înghețat și stocat, pentru a putea fi folosit în viitor la același pacient. Mai poate fi deasemenea iradiat pentru a reduce răspunsul imun atunci când este folosit la alt pacient
Osul alogen înghețat este foarte rar folosit în implantologie datorită riscului mare de reject și de transmitere a unor boli. A fost însa des utilizat în analize biomecanice care urma-reau să determine proprietățile fizice ale osului de la nivelul maxilarelor.
Cele mai folosite alogrefe sunt DFDB și FDB. Procesele prin care se obțin FDB și DFDB demineralizat sunt diferite și specifice, existând variații de la un laborator la altul. In ambele cazuri, osul trabecular sau cortical este prelevat astfel încât să fie steril, de la un donator sănătos .
Ținând cont de faptul că factorii de creștere sunt prezenți într-o cantitate redusă, rezultă că grefa reprezintă în principal o sursă anorganică de HA ce va servi ca și schelet pentru formarea osoasă ulterioară. FDB are astfel mai mult un rol osteoconductiv, deoarece proteinele inductoare sunt încet eliberate după resorbție și prezente în cantități reduse.
S-a demonstrat că grefele demineralizate complet stimulează osteogeneza mai mult decât cele demineralizate parțial. Datorită îndepărtării sărurilor minerale, BMP insolubile sunt disponibile local mai rapid decat în cazul osului înghețat și uscat, când pentru expunerea lor este necesară activitatea osteoclastică. Drept rezultat se remarcă transformarea într-o măsură mai mare și mai rapidă a celulelor nediferențiate în osteoblaști.
FDB este în principal osteoconductiv în timp ce DFDB nu este osteoconductiv (nu are componenta anorganică), dar i se atribuie proprietăți osteoinductive superioare.
IV.2. Materiale aloplaste
In alegerea unui material aloplastic în defavoarea altuia trebuie să se țină cont de mai mulți factori:
produsul trebuie să se resoarbă și să servească ca un schelet pentru formarea ulterioara a osului sau trebuie doar să mențină anatomia
dacă produsul trebuie să se resoarbă pentru a permite formarea osoasă și care este rata cea mai potrivită pentru acest proces
Perioadele scurte de vindecare necesită materiale mai ușor resorbabile, care trebuie deci să fie mai poroase. Totuși, dacă sunt prea ușor îndepărtate, există riscul de a nu se menține un spațiu suficient pentru osteogeneză. In cazul în care se utilizează materiale cu structura cristalină, mai puțin poroase, se va menține spațial un timp îndelungat, dar timpul de resorbție și formare osoasă va fi mai mare. In concluzie materialul ales nu trebuie să fie întotdeauna dintr-o familie sau alta. Se va ține cont de situație și de proprietățile macromoleculare și biochimice ale materialului
Sticla bioactivă și ceramicile bioinerte pot fi amestecate cu HA densă cristalină deoarece structura lor le face practic neresorbabile. Utilizarea lor este limitată la intervenții asupra crestei în zone în care nu este necesară creșterea osoasă.
IV.2.1. Hidroxiapatita – Ca5(PO4)3(OH)
Substanțele anorganice din os reprezintă aproximativ 50% din masa netă, uscată a matricei osoase. Ca și P sunt elementele cele mai abundente, dar se întâlnesc și bicarbonați, citrați, Mg, K, Na etc. Prin studii complexe bazate pe difracția razelor X (Roentgen) s-a putut demonstra că P și Ca formează împreună cristale de HA.
Pe lângă această formă de prezentare, Ca mai intră în compoziția osului în stare amorfă(necristalină), în cantități importante. Prin micrografie electronică s-au putut vizualiza cristalele de HA, dovedindu-se forma lor aplatizată și având dimensiuni de 40 x 25 x 3 nm, dispuse în lungul fibrelor de colagen și înconjurând substanța amorfă. Ionii de la suprafața cristalelor de hidroxiapatită sunt hidratați, stratul de apă și ionii fiind dispuși de jur împrejurul cristalului. Acest înveliș facilitează schimburile de ioni dintre cristal și masa fluidă înconjurătoare. Asocierea dintre cristalele de hidroxiapatită și fibrele de colagen este responsabilă de duritatea și rezistența țesutului osos.
In structura osului, matricea densă de colagen, împreună cu o rețea minerală de Ca-P cristalin.
