Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
51
EVALUAREA CALITĂȚII IMPLANTURILOR DENTARE SUB
ASPECTE ALE ANALIZEI SEM SI EDX - O COMPARAȚIE A CINCI
IMPLANTURI DINTR-O SINGURA PIESA.
Dirk U. Duddeck DDS 1,2
1 Charité - University Medicine Berlin, Campus Benjamin Franklin - Department of
Prosthodontics 2 mmri.berlin – The Medical Materials Research Institute, Berlin
Implanturile dentare ar trebui să fie curate atunci când sunt livrate într - un
ambalaj steril. Poluarea suprafata implantului cu particule organice și / sau reziduuri
anorganice majore care provin din procesul de producție sunt suspectate de a cauza
insuficienta sau lipsa osteointegrari implanturilor dentare. Particulele neprevăzute, la scară
micrometrica, pot induce o reacție de corp străin , cu o pierdere de os în primele stadii ale
osteointegrării.
În colaborare cu Universitatea din
Köln si Universitatea Medicina Charite din
Berlin , Institutul de Cercetare a Materialelor
Medicale din Berlin au analizat calitatea
implanturilor dentare în trei studii
consecutive, începând cu anul 2008 [1, 2]. În
2015 s-au obținut numeroase imagini de
contrast și analize elementare calitative și
cantitative au fost efectuate pe 135 de
implanturi dentare, folosind același protocol
de studiu. Rezultatele studiului recent și
compararea cu analizele anterioare au aratat
o crestere a răspândire calității implanutrilor
pe piață de profil.
Implanturile dentare sunt parte
integrantă a multitudinii practicilor
terapeutice contemporane dentare. Cu rate
de succes excelente, ele au devenit un
tratament stabilit la nivel global alternativă
la soluțiile pur protetice pentru pierderea
dintelui. Și cu varietatea sistemelor de
implant oferite, a devenit tot mai dificil
pentru medicul dentist de a alege doar
sistemul potrivit pentru practica si pacientii
lui. Topografii specifice de suprafață,
proprietățile materialelor care promovează
osteointegrarea sau alte tratamente de
suprafață sunt adesea subliniate în
publicitate ca avantaje semnificative pentru
a distinge un sistem dat de celelalte
existente.
CONTEXT ȘI OBIECTIV
Suprafața unui implant dentar
determină fazele inițiale ale răspunsului
biologic implantului și afectează capacitatea
sa de a se integra în țesutul din jur
[3]. Structura de suprafață ar trebui să
sprijine procesul de osteointegrare, mai ales
atunci când se utilizează tehnici foarte
sofisticate de augmentare chirurgicale, cum
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
52
ar fi cele solicitate în cazul atrofiei
maxilarelor.
In ultimii ani, prin urmare, mai multe
grupuri de lucru și producătorii de
implanturi au prezentat o multitudine de
tehnici de structurare micromorfologica a
suprafetelor de implant, în scopul de a
îmbunătăți rata de succes [4-6]. Într-o mare
măsură, proliferarea osteoblastelor și
diferențierea la suprafața implantului va
depinde de microstructura suprafeței
respective [7, 8].
Modificările suprafeței sunt realizate
prin aditiv sau tratamentul substractiv al
implanturilor din titan. Proceduri de sablare
și gravare în combinație sau ca un singur
tratament sunt stabilite ca proces de
fabricație. De la începutul anilor 1990,
implanturile de titan endoosoase au fost
examinate pentru reziduuri [9], care pot fi
legate de procesul de fabricație sau de
manipularea specifica produsului ulterioară
procesului de fabricatie [10]. Scopul acestui
studiu a fost de a prezenta efectele
topografice ale diferitelor procese de
fabricație și de a analiza potențialele
impurități a implanturilor din titan și aliajele
sale.
