UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
Fabiano Luís Figueiredo da Silva
AVALIAÇÃO TOPOGRÁFICA DE SUPERFÍCIES DE TITÂNIO
UTILIZANDO RUGOSÍMETROS BI E TRI DIMENSIONAIS
Rio de Janeiro
2009 Livros Grátis
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UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
Fabiano Luís Figueiredo da Silva
AVALIAÇÃO TOPOGRÁFICA DE SUPERFÍCIES DE TITÂNIO
UTILIZANDO RUGOSÍMETROS BI E TRI DIMENSIONAIS
Dissertação apresentada ao curso de Mestrado
Profissional em Odontologia da Universidade
Veiga de Almeida como requisito parcial para
obtenção
do
Grau
de
Mestre.
Concentração: Reabilitação Oral
Orientador: Prof . Dr. Antonio Carlos Canabarro Andrade Junior
Área
de
UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
SISTEMA DE BIBLIOTECAS
Rua Ibituruna, 108 – Maracanã
20271-020 – Rio de Janeiro – RJ
Tel.: (21) 2574-8845 Fax.: (21) 2574-8891
FICHA CATALOGRÁFICA
S586a
Silva, Fabiano Luís Figueiredo da
Avaliação topográfica de superfícies de titânio utilizando rugosímetros bi e
tri dimensionais/ Fabiano Luís Figueiredo da Silva, 2009. 51p. ; 30 cm.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Veiga de Almeida, Mestrado em
Odontologia, Reabilitação Oral,
Rio de Janeiro, 2009.
Orientação: Antônio Carlos Canabarro Andrade Júnior
1.
Implantes dentários. 2. Titânio. I. Andrade Júnior, Antônio Carlos Canabarro
(orientador). II. Universidade Veiga de Almeida, Mestrado em Odontologia,
Reabilitação Oral. III. Título.
CDD – 617.693
Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca Setorial Tijucal/UVA
FABIANO LUÍS FIGUEIREDO DA SILVA
AVALIAÇÃO TOPOGRÁFICA DE SUPERFÍCIES DE TITÂNIO
UTILIZANDO RUGOSÍMETROS BI E TRI DIMENSIONAIS
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado
Profissional em Odontologia da Universidade Veiga
de Almeida, como parte dos requisitos para obtenção
do título de Mestre em Odontologia. Área de
Concentração: Reabilitação Oral.
Aprovada em 04/05/2009
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________________
Prof. Alex Balduíno - Doutor
Universidade Veiga de Ameida
___________________________________________________________________________
Prof. Lidia Guimarães de Araújo - Doutora
Universidade Federal Fluminense
___________________________________________________________________________
Prof. Ricardo Guimarães Fischer - Doutor
Universidade Estadual do Rio de Janeiro
Dedico este trabalho à minha Avó Nylza Zamith Figueiredo, que
com a sua doçura e dedicação, inerentes às pessoas que aceitam sua missão
de vida, sempre será a minha guia e amparo nos momentos mais difíceis da
vida.
Ao meu maior amigo, meu Pai Seraphim Carvalho da Silva, que
através da sua simplicidade e exemplo, me ensinou que só através do
trabalho intenso, da gratidão, da honestidade, da dignidade e da lealdade,
pode-se pretender ser um vencendor.
À minha maior amiga, minha Mãe Ana Lúcia Figueiredo da Silva, que
sempre esteve do meu lado acreditando no meu potencial, torcendo por mim e
me apoiando de forma incondicional em cada momento da minha vida.
À minha grande amiga Dra. Lídia Guimarães, que muitas vezes se
sacrificou para me ajudar, com a felicidade e boa-vontade que só pessoas com a
evolução moral e espiritual como a dela podem fazer.
À minha namorada Mileni Zyszkiewicz, que com sua compreensão incondicional, esteve do meu lado em todos os momentos, sempre disposta a ajudar, mesmo que fosse somente na forma de um carinho, ou de um simples olhar. AGRADECIMENTOS
Ao Grande Arquiteto do Universo que com sua bondade me ajudou a vencer mais
essas etapa da minha vida de forma honrada e honesta, conseguindo fazer mais alguns bons
amigos.
