Orientador: Altair Antoninha Del Bel Cury

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba

Resumo: Os implantes dentais recebem diversos tratamentos para criar micro- e nano-estruturas na superfície, aumentando a área de contato com o osso e favorecendo a osseointegração. O objetivo deste trabalho foi quantificar por meio de parâmetros de rugosidade as alterações de superfície causadas...

Resumo: Os implantes dentais recebem diversos tratamentos para criar micro- e nano-estruturas na superfície, aumentando a área de contato com o osso e favorecendo a osseointegração. O objetivo deste trabalho foi quantificar por meio de parâmetros de rugosidade as alterações de superfície causadas pelo processo de inserção no tecido ósseo e investigar a presença de partículas soltas de titânio na interface osso-implante (Capítulo 1); avaliar a influência do tratamento de nitretação por plasma nas propriedades de superfície do titânio e na sua biocompatibilidade (Capítulo 2); e avaliar a adsorção de proteínas in vitro e a osteogênese ao redor de implantes amino-funcionalizados instalados em coelhos (Capítulo 3). No Capítulo 1, a rugosidade de três grupos de implantes representando differences geometrias e tratamentos de superfície foi avaliada por interferometria antes e após a inserção dos mesmos em blocos de costela bovina. Os blocos também foram avaliados por microscopia para identificar partículas de titânio presentes na interface. A amplitude de todos os parâmetros de rugosidade das superfícies dos implantes foram menores após a inserção para todos os grupos e as imagens microscópicas revelaram a presença de partículas de titânio a alumínio na interface, concentradas principalmente no nível do osso cortical. Assim, concluiu-se que as superfícies moderadamente rugosas podem gerar partículas soltas de titânio na interface. No Capítulo 2, discos de titânio (12,7 × 2 mm) moderadamente rugosos foram nitretados por plasma a frio. Osteoblastos humanos (SAOS-2) foram cultivados sobre os discos por 1, 3, 5 e 7 dias. A proliferação e diferenciação celular foram avaliadas por MTS, produção de fosfatase alcalina e por qPCR. Foi observado, que a nitretação aumentou a quantidade de nitrogênio na superfície, além da dureza, molhabilidade e nanoestruturas. Não houve diferença no comportamento célular em relação ao grupo não nitretado. Assim, concluiu-se que a nitretação por plasma a frio aumentou a dureza da superfície e não prejudicou a biocompatibilidade do titânio. No Capítulo 3, o titânio foi aminofuncionalizado com 3-aminopropiltrietoxisilano. O perfil protéico adsorvido foi avaliado por espectrometria de massas após discos serem imersos em plasma sanguíneo humano por 3 h. Para a análise da osteogênese, implantes de titânio (3,75 × 6 mm) receberam o mesmo tratamento e foram instalados em 10 coelhos New Zealand adultos (1 na metáfise distal do fêmur e 2 na metáfise proximal da tíbia de ambas as patas). Os animais foram sacrificados após 3 e 6 semanas e os implantes e osso adjacente foram coletados, fixados e incluídos em blocos de resina. Em seguida, lâminas de 20 ?m de espessura foram preparadas na região central de cada implante e coradas com azul de toluidina. A análise histomorfométrica compreendeu a mensuração da área de contato osso-implante. A superfície tratada apresentou maior quantidade total de proteínas adsorvidas; no entanto, com menor abundância relativa de fibronectina. Não houve diferença para a área de contato osso-implante entre os dois grupos de implantes após 3 e 6 semanas. Assim, concluiu-se que a amino-funcionalização aumentou a quantidade de proteínas adsorvidas, mas não foi efetiva para acelerar a osteogênese.

Abstract: Dental implants receive surface treatments to create micro- and nanostructures on surface to increase the contacting area with bone, which favors osseointegration. However, the resistance of these structures in face of the friction against the bone tissue during the implant insertion is...

Abstract: Dental implants receive surface treatments to create micro- and nanostructures on surface to increase the contacting area with bone, which favors osseointegration. However, the resistance of these structures in face of the friction against the bone tissue during the implant insertion is not evaluated yet. Thus, the objective in this study was to quantify by means of roughness parameters the surface wear caused by the insertion procedure in the bone tissue and to investigate the presence of loose titanium particles at bone-implant interface (Chapter 1); to evaluate the influence of plasma nitriding treatment on surface properties of titanium and on its biocompatibility (Chapter 2); and to investigate the protein adsorption in vitro and osteogenesis around amino-functionalized implants placed in rabbits (Chapter 3). In Chapter 1, roughness of three implants representing different geometries and surface treatments were evaluated by interferometry before and after insertion into bovine rib blocks. The blocks were also evaluated by microscopy to identify titanium particles at the interface. The amplitude of all roughness parameters were smaller after the insertion procedure for all implant groups and microscopic images revealed presence of loose titanium and aluminum particles at the interface, concentrated at the cortical crest. Therefore, it was concluded that moderately rough surfaces can release loose particles at the interface. In Chapter 2, titanium discs (12.7 × 2 mm) with moderately rough surface were nitrided by cold plasma. Human osteoblasts (SAOS-2) were cultivated on the discs for 1, 3, 5 and 7 days. Cell proliferation and differentiation were evaluated by MTS, production of alkaline phosphatase and by qPCR. It was observed that plasma nitriding increased the nitrogen content on surface, and also hardness, wettability and nanostructures. No significant difference between titanium and nitrided surface was seen on cell behavior. Therefore, it was concluded that nitriding treatment increase surface hardness and does not jeopardize the biocompatibility of titanium. In Chapter 3, titanium was amino-functionalized by 3-aminopropyltriethoxysilane. Protein profile was identified by mass spectroscopy after discs were immersed in human blood plasma for 3 h. To evaluate osteogenesis, titanium implants (3.75 × 6 mm) were placed in 10 New Zealand adult rabbits (1 in the femoral distal metaphysis and 2 in the tibial proximal metaphysis of both legs). The animals were sacrificed after 3 and 6 weeks and implants with adjacent bone were collected, fixed and included in resin blocks. After, 20 ?m thick slides were prepared at the central region of each implant and stained by toluidine blue. Histomorphometric analysis consisted of measuring the bone-to-implant contact (BIC). Treated surface exhibited higher amount of adsorbed proteins; however, lower relative abundance of fibronectin. No significant difference was identified between the groups for BIC values after 3 and 6 weeks. Therefore, amino-functionalization enhance protein adsorption but has no effect on early bone formation.