BIOMATERIALE FOLOSITE IN IMPLANTOLOGIE

De-a lungul anilor s-au experimentat numeroase materiale - piatra, fildes, aurul, oteluri, titaniu, tantal, materiale ceramice [1960 - ceramica aluminoasa, DUBRUILLE ]

Exista numeroase clasificari ale bio-materialelor. Una dintre acestea este urmatoarea:

1.        biotolerate - otelul inoxidabil, separare prin tesut 22322v2117w conjunctiv avascular

2.        bioinerte - titanul, separare prin tesut 22322v2117w conjunctiv vascularizat

3.        bioactive - hidroxiapatita, legatura chimica si biologica cu osul datorita prezentei radicalilor liberi de calciu si fosfat din suprafata.

TITANUL

Întruneste calitatile cele mai bune în comparatie cu celelalte metale, fiind un material aproape ideal în implantologia endoosoasa stomatologica.

A fost descoperit în 1791 de WILLIAM GREGOR, izolat în 1939 de W.J.KROLL, cu puritate de 99,55%.Azi este obtinut prin disociere în vid la 1400 °C, puritate 99,85-99,95%.

O caracteristica foarte importanta a Ti, si care îi determina în mare masura proprietatile, este aceea ca la suprafata Ti se acopera spontan cu o pelicula de oxizi de titan, care se regenereaza continuu. Acesti oxizi stabili de la suprafata -monoxid, dioxid, trioxid - îi confera o rezistenta foarte mare la coroziune ( de 400 ori mai mare ca a otelului inoxidabil ). Rezistenta la coroziune poate fi crescuta prin aliere cu molibden, zirconiu, reniu, niobioum, crom, mangan.

Aliaje biomedicale de titan sînt - Ti-Al-V, Ti-Al-Mo, Ti-Al-Cr, Ti-Al-Cr-Co.

Materialele utilizate în implantologie sînt evaluate din doua puncte de vedere: fizico-mecanice, si biologic.

         din punct de vedere fizico-mecanice:

1.       punct de topire - 1600 °Cè sterilizare ultra rapida la 300°C.

2.       rezistenta, rigiditate è implantele, frezele de titan sînt fabricate dintr-o singura bara prin prelucrare mecanica, ceea ce îi confera rezistenta maxima. Implantele, frezele nu se deformeaza la aplicarea fortelor de montare, frezare, sau biomecanica masticatiei, chiar implante subtiri suporta sarcini mari. Rezistenta Ti este comparabila cu a otelului

inoxidabil. Duritatea este mult mai mare ca a osului cortical si a dentinei. Este maleabil, ceea ce-l face rezistent la solicitarile de soc.

3.       efect catodic è Ti actioneaza ca un catod, atragînd ionii de calciu în jurul lui, favorizînd aparitia nucleilor de hidroxiapatita.

4.       ph neutru -7- al oxidului de Ti.

5.       conductibilitate termica - scazuta.

6.       rezistenta electrica - crescuta.

7.       greutate, densitate - mica è Ti se situeaza între metalele grele si usoare, mai aproape de cele usoare, astfel greutatea exercitata de implant asupra celulelor din jur este redusa.

         din punct de vedere biologic - al reactiei tesuturilor la Ti:

1.         rezistenta la coroziune è Ti este un material reactiv - în apa, aer, sau orice alt electrolit se acopera spontan cu un strat de oxid de titan. Acest oxid este unul dintre cele mai rezistente minerale cunoscute formînd o pelicula densa, compacta, stabila, insolubila, si care protejînd Ti de atacul chimic, inclusiv de cel agresiv produs de lichidele organismului. Oxidul îi confera rezistenta la coroziune.

2.         amagnetismul è Ti nu are efect magnetic, nu produce cîmp magnetic care sa perturbe activitatea celulelor din jur.

3.         activitate regeneratoare, terapeutica ècalitati cicatrizante ale oxidului de Ti, fiind utilizat în tratamente dermatologice.

4.         compatibilitate biologica èoxizii de la suprafata implantului fiind foarte aderenti si insolubili împiedica eliberarea si contactul direct dintre ioni metalici potentiali nocivi si tesuturi.

S-a demonstrat de asemenea ca Ti nu formeaza complecsi organo-metalici - proteina metalica, care sunt toxici, sau daca exista, acesti compusi organo-metalici, sunt instabili.

Aportul zilnic de Ti este important. 40% din cantitatea ingerata zilnic, care este de 300

mg , este metabolizata. Cantitatea de Ti rezultata din oxidarea unui implant

inserat în os este de 10.000 ori mai mica decît cea metabolizata. Astfel prezenta unui

implant de Ti este irelevanta fata de cantitatea totala de Ti din organism; nu se

manifesta reactii sistemice, alergii, depuneri în organe. S-au demonstrat numai

impregnari inter-, intra-celulare, în urma frezarii, dar fara afectarea functiilor celulelor.

5.         osteointegrarea èîntre imlantul de Ti si osul înconjurator se stabileste o legatura solida prin cresterea osului pe suprafata rugoasa a metalului si legarea de acesta, realizînd o ancorare anchilozanta, mecanica, rigida , stabilizînd implantul endoosos.

