Implantes Orais: da interface fibrosa à biointegração

Guaracilei Maciel Vidigal J r. *
Mario Groisman**

Key Words :

    cortical bone, hydroxyapatite, titanium, implants.

Palavras Chaves:

     osso cortical, hidroxiapatita, titânio, implantes.

ABSTRACT:

      This study is concerning the wound healing process around commercialy avaible dental implants. They were inserted in the proximal tibial metaphysis of New Zealand adult rabbits and were left to heal for 12 weeks. After the healing period the animaIs were sacrified and block biopses were analised under light microscopy. The results show the formation of differents implant-tissues interfaces whith different implant surface materiaIs.

RESUMO:

      O presente estudo demonstra uma série de eventos que ocorrem no processo de cicatrização óssea ao redor de diferentes implantes comercializados. Os espécimes foram analisados pela técnica da histomorfometria após um período de 12 semanas da instalação destes implantes na tíbia de coelhos adultos - espécie New Zeland. Os resultados demonstraram a formação de diferentes interfaces com diferentes comportamentos entre os implantes estudados.

INTRODUÇÃO

    Durante muitos anos, acreditava-se que em torno dos implantes endósseos formava-se uma cápsula de tecido conjuntivo não mineralizado, que funcionaria como um pseudo-Iigamento periodontal amortecendo as forças da mastigação. (Listgarten et alii, 1991)13

    Porém, atualmente, esta interface, considerada uma pseudoartrose, não demonstrou ser estável a longo prazo. (Albrektsson & Sennerby, 1990)3

   Em alguns sistemas de implante, a cicatrização ocorre por reparo, enquanto em outros ocorre a regeneração dos tecidos vizinhos. Reparo é um processo pelo qual uma ferida, em nível ósseo, cicatriza através da formação de um tecido fibrovascular; enquanto no processo de regeneração ocorre a formação de novo tecido ósseo. (Winet & Albrektsson 1988)21

    Os implantes dentários que estão ancorados em osso medular ecortical, passam pelos tecidos gengivais para penetrar no ambiente da cavidade oral. (Koth et alii, 1988)12

    Os implantes dentais endósseos apresentam-se em uma situação única, pois devem funcionar em dois ambientes distintos: no meio interno, em contato com o osso e os tecidos gengivais e no meio externo, em contato com a cavidade oral. (Donley & Gillette, 1991) 9. Contrariamente, os implantes ortopédicos devem funcionar somente no meio interno.(Mc Kinney, Jr. et alii, 1984)14

    A resposta celular a todos os materiais biocompatíveis de implantes parece ser a mesma: assumindo condições similares de cicatrização e de micromovimentos. Esta resposta consiste na elaboração de uma fina matriz extracelular orgânica não colágena, na superfície do biomaterial, seguida por uma posterior mineralização desta camada. A matriz extracelular mineralizada forma uma estrutura contínua, na superfície do implante, a qual a união óssea posteriormente ocorre. A interação e a fixação entre o biomaterial e o osso parece ser dependente da resistência da adesão da matriz extracelular mineralizada ao osso. (Pilliar et alii, 1991)19

OSSEOINTEGRAÇÃO

      O conceito de osseointegração foi originalmente introduzido para o tratamento do edentulismo total, principalmente em pacientes que apresentavam problemas crônicos, em relação à adaptação de suas próteses. (Zarb & Schmitt, 1989)22

      As indicações para a osseointegração foram se expandindo; atualmente sabe-se que implantes de titânio podem ser retidos permanentemente, em qualquer parte do corpo, desde que exista tecido ósseo vital. (Branemark et alii 1985)6. Implantes instalados na mandíbula requerem no mínimo três meses para se tornarem osseointegrados, enquanto na maxila este período é de seis meses. (Jones & Jones, 1988)11

      AIbrektsson et alii (1983) observaram a presença de tecido calcificado a 50 Å da superfície de implantes de titânio; ou seja, em íntimo contato com o implante, pois a camada de óxido de um implante limpo e autoclavado é da espessura de 50 Å Após a implantação, a camada de óxido cresce continuamente, e depois de 6 anos é da ordem de 2.000 A. Esta camada de óxido incorpora fósforo, cálcio e enxofre, o que indica uma interação com os tecidos do corpo. (Mc Queen et alii, 1982)15.