METODE ȘI MATERIALE
Printre grupul de 135 de implanturi
de la 95 de producători și furnizori diferiți
câteva mostre au fost implanturi dintr-o
piesa, care a pus bazele acestui articol. Toate
implanturile au fost analizate prin
intermediul diferitelor tehnici: microscopie
electronica de scanare (SEM) ce a permis
evaluarea topică, imagistica de electroni
retro-imprastiati (ESB) permite tragerea
unor concluzii cu privire la natura chimică
(densitate) și alocarea diferitelor reziduuri și
contaminările pe materialul de probă
. Elemente cu numărul atomic mai mic decât
cel al titanului (și, prin urmare, mai puțin
backscattering electroni) apar mai întunecate
în imaginea materiala de contrast (fig.
1). analiza elementară calitativă și cantitativă
a suprafețelor implanturilor, spectroscopia
cu raze X cu dispersie de energie (EDX),
foloseste razele X emise de o probă pentru a
determina compoziția sa
elementară. Implanturile au fost fixate pe
suportul de probă, pentru a permite o scanare
sistematică ce ajunge la aproximativ o
treime din implanturile de suprafață într-un
unghi de vizualizare de 120 de grade
(Fig.1). O analiză de suprafață și una sau
mai multe analize la fața locului au fost
efectuate pentru fiecare implant.
Fig. 1 scanarea sistematică a probei
ajunge la cca. o treime din
implanturile de suprafață în SEM. Contaminanți
organici par mai întunecat decât titanul.
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
53
REZULTATE OBȚINUTE
Implanturile MDI (3M ESPE) și ANEW
(DENTATUS) au prezentat un model
omogen de distribuție a numeroase particule
de oxid de aluminiu (Al 2 O 3)) ca ramasite
ale procesului de sablare. Aceste particule de
oxid de aluminiu apar în materialul de
contrast ca o imagine mai întunecată decât
titanul care poate fi văzut în Fig. 2-3, 5-
6. Eșantionul a MDI a arătat particule de
suplimentare organica foarte rare (10-50
pm), parțial, cu particule de metal
încorporate (500 nm), care conțin urme de
fier și crom. Implantul ANEW a arătat până
la 3 particule organice (30-40 pm) și urme
de siliciu (6-8 pm).
Implantul Roott (TRATE) a fost
singurul implant dintr -o piesa, fără
contaminanți organici sau reziduuri
anorganice (Fig. 8-10, Tab. 3). Materialul de
sablare HA / TCP nu au lasat urme
masurabile pe implant. Toate cele trei
implanturi menționate anterior sunt realizate
din titan de gradul 5, care este un aliaj de
titan, aluminiu și vanadiu. Concentrația mare
de aluminiu în analiza elementară a
implanturilor MDI și Anew (Tab. 1, 2) este,
probabil, o consecință a materialului de
sablare, care rămâne interblocat mecanic pe
suprafața implanturilor.
Fig. 2 MDI (3M ESPE), X500 Fig. 3 MDI (3M ESPE), x2.500
Fig. 4 Analiza calitativă zonă elementară la x2.500. Tab1 Analiza elementară cantitativă (titan
clasa a 5)
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
54
Fig. 5 ANEW (Dentatus), X500 Fig. 6 ANEW (Dentatus) 2.500x
Fig. 7 Analiza calitativă zona elementară la 2.500x Tab. 2 Analiza elementară cantitativă (titan clasa a 5)
Fig. 8 Roott (trate), X500 Fig. 9 Roott (trate), x2.500
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
55
Fig. 10 Analiza calitativă zonă elementară la 2.500x Tab. 3 Analiza elementară cantitativă (titan clasa a 5)
Implantul din titan de gradul 4 CO-XG
(PHOENIX) a avut un corp al implantului
dur si un gât de implant prelucrat. Spre
deosebire de toate celelalte implanturi
din cohorta dintr-o piesa CO-CG a aratat
bavurile mari pe niște filamente
exterioare, care pot determina pierderea
contactului cu implantul în timpul
inserției (fig. 11). Întrucât corpul
implantului a fost în principal lipsit de
reziduuri (fig. 12, 16) suprafața
prelucrată a gâtului implantului a relevat
o contaminare organică masivă cu
particule mari (100-300 pm), care nu
conțin numai carbon,ci si urme
semnificative de magneziu, aluminiu și
antimoniu (Fig 13-15, Tab 4,5).