Dupa unii autori aceasta ancorare anchilozanta este echivalenta cu OSTEOINTEGRAREA.

BRANEMARK demonstreaza ca stratul de oxid de Ti care acopera implantul stabileste o legatura bivalenta la nivel molecular cu elementele tesutului osos.

Din punct de vedere histologic osteointegrarea se materializeaza prin prezenta osului regenerat în imediata apropiere a suprafetei metalului.

Studii a structurii de contact implant-os, a interfetei os-implant, s-au efectuat cu ajutorul razelor X, a micrografiei scanate, evidentiind osul lamelar cu lacunele sale caracteristice penetrînd în suprafata poroasa a plasmei de Ti, osul apropiindu-se la mai putin de 0,5 mm de suprafata metalului, spatiu prea mic pentru prezenta oricarui tesut organizat între os si metal.

Interfata os-implant fiind o interfata difuza.

Dupa alti autori, DUBRUILLE, osteointegrarea nu se produce în cazul Ti, interfata os-ti fiind o interfata abrupta

Pentru a obtine o suprafata aspra a implantului cu o putere mai mare de ancorare în os se recurge la acoperirea cu plasma. Se realizeaza cu ajutorul unui gaz inert în arc voltaic la temperatura foarte mare rezultînd plasma, si materialul de acoperire - Ti hibrid, care se proiecteaza pe suprafata implantului. Rezultatul este aparitia unui strat de 20-30 mm grosime si 15 mm rugozitate care realizeaza o suprafata aspra cu forme rotunde, înalt poroase, avînd o suprafata efectiva de 12 ori mai mare ca a unui implantului.

Ti-hibrid de acoperire la fel ca si Ti, în contact cu aerul, apa, sau orice alt electrolit, formeaza oxizi de Ti ècare îi confera aceleasi proprietati compatibilitate chimica, biologica ca unui implant de Ti solid.

Dupa unii cercetatori legatura dintre învelis si implant nu este suficient de puternica pentru a se opune fortelor de tensiune aparute între implant si os, ducînd la ruperea

acesteia. Dupa alti cercetatori eventuala fractura a implantului se produce înaintea separarii învelisului de plasma de implant

CONCLUZIE è ca urmare a calitatilor pe care le are, Ti confera compatibilitate perfecta, osteogeneza corecta, si viabilitate în timp implantelor

CERAMO - HIDROXIAPATITA

Substanta de la care se pleaca este pentacalciu-hidroxi-trifosfat, Ca5(OH)(PO4)3; printr-un procedeu de sintetizare special se ajunge la ceramo-hidroxiapatita

         proprietati fizico-mecanice

1.       rezistenta mecanica è este foarte mare, fiind data de structura ceramica. Ceramica densa are rezistenta mai mare decît cea poroasa.

2.       ph è neutru - 7.

3.       sarcina electrica è neutra

4.       chimic è structura corespunzatoare hidroxiapatitei mineralului osos natural.

         proprietati biologice

1.       inactivitate antigenica

2.       inactivitate cancerologica

3.       osteointegrareè Proprietatea dominanta a ceramo-hidroxiapatitei este initierea si promovarea neoformatiei osoase în zona de granita cu osul, proprietate numita osteotropie. Aceasta bioreactivitate rezulta din eliberarea de ioni fiziologici de Ca2* si fosfat, HPO4", care sunt preluati în metabolismul mineral natural, ajungînd în circulatie, în depozite, si în procesele regulate de reconstructie osoasa. Acest proces are la baza capacitatea de descompunere lenta a ceramo-hidroxiapatitei [ se pune întrebarea daca astfel nu se va modifica suprafata implantului de hidroxiapatita, respectiv forma implantului ]. Legatura dintre implantul -ceramo-hidroxiapatita si os se realizeaza ca urmare a structurii analoge a cristalelor de hidroxiapatita ale implantului si ale tesutului osos. Fibrele colagene din os patrund între cristalele de hidroxiapatita ale implantului si se mineralizeaza, realizînd o legatura chimica Interfata os-implant este în acest caz o inerfata difuza, realizînd OSTEOINTEGRAREA.. Aceasta osteointegrare s-a demonstrat pe implante de ceramo-hidroxiapatita îndepartate cu tesut osos înconjurator.

macroscopic è s-a observat contact direct între osul alveolar si materialul implantului la nivelul interfetei.

microscopic è pe fata osoasa a interfetei s-au evidentiat osteocite, care înconjura implantul.

microscopie electronica è demonstreaza o relatie intima între fibrele colagene ale matricei osoase si cristalele de hidroxiapatita ale implantului, realizînd un strat puternic de legatura.