BIOINTEGRAÇÃO

      Existem dois mecanismos básicos de retenção dos sistemas de implante: a retenção mecânica e a retenção bioativa. (Meffert, 1989)16

      Alguns materiais de implante são inertes, outros são bioativos. Estes termos são confundidos, pois todo material de implante deve induzir a uma resposta biológica em algum grau. Entretanto, uma superfície bioativa significa que o material biocompatível deve aumentar ou estimular a formação de novo osso e promover a união do osso ao implante. (Brunski, 1988)7

     A retenção mecânica refere-se basicamente a substratos metálicos implantados como o titânio ou ligas de titânio. A retenção é feita, em nível macroscópico, por fendas, roscas ou túneis e envolve o contato direto entre a superfície oxidada (passivada por um óxido) do implante e o tecido ósseo, em nível microscópico, pela rugosidade das superfícies permitindo uma íntima união entre o tecido ósseo e o implante, sem a ocorrência de ligações químicas. (Meffert, 1989)16

     Biointegração não só é independente de qualquer mecanismo de união mecânica, como também é a ligação bioquímica do tecido ósseo vivo à superfície de um implante-identificável em microscópio eletrônico. O fosfato tricálcio e a hidroxiapatita conferem uma superfície bioativa, que promove o crescimento ósseo, induzindo a uma união direta entre o implante e o tecido ósseo.. Este fenômeno é denominado biointegração. (Meffert et alii, 1992)17

MATERIAIS E MÉTODOS

Animais e implantes.

     Coelhos albinos adultos, demonstrando linhas de epífise fechadas radiograficamente, de ambos os sexos, da espécie New Zealand, pesando entre 3,0Kg e 5,0Kg foram utilizados no estudo. Implantes para osseointegração foram utilizados, tipo Screw-Vent de titânio comercialmente puro, tipo Screw-Vent cuja superfície é recoberta por hidroxiapatita (Dentsply / lmplant Division -Encino -CA -USA.); tipo Cilindro Osseointegrado Dentoflex (Odontec Materiais Odontológicos -SP -Brasil), tipo Carbontec HT Plus (Carbontec Materiais Especiais Ltda. -São José dos Campos -SP -Brasil)

Preparo dos espécimes


    Três meses após a data da cirurgia, os animais foram sacrificados com uma "overdose" de fenobarbital sódico 200mg (Cristália Produtos Químicos Farmacêuticos Ltda. -São Paulo -SP), via E V. Os implantes foram removidos juntamente com o tecido ósseo vizinho, de modo a obter um colar de 3mm de espessura em torno dos implantes. As amostras foram fixadas por imersão em solução de glutaraldeído a 2.5% em tampão de cacodilato 0,05M com pH 7.2, permanecendo nesta solução durante 48 hs. Em seguida, os espécimes (fixados em solução de glutaraldeído) foram submetidos a um processo de desidratação através de uma série de concentração crescente de álcool.. Após a desidratação, foi feita a infiltração dos espécimes com a resina LR White. A técnica de secção empregada foi a preconizada para tecidos duros contendo implantes metálicos, usando o equipamento de corte e desgaste da EXAKT (Exakt Apparatebau, Norderstedt, Germany). Após atingida a espessura desejada, os cortes foram corados com uma solução de azul de toluidina a 1%. Os implantes foram analisados em microscopia ótica.

