UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI MESSINA
FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di Laurea Specialistica in Odontoiatria e Protesi Dentaria
Corso Integrato di Chirurgia Orodentoparodontale
PERFORMANCES BIO-FUNZIONALI
DELLE NUOVE SUPERFICI
IMPLANTARI
Tesi di Laurea di
Giuseppe Arena
Relatore
Ch.mo Prof. Riccardo Nastro Siniscalchi
Anno Accademico 2006/2007
OPZIONE TERAPEUTICA SICURA
Consente di sostituire i denti mancanti o persi …
…. a seguito di malattia
…. a causa di un evento traumatico
…. a causa di un’agenesia congenita
VITI IN METALLO
Definiti Impianti dentali,costituiti prevalentemente
da Titanio
Si presentano con morfologia e dimensioni variabili
in modo da poter essere usate nelle diverse
situazioni cliniche
IMPIANTI DENTALI
Inseriti chirurgicamente nel sito osseo edentulo, “osteointegrandosi”,
svolgono una funzione analoga a quella delle radici dei denti naturali e sono
usati per supportare corone, ponti e dentiere
OSTEOINTEGRAZIONE
“Contatto diretto tra impianto e tessuto osseo senza
interposizione di tessuti molli” (Branemark 1960)
“Un processo grazie al quale si ottiene, e si mantiene,
nell’osso una fissazione rigida, clinicamente asintomatica,
di materiale alloplastico durante il carico funzionale”
(Zarb & Albrektsson 1991)
OSTEOINTEGRAZIONE
Processo complesso e
condizionato da numerosi
fattori
•Tipologia di materiale
•Stato del sito implantare
ovvero quantità e qualità
del tessuto osseo
•Forma
•Tecnica chirurgica
•Topografia e Chimica
della Superficie
•Condizioni di carico
applicate successivamente
Correlati all’Impianto:
Albrektsson, T., Branemark, P.-I., Hansson, H.-A. & Lindstrom, J.(1980), Osseointegrated titanium implants.
Requirements for ensuring a long-lasting, direct bone anchorage in man..Acta Orthopaedica Scandinavica 52,155-170
EVOLUZIONE DELL’IMPLANTOLOGIA
•IMPLANTOLOGIA
IMPLANTOLOGIA INNOVATIVA
AVANZATA
•IMPLANTOLOGIA
Sviluppo degli impiantiOSTEOINTERATA
con superficie trattata
Affermazione
deiad
principi
di Branemark
Tempi di
guarigione
ridotti
1 mese(osso
mandibolare) 2
IMPLANTOLOGIA
PIONERISTICA
Abbreviazione
dei tempi
di guarigione
(osso mascellare)
Utilizzo di impianti amesi
vite inseriti
chirurgicamente nel processo
Impianti post-estrattivi
alveolare
e protesizzati
dopo uninperiodo
di guarigione
Impianti
a carico immediato
siti post-estrattivi
rispettivamente
di 3-4 a
mesi
in mandibola
Impianti
carico
immediatoe 5-6 mesi nel
mascellare
RUOLO DELLE SUPERFICI
La guarigione ossea peri-implantare è funzione dei diversi
tipi di superfici implantari
Due particolari caratteristiche di superficie
sembrano essere determinanti
nell’influenzare la risposta tissutale
Topografia
Proprietà chimiche
Antonio Scarano*, Alessandro Quaranta**, Giuseppe Vrespa***, Luigi Sacco*, Adriano Piattelli* Influenza della
macrostruttura implantare sulla distribuzione topografica dell’osso neoformato perimplantare.Implantologia Orale 2007;3:26-34
Puleo DA, Mark VT, Implant Surfaces,Dent Clin N Am 50 (2006) 323-338
EFFETTI DELLA TOPOGRAFIA SUPERFICIALE
Aumento dell’area di contatto
Superficie tornita
Superficie irruvidita
Cochran D.L.:A comparison of endosseous dental implant surfaces.J.eriodontol.,70,1523-1539,1999
Ji-Hyun Yi a, Caroline Bernard a, Fabio Variola a,b, Sylvia F. Zalzal a, James D. Wuest c, Federico Rosei b,