Ao meu orientador professor Antonio Carlos Canabarro Andrade Júnior, que com a
sua postura amiga,compreensiva e comprometida com trabalhos sérios, honestos e dinâmicos,
provou ser, além de um ótimo professor, também um grande Mestre. Tais profissionais fazem
com que seus alunos, tenham motivação para se superarem em seus trabalhos, sem no entanto,
abrirem mão de coisas muito importantes: a consideração e a amizade.
Ao professor Alex Balduíno que demonstrou ser um amigo justo, leal e dedicado.
Sempre disposto a cumprir com seu papel de forma eficiente para o nosso aperfeiçoamento
com qualidade.
Ao meu amigo, professor Eduardo Refkalefsky, que me deu a oportunidade e
incentivo de encarar novos desafios profissionais.
Aos meus colegas Patrícia Touma, Renata Cerbino e Fernando Silva que me deram
o prazer de ter a oportunidade de conviver e adquirir conhecimentos que serão importantes
para a minha evolução pessoal e profissional.
Vigie seus pensamentos porque eles se tornarão suas palavras;
Vigie suas palavras porque elas se tornarão seus hábitos;
Vigie seus hábitos porque eles se tornarão seu caráter;
Vigie seu caráter, porque ele será seu destino
(Autor Desconhecido)
RESUMO
No presente estudo uma análise topográfica comparativa foi realizada utilizando
rugosímetros 2D e 3D. Amostras de Ti foram jateadas (SB) usando partículas de Al2O3 ou
receberam um tratamento químico adicional com uma solução de HF à 4% (SLA). Amostras
de Ti sem tratamento foram usadas como controle (C). Deste modo, três superfícies diferentes
foram estudadas: SB, SLA e C. Inicialmente, a topografia das superfícies submetidas a esses
três tipos de tratamentos, foram avaliadas em MEV. Medidas do parâmetro de rugosidade Ra
foram realizadas em cada amostra com os dois rugosímetros. Uma análise adicional da
superfície das amostras de Ti foi feita usando parâmetros de amplitude, espaciais e híbridos
(3D). Foram encontrados valores de Ra maiores no rugosímetro 2D, nas superfícies SLA e C,
embora as amostras tenham recebido os mesmos tratamentos de superfície. O rugosímetro 3D
promoveu uma caracterização mais completa da rugosidade superficial das amostras de Ti.
Em conclusão, após a comparação entre os dois métodos de avaliação, este estudo mostrou
que análises feitas por rugosímetros 2D e 3D produziram valores de Ra estatisticamente
diferentes.
Palavras-chave: Titânio; Implantes dentários; Rugosidade superficial; Topografia superficial.
ABSTRACT
In the present study a comparative topography analysis of titanium surfaces was
performed using two- and three-dimensional profilometer. Ti samples were only blasted (SB)
using Al2O3 particles or received an additional chemical treatment using a solution of 4% HF
(SLA). Samples with no treatment were used as control group (C). In this way, three different
surfaces were evaluated: SB, SLA and C. The Ti surfaces topography were evaluated by
SEM. Ra roughness measurement were performed on each Ti sample by two- and three
dimensional profilometer. Surface roughness was also characterized using amplitude (3D),
spatial and hybrid parameters. Greater Ra values were obtained by 2D profilometer in SLA
and C surfaces, although the samples have received the same surface treatment. 3D
profilometer promoted a better topographic characterization of rough titanium surfaces.
Concluding, this study showed that 2D and 3D profilometer analysis produced statistically
different Ra values.
Key-words: Titanium; Dental Implants; Surface Roughness; Surface Topography.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Eletromicrografias das superfícies de titânio.(A) superfície jateada; SB (B)
superfície jateada e com condicionamento ácido; SLA (C) superfície controle, C.
