Recubrimiento de una superficie de implante arenada, grabada con ácido y con un agente amortiguador de pH después de la fotofuncionalización al vacío-UV

La fotofuncionalización ultravioleta (UV) puede resetear el envejecimiento biológico del titanio después de la preparación y el almacenamiento de los implantes dentales al transformar las superficies de titanio hidrófobas en superficies superhidrofílicas. La formación de coágulos de sangre alrededor del implante puede inicializar y promover el proceso de curación en la interfaz hueso-implante. El objetivo de este estudio es evaluar y comparar las capacidades de humectabilidad superficial y coagulación sanguínea de los implantes con una superficie convencional arenada y grabada con ácido (SA), una superficie arenada y grabada con ácido con tratamiento UV al vacío (SA + VUV) y una superficie arenada y grabada con ácido recubierta con un agente amortiguador del pH después del tratamiento UV al vacío (SA + VUV + BS). Se realizaron pruebas estáticas y dinámicas de humectabilidad superficial y coagulación sanguínea in vitro para SA + VUV y SA + VUV + BS (n = 5), mientras que la hemostasia resultante de la coagulación sanguínea se evaluó in vivo para SA, SA +VUV y SA + VUV + BS (n = 4). La prueba de Kruskal-Wallis mostró diferencias estadísticamente significativas (p < 0,05) en todas las pruebas, con la excepción de la prueba in vitro de coagulación sanguínea estática. Por lo tanto, el tratamiento VUV es eficaz para hacer que una superficie SA sea superhidrófila como alternativa a la radiación UV-C de rutina. La adición de un agente amortiguador de pH a SA + VUV también mejoró la humectabilidad de la superficie y la coagulación de la sangre, que son cruciales para una osteointegración exitosa.

Autores: Marco Tallarico y Hyun-Kyung Park

1. Introducción

El titanio ha sido ampliamente utilizado para la restauración y reconstrucción dental y ortopédica debido a su biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas. El titanio se oxida fácilmente, formando una capa delgada (1-5 nm), estable y pasiva que es autolimitada y protege la superficie del metal de una mayor oxidación [1]. Se considera que esta capa superficial de dióxido de titanio (TiO2) es responsable de su rendimiento biológico efectivo debido a la transferencia de iones de calcio y fósforo de la matriz ósea dentro de la capa de TiO2 [2]. Sin embargo, con el tiempo se producen reducciones significativas en la osteointegración y otras capacidades biológicas del titanio a medida que aumenta el carbono en la superficie debido a una deposición inevitable de carbono de la atmósfera en la capa de TiO2 en forma de hidrocarburo [3]. Este fenómeno se define como el envejecimiento biológico del titanio, y la capacidad de las superficies de titanio para atraer proteínas y células osteogénicas disminuye de manera dependiente del tiempo [4]. Otro cambio notable en las superficies de titanio con el tiempo es la desaparición de la hidrofilicidad. Inmediatamente después del procesamiento, las superficies de titanio exhiben un ángulo de contacto con el agua de 0 o menos de 5 grados, y dichas superficies se denominan superhidrofílicas [4-7]. Esta característica se atenúa gradualmente y se vuelve hidrofóbica en 2 y 4 semanas, con un ángulo de contacto superior a 40 y 60 grados, respectivamente. El tratamiento de superficie se utiliza para modificar la topografía y la energía superficial de los implantes dentales, lo que resulta en una mejor humectabilidad, una mayor proliferación y crecimiento celular y una osteointegración acelerada [1,8,9]. El tratamiento de la superficie se puede lograr mediante una técnica aditiva o sustractiva [9]. La técnica sustractiva elimina o hace rugosa una capa de material central, como se caracteriza por una superficie arenada y grabada con ácido (SA). En la técnica adictiva, otros materiales o agentes químicos se agregan superficialmente a la superficie del titanio a través del recubrimiento, como la pulverización de plasma de titanio, el recubrimiento de hidroxiapatita, el recubrimiento de fosfato de calcio y otros recubrimientos biomiméticos. La perforación antes de la colocación del implante hace que el tejido óseo sufra un traumatismo similar a una fractura. El sitio se vuelve relativamente hipóxico y el pH extracelular se vuelve ácido. En tales condiciones, las células estromales de la médula ósea exhiben una actividad reducida de fosfatasa alcalina (ALP) y síntesis de colágeno, las cuales son importantes en la formación ósea y la osteointegración [10]. También se ha descubierto que la glucólisis y la síntesis de ADN de los osteoblastos se ven afectadas por las condiciones ácidas [11]. La agregación plaquetaria, que es un paso crítico en la formación de coágulos sanguíneos o trombogénesis, también se reduce por la acidosis extracelular, mediada por la vía de entrada de iones de calcio [12]. La formación de un coágulo de sangre suficiente ofrece un enlace directo y estable en la interfaz hueso-implante y desempeña un papel importante en las respuestas trombogénicas y la osteointegración [13]. Además, se encontró una relación entre varias superficies del implante y la extensión del coágulo de fibrina [14]. En nuestro estudio anterior, se introdujo una nueva superficie SA recubierta con un agente amortiguador del pH después del tratamiento con vacío-UV (VUV) [15,16]. Esta superficie se asoció estrechamente con una mayor afinidad por las proteínas, las células y las plaquetas, lo que promovió una coagulación sanguínea rápida y estable, trombogénesis y osteointegración. El propósito del presente estudio fue evaluar y comparar la humectabilidad de la superficie y la capacidad de coagulación de la sangre de varias superficies de implantes, incluida una superficie SA convencional (SA), una superficie SA con tratamiento VUV (SA + VUV) y una superficie SA recubierta con un agente amortiguador de pH después del tratamiento VUV (SA + VUV + BS), mediante análisis in vitro e in vivo.