Antonio Nanci a,* Characterization of a bioactive nanotextured surface created by controlled chemical oxidation of
titaniumSurface Science 600 (2006) 4613–4621
EFFETTI DELLA TOPOGRAFIA SUPERFICIALE
Controllo dell’attività e differenziazione delle
cellule osteoblastiche
Boyan B.d.,Batzer R.,Kieswetter K.,Liu Y.,Cochran D.L.,Szmuckler-Moncler S.,dean D.D.,Schwartz Z.:Titanium surface roughness alters
responsiveness of MG-63 osteoblast-like cells to 1a,2(OH) 2D3, J. Biomed. Mater. Res. 39,77-85,1998
Cooper L.F.,Masuda T.,Whitson S.W.,Yliheikkila P.,Felton D.A.,Formation of mineralizing odteoblast cultures on machined, titanium-oxide gritblasted, and plasma-sprayed titanium surfaces. Int. J. Oral maxillofac.Implants,14,37-47,1999ù
Davies J.E.,Housseini M.M.,Histodinamics of endosseous wound healing,in: Bone Engineering, Davies JE, Ed, em squared,Toronto 2000,114,2000
Martin J.Y.,Schwartz Z.,Hummert T.W.,Schraub D.M., Simpson J.,Lankford J. Jr,Dean D.D.,Cochran D.L.,B.D. Boyan,:Effect of titanium
surface roughness on proliferation, differetitation and protein synthesis of human osteoblast-like cells(MG63), J. Biomed. Mater Res.,29,389401,1995
EFFETTI DELLA TOPOGRAFIA SUPERFICIALE
La forza di ritenzione del coagulo da parte di superfici
microrugose è maggiore rispetto a quella registrata su
superfici lisce, grazie alla ritenzione micromeccanica
esercitata dalle irregolarità superficiali
Fibrina
Superficie
Davies J.E.,Housseini M.M.,Histodinamics of endosseous wound healing,in: Bone Engineering, Davies JE, Ed, em
squared,Toronto 2000,1-14,2000
Gemmell C.H.,Park J.Y., Initial Blood interactions eith endosseous implant materials, in Bone Eng., Davies J.E., Ed.,em
squared Toronto,108-117,2000.
PROPRIETA’ CHIMICHE
Biocompatibilità e
Osteointegrazione
Energia
superficiale
Idrofilia
Strato di TiO2 privo di
contaminanti organici e
inorganici
Carlsson LV, Albrektsson T, Berman C. Bone response to plasma-cleaned titanium implants. Int J Oral Maxillofac
Implants 1989;4(3):199-204.
Wennerberg A.,Bolind P., Albrektsson T., Glow-discharge pretreated implants combined with temporary bone tissue
ischemia.Swed Dent J 1991;15(2):95-101
Kasemo B., Lausmaa J.: Surface science aspects on inorganic biomaterials. Critical reviews in Bicompatibility, 2,335380,1986.
Lausmaa J., Linder L.: Surface spectroscopic characterization of titanium implants after separatio from plastic embedded
tissue. Biomatirials 1988,9:277-80.
SUPERFICI IMPLANTARI
Sottoposte a diversi trattamenti per incrementarne le
proprietà fisico-chimiche
Legame osso-impianto più resistente.
Processo di osteointegrazione più rapido.
Maggiore percentuale di contatto osso-impianto.
Procedure cliniche più sicure
Maggiore comfort per il paziente
Gotfredsen K, Berglundh T, Lindhe J. Anchorage of titanium implantswith different surface characteristics: an experimental study
in rabbits.Clin Implant Dent Relat Res 2000; 2(3),120-8
Piattelli A, Manzon L, Scarano A, et al: Histologic and histomorphometric analysis of the bone response to machined and
sandblasted titanium implants: an experimental study in rabbits. Int J Oral Maxillofac Implants 1998,13(6)805-10.
TIPOLOGIE DI TRATTAMENTO
Gli impianti “Torniti”
hanno effettivamente
Iluna
primo
sistema implantare
superficie
liscia ?