RESULTADOS

     Microscopicamente diferentes tipos de interfaces teciduais se formam ao redor dos implantes dentais, sendo que cada uma delas apresenta um comportamento clínico diferente. Na Figura 1 identificamos uma interface fibrosa contra o implante, sendo que a espessura desta camada é inversamente proporcional ao grau de biocompatibilidade do implante. Quando um tecido é submetido a uma injuria, a cicatrização pode ocorre por dois processos: reparo ou regeneração. No processo de reparo uma ferida óssea, o osso é substituído por um tecido fibroso, enquanto quando ocorre regeneração há formação de novo tecido ósseo, como na figura 2. Quan- do um implante é instalado no osso e ocorre a regeneração deste tecido ao redor do implante denomina-se osseointegração (figura 3). Clinicamente esta anquilose tem resultado em altas taxas de sucesso dos implantes orais. Quando um implante com superfície de hidroxiapatita é instalado ocorre uma união bioquímica entre a superfície do implante e o osso, denominada Biointegração (figura 4). Esta situação, biointegração, é superior a força de coesão do próprio tecido ósseo, nestes casos se houver uma fratura a interface implante-osso tende a ser preservada, o traço de fratura ocorre no osso (como um artefato), sem atingir a interface (figura 5).

  
Fig. 1                                                                      Fig. 2

  
Fig. 3                                                                      Fig. 4


Fig. 5


DISCUSSÃO

   Os exames histológicos fornecem a melhor evidência do tipo de inserção tecidual aos implantes. Um sistema de implantes não pode ser referido com precisão, como osseointegrado, caso não haja evidência histológica de contato direto entre o tecido ósseo e os implantes, observados em modelo animal. O exame histológico, em nível de, microscopia ótica, responde a mais importante pergunta sobre a estrutura da interface, demonstrando se a maior parte do implante está em contato com o tecido ósseo. A microscopia eletrônica é capaz de fornecer informações interessantes, mas secções ultra-estruturais não são necessárias para tornar evidente o tipo de tecido em torno dos implantes. Secções histológicas da interface onde o implante foi previamente removido, apresentarão somente evidências indiretas da osseointegração. (Albrektsson & Jacobsson, 1987)2

    Babbush (1972) 4 após instalar oito implantes em forma de lâmina, aguardando por períodos de 6, 9 e 12 meses para sacrificar os animais e fazer a análise histológica, verificou que em torno de todos os implantes formou-se uma cápsula de tecido conjuntivo fibroso hialinizado, com a presença de alguns linfócitos. Concluindo que uma interface implante-osso jamais se estabelecerá. Este pensamento predominava até esta época, quando em 1965 os primeiros estudos sobre osseointegração começaram a ser realizados. Porém foi somente quando os primeiros resultados longitudinais, de 15 anos de acompanhamento dos pacientes tratados com implantes do sistema Branemark, que a implantologia ganhou reconhecimento por apresentar suas bases científicas.

    Block et alii (1987)5, examinando implantes cobertos com hidroxiapatita, verificaram que não foi possível identificar, em nível ósseo, uma interface com tecido mole; enquanto que a média de contato ósseo foi de 70 - 90%. Em geral, os implantes cobertos com hidroxiapatita apresentam:

  1. uma união ao tecido ósseo superior,
  2. união ao tecido ósseo em um período mais curto,
  3. um percentual maior de contato ósseo com sua superfície,
  4. uma crista óssea mais estável.

    Uma característica comum das superfícies bioativas ( cerâmicas e biovidros) consiste numa alteração cinética, tempo-dependente, que ocorre após a implantação. A superfície forma uma camada de hidroxicarbonato de apatita, que promove a união da interface com os tecidos. o hidroxicarbonato de apatita, que se forma na superfície dos implantes bioativos, é quimicamente e estruturalmente equivalente à fase mineral do osso. Esta equivalência torna-se responsável pela união interfacial. Em muitos casos, a resistência interfacial desta união é equivalente ou maior do que a resistência coesiva do material do corpo do implante ao substrato bioativo, em casos onde houve tempo suficiente para maturação óssea. (Hench & Wilson, 1991)10 (Vidigal Jr. 1994)20

    No presente estudo também se observa este fenômeno na superfície dos implantes do tipo Screw-Vent recoberto com hidroxiapatita, onde ocorreu a separação da hidroxiapatita da superfície metálica do implante. Nesta área onde a superfície metálica estava exposta, observou-se não só o contato com o tecido ósseo, mas também o contato com o tecido fibroso. Inclusive verificou-se que a porção de hidroxiapatita, que se desprendeu da superfície do implante, encontrava-se em contato com o tecido ósseo ao seu redor, indicando um alto grau de biocompatibilidade deste material. As consequências clínicas destas observações ainda não estão claras mas a resposta do tecido ósseo a estes implantes parece ser mais favorável que aquela observada em relação aos implantes rosqueados com superfície metálica.