2. Materiales y métodos

2.1. Preparación de los implantes

Se prepararon implantes de titanio comercialmente puro (grado IV) como SA, SA + VUV (TS III SA, Osstem, Seúl, Corea) y SA + VUV + BS (TS III SOI, Osstem) para su uso en este estudio. Como se muestra en la Figura 1a,b, se midió que la rugosidad de la superficie de los accesorios del implante era de 2,5 ± 0,5 μm del valor de Ra [15], y el tratamiento VUV para la fotofuncionalización se logró exponiendo un accesorio del implante a lámparas de arco de mercurio de baja presión que emiten UVC y VUV en el limpiador de ozono UV durante 1 h. El recubrimiento de la superficie del implante con un agente amortiguador de pH, compuesto por grupos iónicos cargados positiva y negativamente, con un valor de pKa de 7,31 a 37 ºC [15,16], se complementó para una mejor superhidrofilia (Figura 1c).

2.2. Ensayos in vitro

2.2.1. Humectabilidad estática de la superficie

La sangre de oveja heparinizada llenó un plato de 3,5 cm de diámetro a una profundidad de 2 a 3 cm.

Los accesorios de implante de SA + VUV y SA + VUV + BS (n = 5, respectivamente) se sumergieron en sangre hasta la interrupción superior de las roscas apicales, y se registró el tiempo hasta llegar a la parte superior del implante para calcular la velocidad de humectación. El tiempo no se contabilizó desde el ápice del implante, ya que la presencia de discontinuidad de las roscas apicales hizo que la absorción de sangre se detuviera bruscamente.

2.2.2. Humectabilidad dinámica de la superficie

Para simular las situaciones clínicas de la instalación de la fijación del implante, se realizaron orificios en una placa acrílica transparente para asegurar la visibilidad, de acuerdo con el protocolo de fresado del fabricante para la densidad ósea dura utilizando el 122 Taper Kit (Osstem). Se colocó una muestra de 130 μM de sangre de oveja desfibrinada en cada orificio de la placa acrílica, y los accesorios de implante de SA + VUV y SA + VUV + BS (n = 5, respectivamente) se sumergieron en el orificio mediante un dispositivo de empuje y tracción (MX-500N, Imada Co., Tokio, Japón) a una velocidad de 50 mm/min (MX-500N, Imada Co., Tokio, Japón), y se registraron los tiempos en que la sangre alcanzó hasta los puntos de 2 mm y 4 mm del eje central del implante por encima de la placa horizontal (Figura 2).[...]

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(artículo patrocinado by Osstem)

También puede consultar el número 87 de DM El Dentista Moderno.