Biologia óssea e princípios da osseointegração

Prévia do material em texto

Biologia óssea e princípios da osseointegração 
Bases biológicas do tecido ósseo
-macroestrutura
-microestrutura
-fatores de crescimento: TGFβ, IFG, FGF, ADF, PDGF, BMP
Macroestrutura
-osso cortical: 80% do esqueleto
-taxa de renovação: 5% ao ano no osso cortical e 20% ao ano no osso medular
-osso cortical ou compacto
-osso medular ou esponjoso: medula óssea +trabéculas 
-unidade básica do osso cortical: sistema Haversiano ou osteon (anéis concêntricos estruturação espacial são unidos pelos canis de Havers e entre os canais de Havers há o canal de Bowan
-o osso é resistente, mas não é duro
-tecidos moles: periósteo, endósteo do canal de Havers e endósteo cortical
-osso medular
-unidade básica são as trabéculas ósseas
-volume de tecido ósseo: 75%
-sistema lamelar: longitudinais
-composição: endósteo medular, trabécula óssea e medula
-a melhor área para implantação de um implante é o osso medular, pois há células e fatores de crescimento
	-aporte maior de células
- o osso não é uniforme, direccionalmente independente e viscoelástico
-o osso é flexível para absorver energia
-osso pode mudar seu formado/sofrer deformação sem quebrar
-osso pode se expandir em compressão e se alargar sob tensão 
Viscoelasticidade
-se a tensão sobre o osso é constante, o stress abaixa com o tempo
-se o estresse é constante, a tensão aumenta com o tempo (deformação)
-algumas brocas durante a colocação dos implantes podem triturar o osso
-plasticidade óssea: com mais idade, há menos substância no tecido ósseo, logo a adesão do implante ao osso é menor
-relacionada diretamente a presença do colágeno
-deformação elástica deformação plástica
-menor remoção de osso diminui o tempo de cicatrização desse osso
-colágeno e osteoclastos na região ajudando na cicatrização
-preservação óssea aumento de densidade óssea aumenta força e dureza aumento da estabilidade do implante aumenta tempo de cicatrização 
Microestrutura
-matriz orgânica
	-colágeno tipo 1
	-proteínas: osteonectina, osteoclacina, osteopontina, proteoglicanas, sialoproteínas
-cristais de hidroxiapatita
-células
	-ósseas progenitoras
	-osteoblastos
	-osteoclastos
	-osteócitos
-fatores solúveis: fatores de crescimento
O osso
-não é um tecido morto (impactos geram fratura, hematoma e dor)
-uma vez ocorrido o dano, leva tempo para se recuperar
-sob forças controladas, é possível alongá-lo sem perder vitalidade
-lei do uso e desuso: sem forma, não há função
-responde com reabsorção se houver excessivo aquecimento
Remodelação óssea – sequência de eventos 
-síntese e liberação das matrizes de metaloproteinases (MMPs) pelos osteoblastos
-degradação dos osteóides
-exposição de matriz mineralizada
-quimiotaxia para osteoclastos
-auto-estimulação dos osteoclastos
-liberação de fatores de crescimento e ativação de células osteoprogenitoras
-maturação em osteoblastos
-substituição do osso reabsorvido 
Fatores de crescimento que regulam a remodelação óssea
-IGF i e II
-TGF Beta (BMPs)
-fator de crescimento para fibroblasto (FGF)
-PDGF
-citocinas (IL, TNFs, fatores estimuladores de colônias CSC)
-obs: durante a reabsorção, os osteoclastos liberam fatores que possuem dois efeitos: inibição da função osteoclástica e estimulação da atividade osteoblástica. Além disso, produzem e liberam fatores que exercem efeito regulatório negativo sobre sua atividade e reforçam atividade osteoblástica
-BMP conseguem formar tecido ósseo, estimulando o organismo
Estrutura óssea e remodelação
-fase mineral: 2/3 do peso do esqueleto
-equilíbrio entre o osso formado e reabsorvido
-remodelação óssea: BMUs (unidades multicelulares básicas)
-fase de reabsorção óssea, reversa e formação óssea
-acontece após profundidade máxima alcançada e dura em média 9 dias
-três teorias: osteoclastos com vida limitada e/ou cálcio em altas concentrações causa retração celular rápida e/ou TGFs e peptídeos liberados da matriz desativam osteoclastos e liberam osteoblastos
-presença de macrófagos inibindo osteoclastos e ativando osteoblastos, também removem matriz (colagenase)