   Ao contrário, Cook et alii (1987) 8 mediram a espessura do filme de hidroxiapatita que recobria a superfície dos ímplantes, em três diferentes períodos de cicatrização: 5,10 e 32 semanas. Demonstraram não haver variação na espessura da camada de hidroxiapatita, mesmo após 32 semanas. Concluíram que a união entre a superfície metálica dos implantes, com a hidroxiapatita apresentava excelente estabilidade nos tecidos.

    O uso de superfícies bioativas, como a hidroxiapatita ou fosfato de cálcio multifásico, aplicados pela técnica do jato de plasma, resultando em filmes de 50 a 100 mm de espessura, tem aumentado nos últimos anos. A utilização de superfícies bioativas parecem resultar em uma série de vantagens, mesmo necessitando pesquisas sobre a qualidade da união entre o corpo do implante e a superfície bioativa e a estabilidade a longo prazo da união destas superfícies com o tecido ósseo. (Pilliar et alii,1991)18

CONCLUSOES

    A utilização de implantes recobertos com hidroxiapatita é indicada em situações onde há um comprometimento no processo de cicatrização ósseo, como parece ser o caso da instalação de implantes em osso tipo IV; em pacientes idosos, onde o ciclo celular é mais demorado; em condições onde o processo de cicatrização é mais demorado, como quando da instalação de implantes imediatamente após a extração de um elemento dental; ou ainda em casos de elevação da membrana do assoalho do seio maxilar, para a colocação de implantes associados a diferentes formas de enxerto. Seguindo esta linha de pensamento nos fazemos a seguinte pergunta: Se implantes recobertos por filmes bioativos são indicados em situações desfavoráveis, pelos resultados superiores observados em diferentes estudos histomorfométricos quando comparados com implantes de superfícies metálicas, porque não utilizados em situações favoráveis ( osso tipo I e lI) como de rotina ?

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

  1. ALBREKTSSON, T.; BRANEMARK, P.-I.; HANSSON, H.-A.; KASEMO, E.; LARSSON, K.; LUNDSTROM, I.; McQUEEN, D. H.; SKALAK, R. The interface zone of inorganic implants in vivo: titanium implants in bone. Ann. Biomed. Eng., 11, (1):1. -27,1983.

  2. ALBREKTSSON, T. & JACOBSSON, M. Bone-metal interface in osseointegration. J. Prosth. Dent., 57 (5): 597-607, May., 1987.

  3. ALBREKTSSON, T.& SENNEREY, L. Direct bone anchorage of oral implants: clinical and experimental considerations of the concept of osseointegration. Int. J. Prosth., 3 (1): 30-41, lan- Feb., 1990.

  4. BABBUSH, C. A. Endosseous blade-vent implants:a research review. J. Oral Surg., 30 (3): 168-175, Mar., 1972.

  5. BLOCK, M. S.; KENT,J. N.; KA Y , J. F. Evaluation of hidroxylapatite - coated dental implants in dogs. J. Oral Maxillofac. Surg. 45 (7): 601- 607, lul., 1987.

  6. BRANEMARK, P .-1.; ZARB, G. A.; ALBREKTSSON, T. Tissue - Integrated Protheses. Osteointegration in Clinical Dentistry. Quintessence Publishing Co., Inc., Chicago, 1?85, p. 350.

  7. BRUNSKI, J. B. Biomaterials & Biomechanics. Calif. Dent. Assoc. 1.16, (1): 66-77, lan., 1988.

  8. COOK, S. D.; KA Y,J; F.; THOMAS, K. A.; JARCHO, M. Interface mechanics and histology of titanium and hidroxylapatite-coated titanium for dental implant applications. Int. J. Oral Maxillofac. ImpIants., 2 (1.): 1.5,- 22, Spr., 1987.