Efectul de întărire osoasă îl conferă puținii ioni de Mg, care sunt prezenți în locul ionilor de Ca, precum și foarte puțini dintre ionii hidroxil (-OH), care sunt înlocuiți cu ionii de flor. In natură, hidroxiapatita se mai întâlnește în scheletul coralilor, având o arhitectonică și o porozitate asemănătoare osului (500-600u). Pe cale sintetică, hidroxiapatita poate fi obținută sub diverse forme: placuțe; granule de HA, cu porozități diferite.
HA densă este anorganică și nu poate crește sau integra pe suprafața unui implant. Este de asemenea de trei ori mai dură decât osul cortical și este mai asemănătoare cu dentina decât cu osul. Atunci când este plasată la nivelul osului, rolul ei principal este acela de a ocupa un spațiu și de a menține astfel volumul și conturul osos. Dacă se dorește aplicarea unui implant endoosos la nivelul regiunii cu HA, se va utiliza o freză diamantată și o piesă de mână la turație mare în vederea preparării. Nu este indicată introducerea acestui material la nivelul unei alveole în care se dorește aplicarea pe viitor a unui implant.
O indicație mai frecventă a HA este plasarea ei pe coamă sau pe versantul vestibular al crestei în jurul implanturilor, pentru a îmbunătăți conturul părților moi sau pe ntru a augmenta creasta pe care se va aplica ulterior o proteză. Datorită existenței puținor materiale de augmentare, HA a fost utilizată foarte mult în urmă cu câțiva
IV.2.2. Beta tricalciul-fosfat (β-TCP)
Are formula chimică Ca3(PO4)2, fiind sintetizat prin încălzirea unui amestec de carbonat de calciu și un tip special de ceramică ultraporoasă, numită monetită .
Fig.IV.1. Aspectul β-TPC la microscopul electronic marit de 25 ori
Temperatura la care a fost expus amestecul a fost de 1050°C, timp de 24 de ore, după care amestecul a fost uscat în atmosferă de vid. Rezultatul a fost obținerea unei mase de β-TCP cu un grad înalt de porozitate, ce oferă materialului biocompatibilitate osoasă dată de chemotactismul osteoblastelor, care proliferează pe suprafața poroasă a materialului, realizându-se în final invazia acestuia cu țesut osos de neoformație .
Rata de resorbție fosfatului de calciu prin activitate celulara depinde de mărimea particulelor, volumul porozității materialului și compoziția materialului. Particulele mai mari necesită un timp mai mare pentru resorbție. De exemplu o particulă de 250 microni se resoarbe mai repede decât una de 750 microni. Resorbția depinde și de volumul materialului implantat .
IV.2.3. Bioactive glass
Larry Hench de la Universitatea din Florida a dezvoltat acest material, aprobat sub denumirea biosticla (bioglass).
Mecanimele care stau la baza proprietăților acestor materiale de a produce regenerarea osoasă au fost pentru prima dată investigate de Hench. Prima dată atenția s-a îndreptat spre schimbări la nivelul suprafeței sticlei bioactive. Se crede că atunci când sticla bioactivă este imersată într-un mediu fiziologic apare o reactive desfășurată pe parcursul a 5 etape:
un schimb de ioni între cationii de la nivelul sticlei si ionii de hydrogen de la nivelul solutiei externe;
o reacție de hidrolizare în care rețeaua de la nivelul sticlei este ruptă;
o etapă de condensare în care rețeaua modificată a sticlei își schimbă morfologia pentru a forma un strat cu o suprafață poroasă asemanatoare unui gel;
o etapă de precipitare, în care straturi amorfe de fosfat de calciu tratate cu raze X, sunt depozitate pe gel;
etapa de mineralizare în care fosfatul de calciu se transformă treptat în hidroxiapatită, simulând faza naturală de mineralizare întâlnită la osul vertebratelor.
Ulterior s-a evidențiat faptul că morfologia suprafeței stratului de gel are un rol esențial în determinarea răspunsului bioactiv. Această observație este susținută de studii efectuate pe produși de sticlă bioactivi rezultați în urma unei procesări sol-gel.
