Quando si parla di impianti dentali, spesso ci si concentra sulla procedura chirurgica e sui benefici estetici e funzionali che questi dispositivi offrono. Tuttavia, un aspetto fondamentale che merita attenzione è la superficie degli impianti stessi. La superficie degli impianti dentali gioca un ruolo chiave nell’integrazione ossea, un processo in cui l’osso si fonde con l’impianto.
L’osteointegrazione è la connessione strutturale e funzionale diretta che si forma tra l’osso vivo e la superficie di un impianto portante. Il termine osteointegrazione fu usato per la prima volta da Albrektsson (1981), che la definiva come una “Diretta connessione funzionale e strutturale tra osso vitale e la superficie di un impianto sottoposto a carico”.
Questo processo dipende dalle cellule ossee, chiamate osteoblasti, che migrano e aderiscono alla superficie dell’impianto, depositando quindi nuova matrice ossea. La formazione di osso all’interfaccia osso‑impianto è un processo che implica la migrazione e proliferazione delle cellule, seguita dalla sintesi, dalla deposizione e mineralizzazione della matrice ossea.
Nel settore vengono utilizzati diversi metodi per creare una superficie implantare irruvidita e bioattiva, tra cui la sabbiatura con particelle abrasive, la mordenzatura con acido per creare cavità su microscala e combinazioni di entrambi, spesso definite in senso lato superfici di tipo SLA (sabbiate, a grana grossa, mordenzate con acido).
La superficie del titanio può essere preparata con differenti tecniche allo scopo di ottenere un grado di rugosità superficiale ottimale. Tra le superfici rugose annoveriamo le superfici mordenzate e le superfici sabbiate e mordenzate. Per ottenere superfici sabbiate e mordenzate si procede a una prima fase di trattamento mediante sabbiatura con materiali a grana grossa che producono una superficie macrorugosa; a questo segue un bagno in soluzione acida, che produce microirregolarità con conseguente aumento della superficie implantare.
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La mordenzatura acida della superficie é stata adottata come trattamento delle superfici implantari allo scopo di evitare gli inconvenienti che si possono verificare con la sabbiatura: la contaminazione del titanio con il materiale utilizzato nella sabbiatura, la non omogeneità del trattamento sull’intera superficie e i rischi di una perdita di sostanza metallica che potrebbe ridurre la resistenza meccanica dell’impianto. La mordenzatura può essere ottenuta sia con una miscela di acido cloridrico e acido solforico (HCl/H2SO4), sia utilizzando una miscela di acido fluoridrico e acido nitrico (HF2%/HN3 10%).
La sabbiatura fatta prima della mordenzatura ha un effetto positivo sulla forza di taglio interfacciale. Con le superfici sabbiate e mordenzate si ottiene un migliore ancoraggio dell’osso e si è visto che la sabbiatura fatta prima della mordenzatura ha un effetto positivo sulla forza di taglio interfacciale.
La rugosità di superficie prodotta dalla sabbiatura e dalla mordenzatura influenza i meccanismi di adesione cellulare. Cellule simili agli osteoblasti a contatto agli impianti machined mostrano una morfologia appiattita, mentre le stesse cellule a contatto alle superfici sabbiate e mordenzate mostrano una morfologia irregolare e molti pseudopodi. La distanza picco molto breve (1 micrometro) stimola sia l’attività di cellule osteogeniche che la penetrazione capillare del sangue nella struttura superficiale, offrendo caratteristiche favorevoli alla stimolazione della rigenerazione ossea.
Le prestazioni più in linea con dimensioni così precise sono date da tecniche di attacco con acido o di anodizzazione piuttosto che da trattamenti più tradizionali come la sabbiatura. In tutte queste osservazioni è necessario tener conto di una rugosità, come detto prima, dell’ordine o inferiore a quella dei corpi cellulari.
La superficie implantare BWS® viene realizzata da Dental Tech mediante un processo di sabbiatura, i cui eccessi vengono eliminati tramite una fase di mordenzatura con acido. Questo doppio processo consente di ottenere una superficie estremamente pulita e con una rugosità ottimale che favorisce l’adesione cellulare. L’estrema pulizia ottenuta da Dental Tech con attenti protocolli e minuziosi controlli, favorisce una intensa attività cellulare sulla superficie degli impianti, che garantisce, assieme alla rugosità, una veloce stabilizzazione del coagulo.