Formação óssea
-proliferação de células mesenquimais
-diferenciação em células osteoprogenitoras
-maturação dos osteoblastos, formação de matriz e mineralização
-atuação das GFs: TGFs, IGF i e ii, FGFs e PDGfs
-diferenciação do precursos do osteoblasto em célula madura
-quando o osso está em fase de remodelação e com formação de novas estruturas mineralizdas, é chamado em sua fase inicial de osso imaturo, osso primário, embrionário ou tecido osteóide. O termo bundle bone também se aplica (exclusivamente para osso alveolar)
Engenharia de tecidos
-carreadores: colágeno, osso, materiais sintéticos
-células: (queratinócitos, osteoblastos, fibroblastos, condroblasto, neurônios)
-moléculas sinalizadoras (fatores de crescimento, proteínas morfogenéticas, adesinas
-tudo isso mais tempo e ambiente gera regeneração do tecido/órgão
O osso
-tipo I: cortical espessa sem osso medular
	-osso pouco reativo, tecido sanguíneo 
-tipo II: melhor situação para instalação de implantes
	-implante fica preso pelo osso cortical
-tipo III: tipicamente encontrada na maxila
	-cortical mais fina
-tipo IV: sem cortical e com medulares amplas 
-implantes não tem ligamento periodontal, e não tem propriocepção dos implantes
-em casos de reabilitação total o paciente vai desenvolvendo
Histórico dos implantes osseointegrados
-implantodontia como recurso clínico
-1952: início de pesquisas em animais
-primeira publicação: 1969
-introdução do termo osseointegração
-congresso de Toronto: 1982
-1965: pesquisas investigando a microcirculação sanguínea em tíbias de coelho com a ajuda de uma microcâmera
-titânio: descoberto em 1790, usado na Rússia em próteses de quadril, sofre menos corrosão do que o aço inox, pesquisas na Univ. de Gotemburgo
O titânio
-antes da descoberta da osseointegração o uso de próteses implanto-suportadas frequentemente resultava na formação de um tecido fibroso ao redor dos implantes, resultando em mobilidade e perda dele. A observação de que o osso poderia crescer ao redor das estruturas de titânio revolucionou a implantodontia
-alta biocompatibilidade
-baixo peso molecular
-mal condutor de calor
-alta resistência mecânica 
-45% mais leve que o aço, 60% mais denso que o alumínio
-fácil modelagem e acabamento
-instabilidade: formação de uma camada (estável) impedindo descarga de íons para organismo, TiO2 com 2 a 5nm de espessura
-energia de superfície: melhora o contato com sangue, adesão de rede de fibrina e proliferação celular
-Bothe et al (1940): o titânio mostra resposta biológicas tão boas quantos ligas metálicas não corrosivas, mas com maior capacidade do osso se fundir as mesas
-oferecdo em diferentes graus de pureza: grau I: mais puro e maleável enquanto grau 4 possui mais contaminantes e é mais rígido
-alguns sistemas: liga de Ti-Al-Va mais resistente mecanicamente (hex. Interno) e forma camada mais espessa de vários óxidos
-4x mais forte do que o TI cp grau I e 2,4X mais forte do que grau 3
Ligas de TI-Al-V
-90% titânio
-6% alumínio: diminui o peso específico e melhora o módulo de elasticidade
-4% Vanádio: diminui a condutividade térmica e aumenta a dureza
-obs: as áreas de contato osso/implante (BIC) aumentam tanto no Ti cp quanto das ligas de Ti4Al4V nos primeiros 6 meses, mas depois estabilizam
Osseointegração: conexão direta, estrutural e funcional entre o osso organizado e a superfície de um implante de titânio capaz de receber carga funcional
-há uma aproximação de fatores de crescimento, células e favorecem a osseointegração
Fases do desenvolvimento da interface osso/implante
-integração cirúrgica (ausência de movimentação)
-dinâmica do período inicial da cicatrização
-período imediato pós-carregamento
-período de maturação pós-carregamento
-obs: o desenho e o tto de superfície dos implantes têm relação direta nessas quatro fases 
-o período de cicatrização se constitui na fase em que o tratamento de superfície é essencial na qualidade da osseointegração
-o período inicial de cicatrização se constitui na fase em que o tratamentode superfície é essencial na qualidade da osseointegração 