Astfel de sticle conțin concentrații semnificativ mai mari de SIO2 decât sticlele bioactive tradiționale obținute prin topire, reușind să-și mențină și bioactivitatea(abilitatea de a forma straturi mineralizate de hidroxiapatită la suprafață). Porozitatea inerentă a materialului obținută prin tehnica sol-gel poate fi o explicație pentru apariția bioactivității .
Aplicații medicale a sticlei bioactive
Sticla bioactiva are multe aplicații, în special în domeniul reparării și regenerării
osoase. Este folosit ca:
material sintetic de grefare osoasă în ortopedie și chirurgie cranio-maxilofacială;
implanturi cohleare;
matrice petru ingineria tisulară osoasă;
tratamentul hipersensibilității dentinare și favorizarea remineralizării smalțului.
IV.2.4. Xenogrefele
Utilizarea xenogrefelor și-a demonstrat eficacitatea în creșterea înalțimii osoase.
Matricea anorganică de os bovin singură sau în combinație cu osul autolog este materialul de grefare ales de mulți practicieni în elevarea podelei sinuzale. De fapt în literatura de specialitate utilizarea xenogrefelor ca materiale de grefare este cel mai bine documentată.
Xenogrefele sunt materiale de succes utilizate în augmentarea sinuzală, insuficient promovate. Atunci când sunt utilizate corespunzator, xenogrefele oferă rezultate mai bune decat autogrefele sau alogrefele, în ceea ce priveste menținerea unui volum osos care să reziste la solicitari, oferind deasemenea un procent înalt de vitalitate, siguranță și lipsa a complicațiilor.
Deși xenogrefele nu reprezintă materialul de elecție pentru reconstrucția osoasă, pentru grefarea sinuzală și pentru osteointegrarea implanturilor, ele pot deveni o soluție pentru viitor
IV.2.5. Membrane
Principiul utilizării membranelor pentru regenerarea osoasă ghidată (GBR – guided bone regeneration) este bine stabilit atât în chirurgia implantară cât și în cea parodontală. De fapt, originile regenerării osoase ghidate se află în lucrările lui Hurley și ale colaboratorilor, care, în 1959, utilizau această tehnică pentru a trata problemele coloanei. Ulterior, în 1960, Basset și Boyne utilizează metoda pentru a repara defecte ale oaselor faciale.
Totuși, utilizarea pe scară largă a tehnicilor de regenerare osoasă ghidată în combinație cu membrane a început, în implantologie și parodontologie, după anii 1980.
Ideal, materialele din care sunt confecționate membranele trebuie să aibă o serie de caracteristici:
Biocompatibilitate;
Excluderea celulelor care alcătuiesc țesuturile moi;
Menținerea spațiului;
Integrare țisulară;
Ușurință în utilizare;
Activitate biologică.
IV.2.5.1. Funcțiile membranelor
În principiu, membranele sunt folosite pentru reparația defectelor osoase sau parodontale și augmentare osoasă. Pentru a servi acestui scop, membranele trebuie să îdeplinească o serie de funcții.
Menținerea spațiului
Pentru o augmentare osoasă de durată, menținerea spațiului este importantă. Cele mai multe membrane sunt destul de moi și pliabile, pentru ușurința utilizării, de aceea se pot îndoi spre spațiul liber sub presiunea țesuturilor moi, chiar și atunci când sunt aplicate peste diverse materiale de comblaj. Astfel, pentru rezultate clinice bune, membranele trebuie să aibă o anumită rigiditate. În spațiul creat sub membrană se va menține cheagul sanguin sau materialul de comblaj și, în final, se va forma țesut osos.
Funcția de barieră
Membranele au rolul de a opri migrarea celulelor țesuturilor moi spre interiorul defectului osos sau parodontal. Acest lucru este foarte important în etapele incipiente ale regenerării osoase.
Stimularea vindecării
Structura membranelor nu trebuie să interfere cu procesele de vindecare din interior, pe deoparte, și a vindecării epiteliale de deasupra. De aceea, partea internă a acestor membrane trebuie să aibă o structură poroasă care să permită aderarea osteoblastelor, iar partea externă să permită proliferarea fibroblastelor și închiderea corectă gingivală după repoziționarea lamboului.
Resorbția
Pentru membranele resorbabile, este important timpul în care acestea încep să se degradeze hidrolitic sau enzimatic. Trebuie să-și mențină integritatea cel puțin pe durata fazelor incipiente ale regenerării osoase. De asemenea, prin descompunere trebuie să rezulte produși netoxici, bine tolerați biologic.
