efeito do tratamento da superfÍcie sobre as … · implante e o tecido ósseo e suas propriedades...

CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 14., 2000, São Pedro - SP. Anais 44201

EFEITO DO TRATAMENTO DA SUPERFÍCIE SOBRE AS PROPRIEDADES DOSIMPLANTES DENTÁRIOS

Custódio Leolpoldino de Brito Guerra Neto(PPgEM/UFRN)

Marco Aurélio Medeiros da Silva(PPgEM/UFRN)

Antonio Eduardo Martinelli(DEM/UFRN)

Clodomiro Alves Junior(DFTE/UFRN – e-mail: [email protected])

ABSTRACT

The success of the use of the dental implant involves the creation and the maintenance of an

interface bone-implants, known as osteointegration, capable to support loads and to stabilize an

appropriate prosthesis. Of the several materials that exhibit bio compatibility, the Ti carry for

itself a long term positive documentation. The reason of the good acceptance of this material is

due to the fact of this to produce a layer of very adherent oxide that has excellent resistance the

corrosion. Another important factor in the osteointegration, is the superficial roughness. It is

observed that a very flat surface in an implants it doesn't result in acceptable adhesion of the

bony cells. Also, irregularities of layers are necessary for cellular adhesion. Even so, very

irregular surfaces, are negative for osteointegration for geometric reasons and for increasing, long

term, problems of ionic disintegration that is proportional to the contact area among the metal and

implant it. In other words, the wettability of the biological liquid is who will determine the

reaction tecidual. In this sense it is that this work was elaborated. The wettability was determined

of you implant negotiated superficially by different methods. The results are discussed with

respect to superficial aspect related with the roughness and uniformity observed in these implant.

KEYWORDS: dental implant – osteointegration - wettability


INTRODUÇÃO

O sucesso alcançado com o implante osteointegrado, deve-se a meticuloso preparatório

superficial e um complexo exame científico de fatores como a interface estabelecida entre o

implante e o tecido ósseo e suas propriedades superficiais. Nos últimos anos, uma variedade de

sistemas de implantes dentários, foram lançados no mercado com ampla gama de desenhos,

materiais e texturas. Hoje sabe-se que, os inadequados conhecimentos sobre as respostas

biológicas que ocorrem na presença do implante e a inadequada caracterização dos materiais,

foram duas das grandes limitações no processo da pesquisa [1,2]. Atualmente, a escolha de um

material para a confecção de implantes odontológicos, baseasse nas diferentes propriedades

físicas e químicas exigidas [3]. Há contudo, um fator de relevada importância que é a

biocompatibilidade, isto é, como o meio biológico responde aos estímulos e distúrbios

bioquímicos que o material estranho induz e, ao mesmo tempo, como esse material implantado

responde, química e fisicamente ao ambiente biológico [4-5]. Assim, é de fundamental

importância compreender que a superfície do material é a chave da biocompatibilidade num

sistema de implantes. Praticamente, a maioria destes sistemas fabricados atualmente são

confeccionados de titânio puro ou por suas ligas. Com ótimas propriedades mecânicas, o titânio

puro faz-se o material mais apropriado para sua implantação em meios biológicos. A presença de

uma camada de oxido sobre sua superfície, que se forma de maneira espontânea depois de sua

exposição repentina em uma atmosfera de ar, garante ao mesmo uma alta resistência a corrosão

[6]. As propriedades desta camada, sua composição química, espessura e microarquitetura,

dependerão de técnicas preparatórias para favorecer a resposta biológica. Várias técnicas

existentes são utilizadas com a finalidade de modificar a superfície, são elas: tratamento por

plasma, banho químico, jateamento, oxidação térmica ou eletroquímica. Depois de confeccionado

os implantes são submetidos a um protocolo rígido de limpeza, com o objetivo de eliminar

resíduos orgânicos e inorgânicos depositado sobre a superfície, e desta forma, obter superfícies

altamente reativa com características aceitáveis para uso cirúrgicos [7]. Deste modo, a

caracterização das superfície de titânio para análise da composição química, microtopografia e

contaminação superficial são fundamentais para uma avaliação da reação tecidual. Estas

propriedades iniciais, determinam a natureza e as propriedades da camada de água e

biomoléculas que eventualmente serão absorvidas [8].