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La capacità della superficie BWS® di trattenere la fibrina, consente agli osteoblasti di migrare dall’osso alla superficie stessa e ivi riprodursi producendo nuovo osso a diretto contatto del titanio (osteointegrazione a contatto). Per preservare l’integrità dell’impianto dentale, l’alloggiamento è in posizione verticale all’interno di un cilindro in titanio ancorato tramite tappo di chiusura al flacone di vetro borosilicato ad uso farmaceutico. In questo modo è possibile garantire la totale assenza di contaminanti durante la fase di sterilizzazione, che avviene tramite raggi gamma.
La procedura sopra citata prevede il controllo a campione per ogni lotto di produzione di più impianti; gli strumenti utilizzati sono il SEM e la microanalisi. Il primo è utile ad individuare le contaminazioni presenti sul dispositivo analizzato e la seconda utile a valutarne qualità e quantità. La visione della superficie in modalità Back‑Scattering consente di escludere la presenza di particelle di carbonio nella zona osservata.
Un cenno a parte merita il rivestimento in idrossiapatite. Questa è una sostanza che entra nella costituzione di tutte le strutture mineralizzate dell’organismo, ed oltre ad essere autologa, può essere sintetizzata industrialmente con consistenza densa o porosa, polvere granulare e blocchetti preformati. È un’entità che si lega chimicamente all’osso e non induce fenomeni di tossicità e flogosi locale o sistemica. Per questo è apprezzata in chirurgia orale e maxillo-facciale.
Il rivestimento di titanio, liscio o filettato con polveri di titanio è un criterio primario per ottenere un incremento della rugosità superficiale. Si sfrutta un bruciatore al plasma ad arco voltaico, in grado di elevare la temperatura di un gas nobile o di N2/H2 con immissione di polveri di idruro di titanio che, grazie alla fusione del loro strato più superficiale, aderiscono al corpo del cilindro implantare. Il risultato è un rivestimento poroso di spessore di circa 50 μm ed un incremento della superficie di legame disponibile di almeno dieci volte.
Le superfici ruvide sono generalmente associate a un contatto osso-impianto più precoce e più forte rispetto ai modelli più vecchi con superficie liscia, che storicamente richiedevano periodi di guarigione più lunghi prima del carico. Una superficie con livello di rugosità superiore ad impianti lisci o machined induce sicuramente una risposta ossea più forte ed incoraggia positivamente i fenomeni, sia a livello cellulare che molecolare, di guarigione dei tessuti.
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Il paradosso della superficie implantare è che ciò che aiuta l’integrazione complica il trattamento della malattia perimplantare: una superficie che favorisce l’osteointegrazione favorisce anche la colonizzazione batterica se esposta all’ambiente orale. La decontaminazione delle superfici rugose in caso di perimplantite è significativamente più difficile rispetto alle superfici lisce.
Tra i materiali, il titanio rappresenta un materiale altamente reattivo che, a contatto con l’aria, l’acqua ed altri elettroliti, forma uno strato di ossidi. È questa superficie di ossido che protegge gli impianti in titanio dalla corrosione. Nell’interfaccia osso‑titanio si possono riconoscere tre zone: la zona più vicina alla superficie di ossido costituita da una banda di proteoglicani di circa 20/40 nm, una zona intermedia costituita da filamenti di collagene ed una zona più esterna, di circa 100 nm, costituita da fasci di collagene organizzati.
Tra le leghe, quella di più largo uso per la realizzazione delle fixtures contiene il 6% di Alluminio ed il 4% di Vanadio (Ti6Al4V). L’Alluminio viene aggiunto al Titanio per aumentarne la durezza, ridurne il peso specifico e migliorarne il modulo di elasticità “E”. In questo modo la lega Ti‑6Al‑4V permette una più equa distribuzione dei carichi nelle zone dell’interfaccia tra osso e impianto. Nel momento in cui l’impianto viene inserito in bocca, gli ossidi reperibili sulla sua superficie includono TiO, TiO2, TiO3, associati a impercettibili tracce di ossido di alluminio e vanadio.