Aumento: 1000 X. ...................................................................................................38
Figura 2 - Imagens geradas por computador das características topográficas, dos perfis de
rugosidade e da auto correlação de cada superfície de Ti. Grupo controle (C)
(imagens A, D, e G); Superfície jateada, SB (imagens B, E, e H); Superfície jateada
e condicionada por ácido, SLA (imagens C, F, e I)..................................................39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Parâmetros de rugosidade superfícial das amostras com a utilização de rugosímetro
2D e 3D.....................................................................................................................36
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
2D – Bi dimensional
3D – Tri dimensional
µm – Micrômetro
C – Controle
Cp Ti – Titânio Comercialmente Puro
EDS – Espectroscopia de Energia Dispersiva
HF – Ácido Fluorídrico
MEV – Microscopia Eletrônica de Varredura
MFA – Microcopia de Força Atômica
Nm – Nanômetro
SB – Jateamento com Sílica
SBF – Similar Body Fluid
SLA – Superfície condicionada por ácido
TI – Titânio
TPS – Plasma Spray de Titânio
SUMÁRIO RESUMO ............................................................................................................. 7 ABSTRACT ......................................................................................................... 8 LISTA DE ILUSTRAÇÕES............................................................................... 9 LISTA DE TABELAS....................................................................................... 10 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ...................................................... 11 1 INTRODUÇÃO ........................................................................................... 15 2 REVISÃO DE LITERATURA .................................................................. 18 2.1 Osteointegração ...................................................................................... 19 2.2 Fatores que influenciam a osteointegração ............................................ 21 2.3 Rugosidade (Medidas, comportamento Celular) .................................... 22 2.4 Métodos de Quantificação ...................................................................... 28 3 HIPÓTESES ................................................................................................ 31 4 OBJETIVOS ................................................................................................ 32 4.1 Geral ....................................................................................................... 32 4.2 Específico ............................................................................................... 32 5 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................... 33 5.1 PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE ....................................................... 33 5.2 AVALIAÇÃO TOPOGRÁFICA DAS SUPERFÍCIES ATRAVÉS DA
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV) ....................... 33 5.3 MEDIDAS DE RUGOSIDADE UTILIZANDO RUGOSÍMETROS BI
E TRI DIMENSIONAIS .................................................................................. 34 5.4 ANÁLISES ESTATÍSTICAS ................................................................ 34 6 RESULTADOS ........................................................................................... 36 6.1 AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE POR MICROSCOPIA ELETRÔNICA
DE VARREDURA (SEM)............................................................................... 36 6.2 MENSURAÇÃO DAS RUGOSIDADES UTILIZANDO
RUGOSÍMETROS BI E TRI DIMENSIONAIS............................................. 36 7 DISCUSSÃO ................................................................................................ 40 8 CONCLUSÃO ............................................................................................. 44 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................... 45 10 GLOSSÁRIO ............................................................................................ 50 15 1 INTRODUÇÃO
Os implantes endósseos normalmente são fabricados utilizando o titânio
comercialmente puro (cpTi) ou a liga titânio-6-alumínio-4-vanádio (Ti-6Al-4V). Estes
materiais apresentam características mecânicas satisfatórias para a fabricação dos implantes
dentários e são biologicamente compatíveis.(KELLER et al., 1994).
Implantes endósseos normalmente recebem tratamentos diferentes de superfície que
podem ser feitos utilizando técnicas diferentes de acordo com a necessidade de caracterização,
gerando respostas biológicas que são influenciadas fortemente pela composição e
propriedades dessas superfícies. Assim, para acelerar ou melhorar a interação entre a interface
osso-implante fornecendo uma matriz nessa interface com propriedades biomecânicas e
histomorfométricas adequadas, a resposta biológica pode ser modulada modificando as
características superficiais, alterando o padrão de rugosidade da superfície dos implantes.
(ONG et al., 1997).
A rugosidade pode ser obtida através de um processo de jateamento com óxidos
abrasivos que às vezes está associado a tratamentos químicos com ácidos ou bases
(TAKAMORI et al., 2008; DINIZ et al., 2002; SUZUKI; AOKI; OHYA, 1997).