Desde os primeiros segundos ou frações de segundos, a superfície do implante é exposta a

um meio aquoso, que contém várias macromoléculas absorvíveis juntamente com células

potencialmente adesivas, no qual ocorre neste momento, uma absorção instantânea de filmes

predominantemente protéico. Estes filmes condicionadores deverão formar-se em uma espessura

de frações de 1µm, antes de uma colonização bem sucedida de célula de qualquer tipo. O tipo de

interação entre a superfície do implante e o meio aquoso é quem determinará se haverá formação

de um tecido cicatricial ou a osteointegração [9](JANSEN, 1991).

Baseado no que foi exposto, nossa proposta é fazer um estudo comparativo entre sistemas

de implantes comerciais importados e um nacional, onde será realizado o mesmo procedimento

de limpeza nos três sistemas, a fim de avaliar as propriedades da superfície do implante que

favorecem a uma boa interação implante/célula. Sabe-se que essas propriedades dependem, entre

outros fatores, da rugosidade e da energia superficial, as quais podem ser alteradas pelo

tratamento superficial recebido. A rugosidade da superfície pode ser avaliada pelo aspecto

superficial da mesma. A tensão superficial pode ser determinada pela molhabilidade, ou seja,

capacidade de permitir que um líquido se espalhe sobre ela. Nesse sentido, os implantes foram

caracterizados quanto a molhabilidade utilizando a técnica da gota séssil para determinação

quantitativa dos ângulos de contato. Estes resultados foram discutidos à luz do aspecto superficial

de cada implante e da técnica de tratamento superficial utilizada nos mesmos.

MATERIAIS E MÉTODOS

2.1- Ensaio de Molhabilidade

Para a realização da pesquisa foram usados 06 (seis) implantes comerciais; 02 (dois)

Implantes FRALIT-2 (Alemanha), 02 (dois) Implantes Tissue Funcional – TF (Argentino) e 02

(dois) Implantes NEODENT (Brasil). Todos foram submetidos a um rígido protocolo de limpeza,

atarvés do seguinte procedimento: (1) Desengraxamento com uma solução de endozime diluído

em proporção de 0,4 ml/100ml de água bidestilada, em ultra-som, durante 10 minutos. O

procedimento foi realizado por 02 (duas) vezes. (2) Lavagem em álcool absoluto, sendo

submetido por 10 minutos em ultra-som. O procedimento foi realizado também por 02 (duas)

vezes. (3) Outra lavagem, agora em água bidestilada, permanecendo 10 minutos em ultra-som,

sendo repetida a operação. (4) Secagem ao ar livre por 12 horas.


Os implantes, juntamente com os instrumentos experimentais foram esterilizados em

autoclave com a temperatura de 1210C, durante 15 minutos e secado por 30 minutos. Após estes

procedimentos, os implantes estavam prontos para o teste da gota séssil.

A técnica da gota séssil, para a determinação quantitativa dos ângulos de contato e

qualitativa da molhabilidade superficial, foi adaptada para possibilitar a sua documentação

durante o molhamento na superfície do implante. Assim, a gota em estudo passou a ser a gota

pendente em vez daquela colocada na superfície. A figura 1 apresenta um desenho esquemático

do aparato experimental.

Os implantes ésteres foram retirados do Becker com pinça de titânio também estéril e preso à

pinça, foram fixado em uma base de teflon. A partir daí, cada implante individualmente recebe

uma gota de solução fisiológica, utilizando uma seringa descartável de 5ml, posicionada de forma

perpendicular e muito próxima à superfície das amostras. A solução fisiológica utilizada é

composta de solução de eletrólitos, solução de glicose 3,57% (Euro-colins), glicerina na

proporção de 70% e corante.

Os dois últimos componentes foram utilizados para melhorar a estabilidade da gota e o contraste

durante a documentação. Após a colocação da gota, esperava-se 15 segundos para estabilizar a

gota pendente e então iniciava-se a documentação da gota. A documentação foi realizada com o

auxílio de máquina fotográfica dental eye II, com zoom de 300mm, fixada a um tripé, para

manter sua posição estável e, desta forma, obter fotografias padronizadas no espaço de 15

segundos, 60 segundos e 300 segundos respectivamente após a colocação do líquido. Após

revelados os filmes, estes foram projetados e as medidas dos ângulos θ e altura da gota realizadas

nos seus respectivos tempos, conforme é apresentado na figura 2.