L’osteointegrazione è un processo biologico complesso e orchestrato con precisione, che si svolge in un arco di tempo che va mediamente dai 3 ai 6 mesi. Fase 1: Emostasi (i primi minuti) - si forma un coagulo di sangue che aderisce alla superficie dell’impianto. Fase 2: Infiammazione (le prime ore/giorni) - il corpo invia leucociti per pulire il sito chirurgico. Fase 3: Proliferazione (le prime settimane) - arrivano gli osteoblasti che depositano osteoide. Fase 4: Rimodellamento (da 1 a 6 mesi) - l’osteoide mineralizza e si trasforma in osso lamellare, che si aggancia saldamente alle micro‑rugosità della superficie implantare.
| Fase | Tempistica | Processo chiave |
|---|---|---|
| Emostasi | Primi minuti | Formazione del coagulo e rilascio di fattori di crescita |
| Infiammazione | 1-3 giorni | Arrivo di cellule immunitarie per pulire il sito |
| Proliferazione | 1-6 settimane | Formazione di nuova matrice ossea (osteoide) |
| Rimodellamento | 3-6 mesi | Mineralizzazione e formazione di osso lamellare |
L’interfaccia tra osso ed impianto dipende non solo dalle caratteristiche della superficie dell’impianto ma anche dalla qualità dell’osso del sito ricevente: un impianto posizionato in osso lamellare dimostra una percentuale di contatto tra osso ed impianto fino al 90%, tale percentuale può scendere fino al 50% se l’impianto è posizionato in osso midollare.
Altri fattori clinici rilevanti sono la stabilità primaria, la tecnica chirurgica (irrigazione per evitare surriscaldamento), la sterilità assoluta e lo stato sistemico del paziente. Abitudini di vita come il fumo e patologie sistemiche come il diabete non controllato compromettono il processo di osteointegrazione.
La produzione di impianti prevede protocolli di pulizia, decontaminazione e imballaggio specifici. Dopo trattamento e decontaminazione, gli impianti si dimostrano perfettamente citocompatibili, ossia privi di effetti citotossici nei confronti dei fibroblasti L929. Per esempio, gli impianti iRES® vengono ripuliti dai residui di lavorazione con lavaggi a solventi e sottoposti a decontaminazione superficiale al plasma freddo (Argon). I produttori in genere caratterizzano le superfici degli impianti utilizzando misurazioni della ruvidità media, insieme all’imaging microscopico per confermare la topografia coerente tra i lotti di produzione.
L’impianto è inserito in un blister in polyglass trasparente sigillato con Tyvek laccato termosaldante e confezionato in una scatoletta di cartone, contenente anche le istruzioni per l’uso e le etichette per la scheda paziente, su cui sono riportati numero di codice e lotto per la tracciabilità del prodotto. Una delle aziende leader nella verifica della sterilità degli impianti dentali è Clean Implant.
I medici che selezionano un sistema implantare dovrebbero rivedere la specifica tecnologia della superficie, insieme ai dati pubblicati sulle prestazioni di quel sistema, piuttosto che dare per scontato che tutte le superfici "irruvidite" o "di tipo SLA" si comportino in modo identico. Le condizioni di trattamento adottate sugli impianti Shape1® forniscono quelle che vengono considerate le migliori caratteristiche nei processi di guarigione implantare, sia in termini di morfologia superficiale che di pulizia della superficie.
Esistono rischi connessi alla maggior suscettibilità alle infezioni in relazione alla rugosità; per questo motivo sono sorte correnti di pensiero che prevedono impianti con superfici miste differenziate in aree funzionali diverse. Sul mercato ci sono impianti con superficie idrofila e idrofobica. Nelle indagini tese a promuovere l’osteointegrazione attraverso trattamenti per migliorare la stabilità a lungo termine di un impianto, si è potuto vedere come si riescano ad ottenere vantaggi significativi considerando in maniera complessiva i fattori che agiscono nei vari step del processo.
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