Implantul Allfit KOS (IHDE
DENTAR) a prezentat pe corpul
implantului dur un model neomogen de
distribuție a particule remanente de oxid
de aluminiu ca resturi de material de
sablare cu diferite dimensiuni de la 5
până la 50 pm (fig. 17-18) Firele
prelucrate în gâtul implanturilor, care
sunt expuse la osul cortical a arătat
material organic în șanțurile înguste (Fig
19-20).Analiza corespondent EDX a
relevat o cantitate semnificativă de
carbon din interiorul acestor decalaje
(Fig. 21 Tab. 6) și a arătat semnalele
tipice de titan grad 5 în vecinătatea
acestor contaminanți (fig. 22, Tab. 7).
Fig. 11 CO-XG (PHOENIX) bavuri titan, X500 Fig.12 CO-XG (PHOENIX) corp de implant, x2.500
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
56
Fig. 13 CO-XG (PHOENIX) implant cu gât, X500 Fig. 14 contaminare organică majora, x1.000
Fig.15 calitativă Analiza elementară a locului # 1 din fig. 14 Tab. 4 Analiza elementară cantitativă la fața locului
# 1 din fig. 14
Fig.16 calitativă Analiza elementară a locului # 2 din fig. 14 Tab. 5 Analiza elementară cantitativă la fața locului #
2 din fig. 14
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
57
Fig. 17 Allfit KOS (IHDE dentare), X500 Fig. 18 particule de oxid de aluminiu majore, x2.500
Fig. 19 Allfit KOS (IHDE dentare), fire prelucrate, x2.500 Fig. 20 Analiza EDX a materialelor organice, x10.000
Fig. 21 Analiza elementară calitativă a locului # 1 din fig. 20 Tab. 6 Analiza elementară cantitativă la fața locului # 1
din fig. 20
Fig. 22 Analiza elementară calitativă a locului # 2 din fig. 20 Tab. 7 Analiza elementară cantitativă la fața locului # 2
din fig. 20
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
58
DISCUŢIE
Există o discuție în desfășurare, pentru a stabili dacă reziduurile organice sau cantitățile
mari de materiale de sablare au un impact clinic asupra procesului de osteointegrare [11,
12]. Chiar și producătorii implanturilor de implicate in studiul de mai sus, au raportat rate
statistice de succes, care nu sunt diferite de cele ale altor implanturi, dovedind punctul lor cu
studii special realizate. Dar cum manipuleaza corpul uman particulele organice sau particule
minore cu urme de fier, crom, nichel sau chiar antimoniu? De fapt, această întrebare nu ar trebui
să apară în primul rând, deoarece impuritățile pot fi prevenite, asa cum arata in mod clar acest
studiu. Chiar dacă aceste particule sunt relativ ferm fixate pe suprafața implantului, este probabil
ca acestea să fie detașate de forțele de frecare care rezultă din patul osos odata de implanturile
sunt inserate la torq-ul necesar pentru a atinge nivelul dorit de stabilitate primară. Particulele cu
un diametru mai mic de 10 um sunt susceptibile la absorbția de macrofage prin fagocitoză [13],
astfel că problemele legate de relevanța clinică a acestor impurități nu pot fi pur și simplu
înlăturate. Dacă urmărim schimbarea de paradigmă și intelegem că osteointegrarea nu este o
situație statică, ci mai mult o consecința echilibru dinamic a corpului străin, fiecare corp străin
suplimentar și care poate fi evitat pe un implant sigilat steril produce activarea sistemului
imunitar și poate fi motivul pentru o peri-implantitia [14, 15]. Mai ales în faza timpurie a
osteointegrării o activare a macrofagelor indusă de particule este asociata cu o osteoclastogeneza
crescută și, prin urmare, poate determina creșterea resorbției osoase [16].