Figura 1 - Desenho esquemático do arranjo experimental utilizado neste trabalho

Figura 2 – Esquema para medição dos ângulos de contato e altura da gota

2.2 - Análise da superfície e microestrutura

A análise da superfície foi realizada com auxílio de um microscópio eletrônico de

varredura. Foi avaliado a textura, micro fissuras e heterogeneidades. Estes resultados

foram combinados com as análises microestruturais, principalmente tamanho de grãos, a

fim de estabelecer relações com a molhabilidade. A análise microestrutural foi realizada

com auxílio de um microscópio ótico. As amostras cortadas e preparadas

metalograficamente. Elas foram lixadas em lixas com grana de 220, 350, 400 e 600;

polidas com alumina de 1 µm e atacadas quimicamente com uma solução de 50 ml de

H2O, 40 ml de HNO3 e 10 ml de HF, para revelação dos contornos de grãos.

��

��

!Colocação dagota

Implante

Base de teflonGota pendente

��

θh


RESULTADOS E DISCUSSÕES

A figura 3 apresenta uma sequência típica do aspecto da gota pendente no implante, para

os três momentos documentados, ou seja, 15 s, 60 s e 300 s. Os resultados para o ângulo de

contato dos três implantes são resumidos no gráfico da figura 4. Mostra-se, claramente,

diferenças entre os três tipos de implantes. O implante que apresentou menor ângulo de contato,

ou seja, maior molhabilidade, foi àquele tratado por tocha a plasma (plasma-spray). Este

tratamento é caracterizado por uma superfície com uma rugosidade uniforme e uma distância

média entre picos em torno de 10 µm. Diferentemente desta superfície está àquela que foi

asperizada por jateamento de dióxido de titânio. Esta a superfície apresenta maior rugosidade,

sem a periodicidade observada no primeiro, embora a distância entre irregularidades seja menor

que no primeiro caso. A molhabilidade neste caso foi inferior ao tratado por aspersão térmica.

Finalmente, o implante tratado por banho químico, o qual apresentou o pior resultado de

molhabilidade. Neste a superfície é lisa, apresentando micro fissuras distanciadas em torno de 1

µm.

Figura 3 – Sequência de fotos correspondente aos três momentos avaliados para o ângulo

de contato e a altura da gota.

15 s

60 s

300 s


Com relação ao aspecto microestrutural, verificou-se que o tamanho de grão e espessura da

camada de óxido possuiam aproximadamente os mesmos valores para os três tipos de implantes.

Para a espessura da camada verificou-se valores em torno de 50 µm e para o tamanho de grãos

estes valores ficaram em torno de 10 µm.

Figura 4 – Relação entre o angulo de contato da gota pendente com o tempo de exposição

CONCLUSÕES

Estes resultados preliminares da molhabilidade de líquido fisiológico sobre superfícies de

implantes, mostram que a técnica da gota pendente é adequada para se avaliar a tensão

superficial. Entretanto, outras técnicas de medida de molhabilidade precisam ser testadas para o

mesmo fim com o objetivo de aumentar a sua confiabilidade. Trabalhos sistemáticos neste

sentido estão sendo iniciados. Compara-se as diferentes técnicas de medida de molhabilidade

aplicadas em superfícies de implantes, verificando-se a consistência dos resultados. No presente

trabalho, pode-se concluir o seguinte:

1) Amostras tratadas superficialmente, por aspersão térmica em tocha de plasma (plasma-spray),

obtiveram uma melhor molhabilidade em solução fisiológica.


2) Amostras tratadas superficialmente com banho químico apresentaram pior molhabilidade e

seu aspecto superfícial foi liso com micro-fissuras.

3) A taxa de acomodoção da gota pendente para os implantes tratados por aspersão térmica e por

jateamento com TiO2 apresentaram o mesmo comportamento, ou seja, alta taxa nos primeiros

momentos seguido de uma taxa menor para os instantes finais do ensaio. Para os implantes

tratados em banho químico esta taxa foi constante.

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