IV.2.5.2. Tipuri de membrane
Din punctul de vedere al materialelor de fabricație, există 4 tipuri de membrane:
PTFE (Teflon) neresorbabil, care necesită îndepărtare și deci o a 2-a etapă chirurgicală.
Colagen resorbabil – de origine bovină sau porcină; în utilizarea acestora apar câteva controverse legate de controlul infecțiilor încrucișate sau chiar controverse de ordin etic.
Bariere resorbabile din sulfat de calciu.
Sisteme de membrane sintetice resorbabile.
Toate materialele de mai sus au fost utilizate cu succes în terapia implantară și parodontală și s-au îmbunătățit de-a lungul timpului ca design și modalități de prelucrare.
Membranele din teflon
Teflonul (politetrafluoroetilena) este un polimer alcătuit din atomi de carbon înconjurați de atomi de fluor. Legătura dintre atomii de fluor și carbon este foarte puternică, astfel încât fluorul are rol de scut în jurul lanțului de carbon fragil.
Membranele din teflon au fost mult timp utilizate în chirurgia peri-implantară. Pentru că sunt neresorbabile, au marele avantaj de a putea fi utilizate atât acoperite complet de gingie, dar mai ales expuse mediului oral, atunci când nu pot fi acoperite. Sunt suficient de rigde ca să mențină spațul pentru regenerare osoasă și sunt ușor de îndepărtat. Cele mai utilizate sunt din politetrafluoroetilenă expandată – ePTFE.
Fig.IV.2. Dispunerea 3D a moleculei de politetrafluoroetilena
Fig.IV.3. Reprezentare schematică a complexului gingie-membrană-os
Materialul are rol de barieră pasivă ce permite excluderea țesutului conjunctiv epitelial și gingival din zona defectului, astfel încât numai celulele dorite repopulează spațiul, permițând regenerarea. Materialul este suficient de rigid pentru a crea și menține un spațiu protejat al defectului în care poate avea loc reconstrucția osoasă sau o nouă atașare, dar în același timp este suficient de suplu pentru a se suprapune ușor peste marginea defectului. Materialul nu este resorbabil și permite astfel o izolare predictibilă a locului defectului.
Materialul ePTFE este recunoscut pentru caracterul său inert și compatibilitatea tisulară. Este o matrice de noduri și fibrile de PTFE grupate într-o microstructură de porozitate variabilă pentru a răspunde la cerințele clinice și biologice ale aplicațiilor dorite. Membranele de regenerare PTFE sunt furnizate în stare refer într-o varietate de forme și dimensiuni, în refer neranforsată și în cea ranforsată cu titan. Configurațiile ranforsate cu titan permit crearea de mai mult spațiu și menținerea formei. Aceste tipuri de membrane se mențin între 4 și 12 săptămâni. După cum s-a precizat mai sus, chiar dacă membranele sunt expuse mediului oral ca primă intenție sau ulterior intervenției chirurgicale, acestea crează condiții favorabile regenerării osoase. În cazul apariției unor complicații infecțioase sau inflamatorii care nu pot fi stăpânite prin alte mijloace este recomandată îndepărtarea membranelor înainte de termen.
Zonele tratate cu refern de regenerare PTFA nu trebuie sondate cel puțin șase luni. Reușita procedurii poate fi măsurată efectiv prin observarea ameliorării gradului de atașare, diminuării adâncimii pungii la sondajul periodontal și aspectului general al zonei. La 12 până la 18 luni postintervenție se pot efectua radiografii pentru a evalua obturarea osoasă. S-a referne că vindecarea prin regenerare refern în această perioadă de timp.
Membrane resorbabile din colagen
Membranele resorbabile din colagen se obțin cel mai frecvent din colagen de tip I de origine bovină, prelevate în special din tendonul lui Ahile și din colagen de tip I și III de origine porcină. Sunt utilizate datorită biocompatibilității și capacității de a favoriza vindecarea.
Colagenul este o proteină care conduce ea însăși la regenerare tisulară ghidată prin faptul că este descompusă enzimatic de către organism la amino-acizi. În stare naturală, colagenul devine mult mai fragil într-un mediu cu pH acid, cum este cel al plăgii în care este aplicat, de aceea s-a impus modificarea chimică a colagenului.