Tipuri de ceramo-hidroxiapatita

        ceramo-hidroxiapatita poroasa ècu volum poros de 50%.Macroporii sunt reprezentati de un sistem de cavitati aflate în legatura deschisa unele cu altele, avînd o structura foarte asemanatoare cu a tesutului osos spongios natural. Aceasta ceramica este folosita în special pentru reconstructii osoase în implantologie si în chirurgia parodontiului marginal în parodontopatii.

        ceramo-hidroxiapatita densa è folosita în stomatologia implantologica. Are ca proprietati:

-          rezistenta mecanica mai mare ca cea poroasa.

-          rezistenta mare fata de procesele de descompunere, adica o stabilitate îndelungata.

-          stimularea osteotropiei este mai redusa ca a celei poroase, totusi osteointegrarea este foarte buna.

S-a propus folosirea implantelor de ceramo-hidroxiapatita cu miez dens, suprafata cu pori macrogranulari, iar elementele de legatura dintre pori tot din ceramo-hidroxiapatita densa.

Deoarece hidroxiapatita se leaga chimic de os, asigurînd osteointegrarea, s-a recomandat plasmarea cu hidroxiapatita a implantelor metalice è osul se adapteaza foarte bine la Ti, dar se leaga bio-chimic cu hidroxiapatita. Fixarea implantelor metalice în os se realizeaza prin cîteva tipuri de retentie mecanica pura, prin forma pe care o are implantul: surub, stift, spirala, orificiile lamelor. Osul ca un tesut viu raspunde diferitelor dispozitive de fixare mecanica prin modificari ale structurii sale, modificari care pot fi de tipul resorbtiilor osoase, ducînd la mobilizare implantului, respectiv la eliminarea acestuia. Pentru a evita mobilizare si eliminarea implantului se recomanda evitarea fixarii mecanice a implantelor, preferîndu-se acoperirea implantelor de Ti cu hidroxiapatita. Apare astfel implantul cu miez de Ti si suprafata de hidroxiapatita, dar care trebuie sa îndeplineasca anumite cerinte: implantul sa fie cilindric, neted, rezistent, subtire iar suprafata implantului sa se lege direct de os. Ca urmare, nu toate implantele sunt adecvate pentru plasmare cu hidroxiapatita, unele fiind mai adecvate decît altele: cel mai bine se

preteaza cele cilindrice, urmate de cele surub cu spire groase dar nu prea mici si nici prea adînci.

Dar si în cazul acoperirii implantelor de Ti cu hidroxiapatita exista curente contradictorii:

-          acoperirea cu hidroxiapatita determina o rezistenta mai mare la rupere, lovire, zgîriere, este una dintre opinii;

-          THESE GOLLARD è acoperirea implantelor de Ti cu hidroxiapatita accelereaza cicatrizarea osoasa prin promovarea neoformatiei osoase de catre hidroxiapatita (osteotropia hidroxiapatita );dar jonctiunea hidroxiapatita-os este mecanic mai puternica decît jonctiunea hidroxiapatita-Ti, putînd aparea rupturi ale jonctiunii hidroxiapatita-Ti, urmate de mobilizarea implantului. Se mai pune si problema resorbtiei eventuale a patului de hidroxiapatita pîna la disparitia totala a acestuia. De asemenea hidroxiapatita la nivelul colului favorizeaza acumularea placii dentare. În concluzie, dupa acest autor, pe termen lung retentia implantelor este mai buna la cele de Ti, iar acoperirea cu hidroxiapatita este indicata în cazul unui suport osos de calitate mediocra ( la maxilar ).

SAFIR BIOCERAMICA

Este o alfa alumina si un cristal unic, sintetizata de japonezi (KYOCERA CERAMIC Co. Ltd si Univ. de Stomatologie Osaka ), utilizata în practica implantologica timp de 10 ani, cu un succes clinic de peste 95 %.

Caracteristici:

1.        bioinert

2.        biocompatibil

3.        aplicarea suprastructurii în decurs de 2 saptamîni de la implantare

4.        ocluzia în acord cu principiile ocluziei protejate

5.        implantele se folosesc în legatura cu dintii stîlpi

ZIRCONIUL

Materialul bioceramic reprezentat de oxid de zirconiu, prezinta calitati fizice, rezistenta de 5 ori mai mari decît ale materialelor ceramice aluminoase de prima generatie. Calitatile acestei ceramici sunt întarite prin însasi procedeul de fabricatie - termica, fizica, realizînd o aranjare regulata a cristalelor.

Rezulta astfel un material pur, omogen, cu precizie dimensionala perfecta.

Proprietati:

1.        rezistenta mecanica mare la un volum redus. Rezistenta la torsiune, flexiune.

2.        electric - neutru

3.        chimic - neutru

4.        rezistenta la coroziune

5.        fizionomic - culoare alba stralucitoare, asemanatoare fildesului

6.        biocompatibilitate perfecta demonstrata clinic si histologic

7.        opacitate din punct de vedere al tehnicilor imagistice

Este folosit sub forma de serii de implante SIGMA, de forma cilindrica, cu spirale distantate,

realizînd un sprijin atraumatic, care permite refacerea osoasa în 3 saptamîni. Se foloseste cu sau fara acoperire cu strat poros.

CONCLUZIE: calitatile exceptionale îi deschid noi domenii de utilizare în implantologie