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PERFORMANCES BIO-FUNZIONALI DELLE NUOVE SUPERFICI IMPLANTARI

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

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PERFORMANCES BIO-FUNZIONALI DELLE NUOVE SUPERFICI IMPLANTARI

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  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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)

  6. OSTEOINTEGRAZIONE Processo complesso e condizionato da numerosi fattori • Stato del sito implantare ovvero quantità e qualità del tessuto osseo • Tecnica chirurgica • Condizioni di carico applicate successivamente • Correlati all’Impianto: • Tipologia di materiale • Forma • Topografia e Chimica della Superficie 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

  7. EVOLUZIONE DELL’IMPLANTOLOGIA • IMPLANTOLOGIA INNOVATIVA • IMPLANTOLOGIA OSTEOINTERATA IMPLANTOLOGIA PIONERISTICA Tempi di guarigione ridotti ad 1 mese(osso mandibolare) 2 mesi (osso mascellare) Impianti a carico immediato in siti post-estrattivi IMPLANTOLOGIA AVANZATA Sviluppo degli impianti con superficie trattata Abbreviazione dei tempi di guarigione Impianti post-estrattivi Impianti a carico immediato Affermazione dei principi di Branemark Utilizzo di impianti a vite inseriti chirurgicamente nel processo alveolare e protesizzati dopo un periodo di guarigione rispettivamente di 3-4 mesi in mandibola e 5-6 mesi nel mascellare

  8. 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

  9. 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

  10. 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 grit-blasted, 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 2000,1-14,2000 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.,29,389-401,1995

  11. 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.

  12. 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, 2,335-380,1986. Lausmaa J., Linder L.: Surface spectroscopic characterization of titanium implants after separatio from plastic embedded tissue. Biomatirials 1988,9:277-80.

  13. 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.

  14. Machined: la superficie subisce una tornitura meccanica che macroscopicamente la rende lucida e levigata; TIPOLOGIE DI TRATTAMENTO Gli impianti “Torniti” hanno effettivamente una superficie liscia ? Il primo sistema implantare Branemark della Nobel Biocare, Zurich Switzerland possedeva questo tipo di superficie e questo sistema ha mostrato tassi di successo eccellentiin siti anatomici e pazienti selezionati, con carico ritardato. Alle osservazioni al SEM la scabrosità degli impianti Machined appare compresa tra 0,5 e 1 μm Questa infatti presenta i solchi e le linee lasciate dallo strumento durante la lavorazione, non trascurabili se paragonati alla scala delle cellule e delle molecole biologiche No 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,etal,Osseointegrated oral implants.A Swedish multicenter study of 8139 consecutively inserted Nobelpharma implants. J Periodontol 1988;59(5),287-96

  15. IMPIANTI MACHINED

  16. TITANIUM PLASMA SPRAY Alcune ricerche hanno evidenziato, come motivo di preoccupazione, il fatto che nei tessuti periimplantari degli impianti con superficie TPS, si ritrovino particelle di titanio. Superfici TPS sono state anche associate ad un incremento della mobilità dell’impianto e ad una più alta incidenza di infiammazione e recessione dei tessuti perimplantari. Gli impianti semilavorati vengono investiti da uno spray di titanio fuso, in appositi reattori ad atmosfera controllata. Le goccioline solidificano successivamente sulla superficie della vite rimanendovi adese. Rugosità variabile fino a 6μm ed elevati valori di torque 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. Bernard JP, Szmukler-moncler S, Pessotto S, et al. The anchorage of Branemark and ITI implants of different lengths. I. An experimental study in the canine mandible. Clin Oral Implants Res 2003;14(5);593-600 Franchi M, Bacchelli B, Martini , et al Early detachment of titanium particles from varius different surfaces of endosseus dental implants. Biomatirials 2004;25(12):2239-46. 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.

  17. 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.

  18. 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.

  19. 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

  20. SUPERFICI SABBIATE E MORDENZATE Nell’uso clinico hanno mostrato una percentuale di successo pari al 97% per un periodo di 5 e 6 anni Se sottoposti a carico immediato in un follow-up medio di 24 mesi la percentuale di successo è pari al 99% • DAE, Osseotite Biomet 3i • Sabbiata • Ac. Cloridrico • Ac. Solforico Bordi della filettatura con rugosità tra 1.8-2 μm Fondo della filettatura con 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. Al-Nawas B, Gotz H.Three dimensional topographic and metrologic evaluation of dental implants by confocal laser scanning microscopy. Clin Implant Dent Relat Res 2003;5(3)176-83. Klokkevold PR, Nishimura RD, Adachi M, et al. Osseointegration enhanced by chemical etching of the titanium surface. A torque removal study in the rabbit. Clin Oral Implant Res 1997;8(6):442-7 Cordioli G, Majzoub Z, Piattelli A, et Al. Removal torque and histomorphometric investigation of 4 different titanium surfaces: an experimental study in the rabbit tibia. Int J Oral Maxillofac Implants 2000;15(5);668-74. . Davarpanah M, Martinez H, Etienne D, et al. A prospective multicenter evaluation of 1,583 3i implants: 1- to 5-year data. Int J Oral Maxillofac Implants 2002;17(6):820-8. Sullivan DY; Sherwood RL, Porter SS,Long-term performance of Osseotite implants: a 6-year clinical follow-up. Compend Contin Educ Dent;2001;22(4):326-328,330,332-324. Testori T, Meltzer A, Del Fabbro M et al. Immediate occlusal loading of Osseotita implants in the lower edentulus jaw. A multicenter prospective study. Clin Oral Implants Res 2004;15(3):278-84.

  21. SUPERFICI SABBIATE E MORDENZATE • Superficie SLA Straumann: • Sabbiata con particelle di Allumina con diametro di 250- 500 μm • Mordenzata con ac. Cloridrico e ac. Solforico Superficie microirruvidita, con irregolarità nell’ordine dimensionale di 1.8 μm Maggiore percentuale di contatto osso impianto e un più alto valore 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.

  22. 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.

  23. BIO-SUPERFICI Bio-attive Bio-funzionali Bio-inerti Indurre nei tessuti biologici una risposta controllata, influenzando direttamente le reazioni chimiche e cellulari Riprodurre e mantenere una determinata funzione in senso fisico e meccanico Capacità di non causare né subire alterazioni chimiche- biologiche II International Consensus Conference on Biomatirials, Chester, UK 1991

  24. SUPERFICI BIO-ATTIVE Fluidi corporei Interazione chimica Superficie impianto

  25. SUPERFICI BIO-ATTIVEInterazione 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,BoneHealing 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.

  26. NANOSUPERFICI Superficie Nanotite Biomet 3i DEPOSIZIONE DISCRETA DI CRISTALLI DI FOSFATO DI CALCIO PER GRAVITA’, OSSERVATA AL MICROSCOPIO AD EMISSIONE DI CAMPO

  27. 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 Osseointegration15th Annual Meeting (October 5–7, 2006, Zurich, Switzerlan

  28. SUPERFICI BIO-ATTIVEInterazione biochimica Tramite carrier 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 Legame covalente 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.

  29. 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.

  30. GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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