Branemark della Nobel Biocare,
Zurich
Switzerland
Alle
Questa
osservazioni
infatti
alpossedeva
SEM ila
No presenta
questo
di superficie
scabrosità
solchi etipo
le degli
linee
impianti
lasciate e
questo
sistema
mostrato
Machined
dallo strumento
appareha
durante
compresa
la
tassi
ditra
successo
eccellenti
in
lavorazione,
0,5non
e 1 trascurabili
μm
se
scala
sitiparagonati
anatomici alla
e pazienti
delle cellulecon
e delle
molecole
selezionati,
carico
ritardato.
biologiche
Machined:
la superficie subisce una tornitura
meccanica che
macroscopicamente la rende
lucida e levigata;
Wennerberg A, Albrektsson T, Suggested guidelines for the topographic evaluation of implant surfaces. Int J Oral Maxillofac
Implants 2000;15(3):331-44.
Alberktsson T, Dahl E,Enbom L,et al,Osseointegrated oral implants.A Swedish multicenter study of 8139 consecutively inserted
Nobelpharma implants. J Periodontol 1988;59(5),287-96
IMPIANTI MACHINED
TITANIUM PLASMA SPRAY
Alcune ricerche
hanno
evidenziato,
come
motivo
di di
Gli impianti
semilavorati
vengono
investiti
da uno
spray
preoccupazione,
il fatto
che nei
tessuti periimplantari
titanio
fuso, in appositi
reattori
ad atmosfera
controllata.
degli impianti con superficie TPS, si ritrovino particelle di
Le goccioline solidificano successivamente
sulla superficie
titanio.
rimanendovi
Superficidella
TPS vite
sono
state ancheadese.
associate ad un
incremento
della mobilità
dell’impianto
ad una
più alta
Rugosità
variabile
fino a 6μm
ed elevatievalori
di torque
incidenza di infiammazione e recessione dei tessuti
perimplantari.
Klokkevold PR, Johnson P, Dadgostari S, et al. Early endosseous integration enhanced by dual acid etching of
titanium: a torque removal study in the rabbit. Clin Oral Implants Res 2001, 12 (4) 350-7.
Franchi
M, Bacchelli
B, Martini , etS,
al Pessotto
Early detachment
of titanium
particles
from varius
different
surfaces
of endosseus
Bernard
JP, Szmukler-moncler
S, et al. The
anchorage
of Branemark
and
ITI implants
of different
Biomatirials
2004;25(12):2239-46.
lengths. I. An experimentaldental
study implants.
in the canine
mandible.
Clin Oral Implants Res 2003;14(5);593-600
d’Hoedt B, Schulte W, A comparative study of results with various ondosseous implant system. Int J ral Maxillofac Implant
1989;4(2):95-105.
Mau J, Behneke N, et al Randomized multicenter comparison of 2 IMZ and 4 TPS screw implants supporting bar-reteined
overdentures in 425 edentulous mandibles. Int J Oral Maxillofacial implants 2003;18(6):835-47.
SUPERFICI SABBIATE
Ottenute mediante trattamento con
un getto di aria e abrasivi per un tempo definito e sotto
pressione controllata.
Diversi sono i materiali utilizzati come
abrasivi, come ad esempio l’ossido di alluminio (Al2O3),con
granulometrie variabili da 25 μm a 250 μm.
Sono usate
come materiale sabbiante anche particelle di biossido di
titanio (TiO2) Con questo metodo la superficie dell’impianto
viene trattata senza l’aggiunta di elementi estranei.
Orsini G, Assenza B, Scarano A, Piattelli M, Piattelli A.Surface analysis of machined versus sandblasted and acid-etched titanium
implants.Int J Oral Maxillofac Implants. 2000 Nov-Dec;15(6):779-84.
Wennerberg A, Ektessabi A,Albrektsson T, et al.A 1-year follow-up of implants of differing surface roughness placed in rabbit
bone. Int J Oral Maxillofac Implants 1997;12:486-94.
SABBIATURA CON IDROSSIAPATITE
Questa tecnica (RBM - Resorbable Blast Material) prevede
l’utilizzo di particelle di Idrossiapatite garantendo un duplice
effetto:
Incremento della rugosità
La possibilità di sfruttare le caratteristiche osteoconduttive
delle particelle rimaste incastonate sulla superficie.
Piattelli M, Scarano A, Paolantonio M, et al. Bone response to machined and resorbable blast material titanium implant: and
experimental study in rabbits. J Oral Implantol 2002;2:1-8.