Potrivit lui Albrektsson noi ar trebui să respectam principiul său fundamental pe care
trebuie să il știm, nu sa creadem , că un anumiit implant nu va face nici un rău pentru pacienții
noștri [17]. Pentru a scurta povestea: În ceea ce privește implanturile dentare, stomatologi nu
numai în Europa ar trebui să acționeze în conformitate cu ceea ce se spune că este un citat de-al
lui Lenin, care pretinde că încrederea este bună, dar controlul este mult mai bun.
Fundația CleanImplant, o organizație internațională non-profit va continua si extinde
analizele periodice ale implanturilor dentare pe tot globul pentru a oferi stomatologilor cu
rezultate independente de cercetare și să evalueze îmbunătățiri în procesul de fabricație a
implanturilor analizate anterior.
Romanian Journal of Medical and Dental Education
Vol. 4, Issue 2, July - December 2015
59
Bibliografie:
1. Duddeck, D.U., et al., Surface characteristics and quality of implants in sterile packaging – SEM examination and qualitative/quantitative elemental analysis of 57 implants. EDI journal, 2013. 9(2013-1): p. 48-58.
2. Duddeck, D.U. and Neugbauer, J., Surface analysis of sterile-packaged implants - SEM examination and qualitative/quantitative elemental analysis of 65 implant systems (intermediate report). EDI journal, 2015. 11(2015-1): p. 54-63.
3. Davies, J.E., Mechanisms of endosseous integration. Int J Prosthodont, 1998. 11(5): p. 391-401.
4. Buser, D., et al., Interface shear strength of titanium implants with a sandblasted and acid-etched surface: a biomechanical study in the maxilla of miniature pigs. J Biomed Mater Res, 1999. 45(2): p. 75-83.
5. Gehrke, P. and J. Neugebauer, Implant surface design: using biotechnology to enhance osseointegration. Interview. Dent Implantol Update, 2003. 14(8): p. 57-64.
6. Novaes, A.B., et al., Influence of implant microstructure on the osseointegration of immediate implants placed in periodontally infected sites. Clin Oral Implants Res, 2004. 15(1): p. 34-43.
7. Grassi, S., et al., Histologic evaluation of human bone integration on machined and sandblasted acid-etched titanium surfaces in type IV bone. J Oral Implantol, 2007. 33(1): p. 8-12.
8. Kieswetter, K., et al., Surface roughness modulates the local production of growth factors and cytokines by osteoblast-like MG-63 cells. J Biomed Mater Res, 1996. 32(1): p. 55-63.
9. Kuliralo, M., et al., Surface studies on titanium IMZ implants. J Biol Buccale, 1991. 19(3): p. 247-53.
10. Ameen, A.P., et al., The surface analysis of implant materials. 1. The surface composition of a titanium dental implant material. Clin Oral Implants Res, 1993. 4(3): p. 144-50.
11. Piattelli, A., et al., Residual aluminum oxide on the surface of titanium implants has no effect on osseointegration. Biomaterials, 2003. 24(22): p. 4081-9.
12. Ruger, M., et al., The removal of Al2O3 particles from grit-blasted titanium implant surfaces: effects on biocompatibility, osseointegration and interface strength in vivo. Acta Biomater, 2010. 6(7): p. 2852-61.
13. Hallab, N.J. and J.J. Jacobs, Biologic effects of implant debris. Bull NYU Hosp Jt Dis, 2009. 67(2): p. 182-8.
14. Trindade, R., et al., Foreign Body Reaction to Biomaterials: On Mechanisms for Buildup and Breakdown of Osseointegration. Clin Implant Dent Relat Res, 2016. 18(1): p. 192-203.
15. Albrektsson, T., et al., Is marginal bone loss around oral implants the result of a provoked foreign body reaction? Clin Implant Dent Relat Res, 2014. 16(2): p. 155-65.
16. Granchi, D., et al., The influence of alumina and ultra-high molecular weight polyethylene particles on osteoblast-osteoclast cooperation. Biomaterials, 2004. 25(18): p. 4037-45.
17. Albrektsson, T., et al., Survival of NobelDirect implants: an analysis of 550 consecutively placed implants at 18 different clinical centers. Clin Implant Dent Relat Res, 2007. 9(2): p. 65-70.