Transformarea colagenului se face printr-o reacție chimică de succinilare, prin care gruparea epsilon-amino a lisinei este transformată în grupare refern, refer face colagenul rezistent la un pH de 4,2. Această modificare nu alterează proprietățile native ale colagenului. Substanța utilizată la succinilare este aldehida succinică.
Alte metode de stabilizare a fibrelor de colagen este impregnarea acestora cu glutar-aldehidă sau cu alți polimeri resorbabili și formarea unor rețele încrucișate de fibre. Deși aceste metode măresc rezistența mecanică și prelungesc timpul de resorbție, suprafețele obținute astfel nu crează condiții foarte bune de aderență a fibroblastelor și osteoblastelor. De aceea unii producători preferă colagenul porcin de tip I și III care pare mai avantajos din acest punct de vedere.
Fig. IV.4. Fibre de colagen observate la microscopul electronic
Avantajul major al membranelor resorbabile de colagen este că elimină o a 2-a intervenție chirurgicală. Celelalte avantaje sunt:
structură stabilă foarte rezistentă
pot fi fabricate în straturi, constituind o barieră care permite regenerarea osoasă în interior și limitează proliferarea epitelială și bacteriană.
timpul de rezorbție este predictibil, în general de 26 – 38 de săptămâni.
suficientă rezistență pentru a putea fi stabilizată cu fire de sutură.
rigiditate care permite menținerea spațiului dar și o suficientă manevrabilitate în stare umedă.
nu induc reacții de sensibilizare sau alt tip de răspuns imun.
Fig. IV.5. Regenerarea osoasă ghidată folosind bio-os și membrană de colagen
Barierele din sulfat de calciu
Deși forma fizică diferă de membranele clasice, produsele de sulfat de calciu îndeplinesc exact aceleași roluri ca și celelalte tipuri de membrane. Sulfatul de calciu a fost utilizat în ortopedie, pentru vindecarea plăgilor osoase, încă din 1892. Este cunoscut ca un material cu o bună biocompatibilitate, neiritant și netoxic.
Timpul în care se resoarbe este de aproximativ 4 săptămâni. Ca formă de prezentare, sulfatul de calciu este o pulbere care se amestecă cu un lichid liant rezultând o pastă. Pasta se plasează peste grefa osoasă sau peste materialul de augmentare. Are avantajul de a putea fi foarte bine adaptată pe defectul osos.
Fig. IV.6. Forma de prezentare a sulfatului de calciu
Fig. IV.7. Utilizarea sulfatului de calciu intraoperator
Membranele sintetice
Membranele sintetice sunt compuse dintr-o serie de de fibre sintetice, dispuse în diverse configurații astfel încât să rezulte rețele cu o anumită microporozitate. Fibrele sintetice sunt alcătuite din diverși copolimeri:
Copolimeri de glicolidă și trimetilen carbonat (GORE RESOLUT® ADAPT®)
Copolimeri de acid lactic, acid poliglicolic și trimetilen carbonat (Inion Bioabsorbabile Membrane)
Acest tip de membrană se prezintă sub forma unei folii rigide de plastic. Înainte de utilizare trebuie scufundată într-un lichid care o plasticizează (N-metil-pirolidonă) și menținută cîteva minute, devenind moale și pliabilă. Apoi membrana este clătită cu apă sterilă. În această stare poate fi ușor aplicată peste materialul de comblaj în forma dorită. După așezarea în plagă, membrana devine iarăși rigidă, în aproximativ 30 de minute. Plasticitatea temporară a acestei membrane și starea finală rigidă permit o excelentă menținere a spațiului pentru dezvoltarea ulterioară a țesutului osos.
Este esențial pentru toate tipurile de membrane să fie complet acoperite cu lambourile gingivale fără tensiune. De multe ori, pentru a îndeplini această condiție, lambourile trebuie prelungite sau decolate mai profund.
Rolul de barieră al acestor membrane utilizate în regenerarea osoasă ghidată constă în oprirea proliferării țesuturilor moi în etapa vindecării primare. Întrucât țesutul conjunctiv și epitelial se dezvoltă mult mai repede decât osul, membranele trebuiesc menținute cel puțin până când s-a format suficient țesut osteoid stabil.