-o período imediato pós-carregamento está relacionado tanto ao desenho do implante como ao tratamento de superfície integrado
Cicatrização óssea periimplantar
-cascata de eventos: angiogênese migração de células osteoprogenitoras, formação do arcabouço de osso cortical deposição de osso lamelar remodelação óssea secundária 
Fatores que devem ser levados em consideração para o sucesso do implante
-qualidade da matéria prima
-qualidade do tto de superfície
-qualidade do tecido ósseo
-técnica cirúrgica
-macro design dos implantes
-oclusão do paciente
Fatores que podem afetar o grau de incorporação do osso ao redor do implante
-conhecimento da resposta dos tecidos duros: qualidade do leito receptor
-biocompatibilidade dos materiais
-condição da superfície dos implantes e desenhos dos implantes: micro e macro-design
-qualidade da prótese e incidência das cargas 
A implantodontia na clínica diária
-abordagem científica: tratamento clínico baseado em evidências
-novos implantes: uso após acompanhamento e pesquisa de no mínimo 5 anos em multi-centros
Osseointegração
- a interface entre o titânio e o tecido ósseo envolve uma integração entre os constituintes moleculares do sistema biológico e os átomos superficiais do biomaterial
-estão envolvidos aspectos de inflamação, cicatrização e adesão celular
-osso: presença de íons, água, macromoléculas e células 
-titânio: estrutura e propriedades de superfície, liberação de produtos de corrosão, energia de superfície e estabilidade da camada de óxido 
Remodelação óssea nos implantes tipo Branemark
-durante o primeiro ano, nível ósseo atinge a primeira rosca do implante
-possíveis causas: roscas proporcionam melhor distribuição de forças ao redor do tecido ósseo quando comparado a face lisa e paralela da cabeça do implante; estabelecimento de limite biológico (migração de epitélio juncional), ação dos microrganismos no GAP
Função primária da interface osso/implante
-proporcionar uma transferência efetiva e segura de cargas através do implante para o tecido ósseo. Forma-se uma camada de 2,0 a 5,a nm de dióxido de titânio que cobre o titânio assim que ele entra em contato com a água ou o ar. Esta interface é altamente influenciada por fatores biomecânicos
-existe uma relação direta entre o grau de osso em contato com o implante e o torque de remoção (Johansson, 1987)
-relação direta entre qualidade de interface osso/implante. Após 3 meses – 68% e valores de 42,93 Ncm de torque de remoção
-não há formação óssea em torno de 100% do implante
-BIC: quantidade de osso ao redor do implante 
-maior PIC melhor está implante em relação a osseointegração
Benefícios da osseointegração
-ancoragem para as próteses
-ancoragem ortodôntica com implantes
Interação das hemácias e plaquetas com a superfície dos implantes
-os implantes de superfície tratada apresentam maior quantidade de hemácias e maiores aglomerados de plaquetas quando comparados com superfícies usinadas (superfície lisa)
-aporte e condução quando o implante é tratado
-quimiotaxia é melhor
-retenção da fibrina é maior 
Mecanismos de integração osso/implante
-osteocondução: recrutamento e migração de cél osteogênicas através de uma matriz biológica tridimensional
-recrutamento das células através de uma matriz
-não necessariamente forma osso
-tem potencial de formação 
-formação óssea indo em direção ao implante: osteogênese a distância 
-osteogênese a contato
-as duas trabalham juntas na osteogênese 
-tecido osteóide novo osso
-osteoindução: termo aplicado quando cel indiferenciadas e pluripotentes são estimuladas e transformadas em linhagens de cel formadoras de osso
-osseointegração: relacionado aos mecanismos pelo qual o osso se justapõe a superfície do implante instalado. Envolve outros requisitos como ancoragem óssea inicial, estabilidade primária 
-não há necessidade de 100% de contato osso/implante para ser considerado osseointegrados
-BIC: quanto do perímetro está encostado no osso
-desenho: macrodesing (espiras, forma cônica, cilíndrica)