Xie J, Baumann MJ, McCabe LR. Osteoblasts respond to hydroxyapatite surfaces with immediate changes in gene expression. J
Biomed Mater Res. 2004 Oct 1;71A(1):108-17.
SUPERFICI MORDENZATE
La mordenzatura è un processo chimico di condizionamento superficiale.
Prevede l’utilizzo di soluzioni acide a base di acido cloridrico e acido solforico o
di acido fluoridrico e acido nitrico, nelle quali viene immerso l’impianto.
La soluzione acida dissolve parzialmente gli strati superficiali dell’ impianto
risultandone un incremento della rugosità
SUPERFICI SABBIATE E MORDENZATE
DAE,
Nell’uso clinico hanno mostrato una percentuale di successo
Bordi della filettatura
con per un periodo di 5 e 6 anni Osseotite
pari al 97%
rugosità tra 1.8-2 μm
Biomet 3i
Se sottoposti a carico immediato in un follow-up medio
di 24
Sabbiata
mesi la percentuale di successo è pari al 99%
Ac. Cloridrico
Fondo della filettatura con
Ac. Solforico
rugosità tra 05-0.7 μm
Wennerberg A, Albrektsson T, Suggested guidelines for the topographic evaluation of implant surfaces. Int J Oral Maxillofac
Implants 2000;15(3):331-44.
. Davarpanah M, Martinez H, Etienne D, et al. A prospective multicenter evaluation of 1,583 3i implants: 1- to 5Al-Nawas B, Gotz H. Three dimensional topographic and metrologic evaluation of dental implants by confocal laser scanning
year data. Int J Oral Maxillofac Implants 2002;17(6):820-8.
microscopy. Clin Implant Dent Relat Res 2003;5(3)176-83.
Sullivan DY; Sherwood RL, Porter SS, Long-term performance of Osseotite implants: a 6-year clinical follow-up.
Klokkevold PR, Nishimura RD, Adachi M, et al. Osseointegration enhanced by chemical etching of the titanium surface. A
Compend Contin Educ Dent;2001;22(4):326-328,330,332-324.
torque removal study in the rabbit. Clin Oral Implant Res 1997;8(6):442-7
Testori T, Meltzer A, Del Fabbro M et al. Immediate occlusal loading of Osseotita implants in the lower edentulus
Cordioli G, Majzoub Z, Piattelli A, et Al. Removal torque and histomorphometric investigation of 4 different titanium
jaw. A multicenter prospective study. Clin Oral Implants Res 2004;15(3):278-84.
surfaces: an experimental study in the rabbit tibia. Int J Oral Maxillofac Implants 2000;15(5);668-74.
SUPERFICI SABBIATE E MORDENZATE
Superficie
SLA Straumann:
Superficie microirruvidita,
con irregolarità
nell’ordine dimensionale
di 1.8 μmcon diametro di 250- 500 μm
Sabbiata con particelle di Allumina
Maggiore percentuale
di con
contatto
osso impianto
e un più alto valore
Mordenzata
ac. Cloridrico
e ac. Solforico
di torque alla rimozione
Cochran DL, Schenk RK, Lussi A, et al. Bone response to unloaded and loaded titanium implants with a sandblasted and
acid-etched surface: a histometric study in the canine mandible. J Biomed Mater Res 1998;40(1):1-11.
Wennerberg A, Albrektsson T, Suggested guidelines for the topographic evaluation of implant surfaces. Int J Oral
Maxillofac Implants 2000;15(3):331-44.
IMPIANTI SLA
Impianti SLA caricati dopo 6
settimane, con osso di qualità
I,II, o III,
Dopo 12 settimane in osso di
qualità IV.
Con un follow-up di 1 e 2 anni
presentavano una percentuale
di successo pari al 99%, che si
ritrovava anche dopo tre anni.
Cochran DL, Buser D, ten Bruggenkate CM, et al. The use reduced healing times on ITI implants with a sandblasted
and acid-etched(SLA) surface; early results from clinical trials on ITI SLA implants. Clin Oral Implants Res
2002;13(2):144-53.
Bornstein MM, Lussi A, Schmid B, et al. Early loading of nonsubmerged titanium implants with a sandblasted and
acid-etched surface(SLA): 3-year result of a prospective study in partially edentulous patients. Int J Oral Maxillofac
Implants 2003;18(5);659-66.