Timpul de degradare biologică a membranelor sintetice este cuprins între 8 – 12 săptămâni, pentru cele uzuale, și 24 de săptămâni (membrane concepute să reziste mai mult). Degradarea membranelor se produce prin hidroliză, rezultând alfa –hidroxiacizi care apoi sunt metabolizați de organism la dioxid de carbon și apă. Resorbția completă durează între 1 și 2 ani.
IV.2.5.3. Forme de prezentare
Toate tipurile de membrane sunt ambalate steril. Cele mai multe au forma dreptunghiulară, și se vor decupa în funcție de dimensiunea și forma defectului care trebuie acoperit.
Pentru a facilita adaptarea la diversele situații clinice, există și forme speciale care se aplică mai ușor în spațiile mai restrînse, unde adaptarea este minuțioasă.
Fig. IV.8. Forme de prezentare ale membranelor
PRINCIPII ÎN UTILIZAREA CHIRURGICALĂ A MEMBRANELOR
se menține un câmp steril pe întreaga durată a procedurii.
se pregătesc lambouri cu grosime uniformă, cu un flux sanguin bun.
se păstrează papila interdentară (la tratarea defectelor periodontale).
se excizează epiteliul pungii (la tratarea defectelor periodontale).
se îndepărtează complet tartrul și se netezește suprafața rădăcinii, apoi se îndepărtează defectele din întreg țesutul granulomatos (la tratarea defectelor periodontale).
se reduce la minimum contaminarea salivară a membranei și a zonei chirurgicale.
se acoperă complet zona defectului cu membrana.
se decupează excesul de membrană, dacă este necesar, astfel încât să se mențină acoperirea completă a defectului.
membrana trebuie să depășească cu 2 – 3 mm marginile defectului.
se păstrează un spațiu sub membrană și dacă este necesar se utilizează materiale pentru grefe osoase care creează spații (ca de ex. autotransplant osos, substituenți ai osului).
se adaptează marginile membranei la osul alveolar.
stabilizarea membranei este esențială pentru reușita regenerării. Se recomandă utilizarea ca ligatură a unei suturi resorbabile, atunci când se utilizează configurațiile transgingivale pentru tratarea defectelor periodontale. Se mai pot utiliza pini resorbabili.
se iau toate măsurile posibile pentru a obține o închidere primară peste membrană, cu un lambou netensionat.
a b
c d
e f
Fig.IV.9. Utilizare clinică a membranelor în implantologie (a.membrana; b.pacientul înaintea intervenției;c.defectele osoase; d.implanturile și defectele osoase; e.aplicarea materialului de comblaj; f.fixarea membranei cu pini)
ASPECTE IMPORTANTE POSTOPERATORII
La fel ca pentru toate intervențiile chirurgicale orale, îngrijirea postoperatorie corectă este importantă pentru o vindecare optimă. Aceasta trebuie să includă:
Programul de menținere a igienei orale prescris de clinician.
Controlul mecanic delicat al plăcii dentare.
Controlul chimic al plăcii dentare, de ex. cu clorhexidină.
Instrucțiunile de utilizare a aței dentare sau a periuței de dinți prescrise de clinician.
Monitorizarea atentă a pacientului și profilaxia profesională (fără polizare) cel puțin o dată la două săptămâni în primele opt săptămâni.
Managementul postoperator poate include, de asemenea, tratament cu antibiotice, dacă clinicianul consideră că este necesar. Literatura de specialitate a demonstrat că administrarea antibioticelor sistemice contribuie la reducerea complicațiilor postoperatorii. Membrana expusă trebuie controlată frecvent și dacă clinicianul consideră că este necesar poate fi îndepărtată postoperator, totuși expunerea materialului nu trebuie să interfereze cu regenerarea.
În cazul dezvoltării unor complicații (expunere, infecție, inflamație) care nu pot fi controlate prin tratamentele postoperatorii standard, clinicianul poate decide îndepărtarea membranei. Pentru îndepărtarea membranei poate fi necesar un chiuretaj, îndepărtarea trebuie însoțită de spălare abundentă cu soluție salină sterilă. Se recomandă ca zona să nu fie supusă îndepărtării de țesuturi timp de cel puțin un an după regenerarea dirijată a țesutului.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Biomateriale Implantare (ID: 156189)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.