  9. DONLEY, T. G. & GILLETTE, W. B. Titanium endosseous implant-soft tissue interface:A literature review. J. PeriodontoI. 62 (2): 153- 160, Feb., 1991.

  10. HENCH, L. L. & WILSON, J. Bioceramics. Mrs. Bulletin 16 (9): 62 -74, Sep., 1991.

  11. JONES, S. D. & JONES, F. R. Tissue integrated implants. CaIif. Dent. Assoc. J.16(9): 46- 51, Sept., 1988.

  12. KOTH, D. L.; McKINNEY, R. V.; STEFLIK, D. E.;DAVIS,Q.B. Clinical and statistical analyses of human clinical trials with the single crystal alliminum oxide endosteal dental implant: five-year results. J. Prosth. Dent., 60 (2): 226 -234, Aug., 1988.

  13. LISTGARTEN, M. A.; LANG, N. P.; SCHROEDER, H. E.; SCHROEDER,A. Periodontal tissues and their counter parts around endosseous implants. Clin. Oral ImpI. Res., 2(1 ): 1 -19, Jan., 1.991..

  14. McKINNEY, Jr., R. V.; STEFLIK, D. E.; KOTH, D. L. Per, peri, or trans? A concept for improved dental implant terminology. J. Prosth. Dent. 52(2): 267 -269, Aug., 1984.

  15. McQUEEN, D.; SUNDGREN J.-E.; IVARSSON, B.; LUNDSTROM, I.; EKENSTAM, B. ; SVENSSON, P.-I. ; BRANEMARK, P.- I. ; ALBREKTSSON, T. ClinicaI Aplications of BiomateriaIs. John Willey & Sons Ltda, London, 1982, p. 179- 185.

  16. MEFFERT, R. Implant Therapy IN: Procedings of the World Workshop in ClinicaI Periodontics.The Procter & Gamble Company, Chicago, July, 1989, cap 8, p.1 -19.

  17. MEFFERT, R. M.; LAUGER, B.; FRITZ, M.E. Dental implants: A review. J. PeriodontoI.63 (1): 859- 870, Nov., 1992.

  18. PILLIAR, R. M.; DAVIES, J. E.; SMITH, D. C. The bone-biomaterial interface of load-bearing implants. M.R.S. Bulletin 16.(9): 55- 61, Sep.,1991.

  19. PILLIAR, R. M.; DEPORTER, D. A.; WATSON, P. A.; VALIQUETTE, N. Dental implant design-effect on bone remodeling. J. Biomed. Mat. Res., 25 (4):467.483, Apr., 1.991.

  20. VIDIGAL JR, G. M. Avaliação histomorfométrica do grau de osseointegração de implantes de titânio comercialmente puro e de implantes recobertos com hidroxiapatita. Rio de Janeiro. 1994. .152p. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Odontologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

  21. WINET, H. & ALBREKTSSON, T. Wound healing in the bone chamber: Neovascullarization during transition from the repair to the regenerative phase in the rabbit tibial cortex. Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 3 (2): 99 -107 , Sum., 1988.

  22. ZARB, G. A. & SCHMITT, A The longitudinal clinical effectiveness of osseointegrated dental implants: The Toronto study .part. n. The prosthetic results. J. Prosth. Dent. 64(1 ): 53-61, Jul., 1989.

Endereço para correspondência :
Guaracilei Maciel Vidigal Jr.
Av. N. S. de Copacabana 542/808 -Copacabana, Rio de Janeiro -RJ CEP 22020-000

* Especialista e Mestre em Periodontia pela UFRJ, Prof. Assistente de Periodontia UNIGRANRIO, Prof. do curso de Especialização em Implantologia UGF
** Mestre em Periodontia pela Lund University, Prof. Titular de Periodontia da UNIG, Prof. Responsável pelo curso de especialização em Implantologia UGF