BIO-SUPERFICI
Bio-attive
Bio-inerti
Indurre nei tessuti
biologici una risposta
controllata, influenzando
Capacità di non
direttamente le reazioni
causare né subire
chimiche e cellulari
alterazioni chimiche-
biologiche
Bio-funzionali
Riprodurre e
mantenere una
determinata funzione
in senso fisico e
meccanico
II International Consensus Conference on Biomatirials, Chester, UK 1991
SUPERFICI BIO-ATTIVE
Fluidi corporei
Interazione chimica
Superficie impianto
SUPERFICI BIO-ATTIVE
Interazione chimica
Osteointegrazione
precoce
Maggiori valori di
B.I.C. e di torque ai
test di rimozione
Fluoro
Calcio
Magnesio
Andersson, P.A., Copenhaver, J.C., Tencer, A.F. & Clark, J.M. (1993) Response of cortical bone to local controlled
release of sodium fluoride: the effect of implant insertion site. Journal of Orthopedic Research 9: 890–901.
T. Berglundh, I. Abrahamsson, J.-P. Albouy, J. Lindhe,Bone Healing at implants with a fluoride-modified surface: an
experimental study in dogs. Clin. Oral Impl. Res. 18, 2007 / 147–152.
Ellingsen, J.E., Johansson, C., Wennerberg, A. & Holme´n, A. (2004) Improved retention and boneto- implant contact
with fluoride modified titanium implants. The International Journal of Oral & Maxillofacial Implants 19: 659–666.
NANOSUPERFICI
Superficie Nanotite Biomet 3i
DEPOSIZIONE DISCRETA DI CRISTALLI DI
FOSFATO DI CALCIO PER GRAVITA’,
OSSERVATA AL MICROSCOPIO AD
EMISSIONE DI CAMPO
NANOSUPERFICI
Rivestimento di HA
con tecnica Plasma
spray
Deposizione
discreta di HA
pH
. Giovanna Orsini, Maurizio Piattelli, Antonio Scarano, Giovanna Petrone, James Kenealy, Adriano Piattelli, Sergio Caputi -Randomized, Controlled
Histologic and Histomorphometric Evaluation of Implants With Nanometer-Scale Calcium Phosphate Added to the Dual Acid-Etched Surface in the Human
Posterior Maxilla. J Periodontol 2007;78:209-218.
Vanessa C. Mendes, John E. Davies, Discrete Calcium Phosphate Nanocrystalline Deposition Enhances Osteoconduction On Titanium-based Implant
SurfacesInstitute of Biomaterials and Biomedical Engineering, Faculty of Dentistry, University of Toronto, Ontario.
James N. Kenealy, PharmD, Bruce Berckmans, Renée M. Stach Nanometer-scale CaP Enhances Early Implant-Bone Fixation In An Animal
ModelEuropean Association For Osseointegration
15th Annual Meeting (October 5–7, 2006, Zurich, Switzerlan
SUPERFICI BIO-ATTIVE
Interazione biochimica
Tramite carrier
Legame covalente
BMP
Proteine morfogenetiche
dell’osso in grado di interagire
con i recettori della parete
cellulare degli elementi
mesenchimali e di
influenzarne i processi di
differenziazione in senso
osteogenetico
Adsorbimento
Kazuhisa B, David LC, Renee C, Hsin C, Joo LO, Bmp stimulation of bone response adjacent to titanium implants in vivo; Clin
Oral Impl Res 1999; 10;212-8
Malchiodi L, Chirurgia Implantare; Edizioni Martina Bologna
Matusmoto T, Okazaki M, Inoue M, Yamaguchi S, Kusunose T, Toyonaga T, Hamada Y, Takahashi J, Particelle di
idrossiapatite come carrier a rilascio controllato di proteine; Biomatirials 2004; 25(17):3807-12.
CONCLUSIONI
Il successo in Implantologia è condizionato da
molteplici fattori dei quali solo alcuni possono
essere controllati e condizionati dal clinico.
Una superficie in grado di manipolare la guarigione
dei tessuti biologici potrebbe accrescere
ulteriormente il numero di questi ultimi.
GRAZIE PER
L’ATTENZIONE