Foi proposto que a rugosidade da superfície é importante nas fases iniciais de adesão
celular que acontece durante o processo reparador da ósseo integração, promovendo assim o
aumento real da superfície do implante podendo desempenhar um papel importante para
aumentar a expressão do fenotípica (ONG; PRINCE; LUCAS, 1995) do osteoblasto que pode
também ser responsável pelo aumento da integração, promovendo uma melhor interface ossoimplante. (BIGIt al., 2005), (MAITZ; PHAM; WIESER, 2003; CLERIES ; FERNANDESPRADAS ; MORENZA, 2000).
16 O conceito da ósseo integração foi criado por Bränemark, e desde então investigadores
do mundo inteiro vem tentando desenvolver superfícies que possam favorecer uma melhor e
mais rápida ósseo integração. (ALBREKTSSON et al., 1981).
Recentemente, uma revisão sistemática foi realizada baseada em estudos que
investigaram os efeitos da rugosidade de superfície do implante na resposta do osso e fixação
do mesmo. A análise estatística dos dados disponíveis evidenciou uma relação
significativamente positiva entre contato de osso-implante e rugosidade de superfície.
(SHALABI et al., 2006).
O parâmetro mais utilizado para avaliar a textura de superfície é a rugosidade média
(Ra – do inglês, roughness average), que é calculada por um algoritmo que mede o distância
média entre picos e vales e a divergência da linha média na superfície dentro da extensão da
amostragem (WENNERBERG; ALBREKTSSON, 2000).O Ra corresponde à média
aritmética, a média alterada por pico ou vales atípicos (XAVIER, 2002)..
Foi sugerido que somente uma variação de rugosidade de superfície muito específica,
com um valor de Ra entre 1 e 1.5 µm, possibilita uma superfície “ideal” para a ósseo
integração (WENNERBERG et al., 2004).
A principal indicação clínica para a utilização de um implante com superfície rugosa é
uma baixa “qualidade” óssea ou um volume insuficiente de osso (SUZUKI; AOKI; OHYA,
1997). Como a instalação de implantes nestas situações clínicas desfavoráveis tem
aumentado, o estabelecimento de métodos e padrões para aferir a rugosidade da superfície dos
implantes é fundamental. Isso se deve a não se poder mais duvidar da capacidade da
rugosidade superficial influenciar os resultados clínicos. Entretanto, muitos conceitos
confusos têm sido encontrados na literatura, quando a topografia de superficies de Ti é
descrita. A utilização de diferentes técnicas de mensuração pode influenciar grandemente os
resultados da caracterização topográfica. (TAKAMORI et al., 2008).
17 No presente estudo será inicialmente realizada uma avaliação da rugosidade de
superfícies de titânio com diferentes tratamentos usando rugosímetros Bi e Tri dimensionais.
Subseqüentemente, será feita uma comparação entre estes dois rugosímetros para verificar se
existe diferença nos valores de rugosidade média (Ra) das superfícies de Ti obtidos por eles.
18 2 REVISÃO DE LITERATURA
Na literatura, a abordagem sobre a interrelação entre as características topográficas da
superfície e a qualidade da interface osso-implante tem sido feita através da utilização de uma
grande quantidade de métodos e parâmetros de medição oferecendo resultados pouco
conclusivos devido à essa diversidade.
Shalabi et al. (2006) realizou uma revisão sistemática para a avaliação dos estudos de
correlação rugosidade de superfície, resposta óssea e fixação do implante, utilizando como
critérios de busca no MEDLINE entre 1953 e 2003: (1) Estudos com animais correlacionando
rugosidade e cicatrização óssea; (2) observações durante 3 meses da cicatrização óssea
mensurando a topografia da superfície e testes biomecânicos, e (3) a produção de dados
correlacionando rugosidade e interface osso-implante e testes com resultados biomecânicos.
Com a utilização destes critérios, foram relacionadas 5966 referências.das quais somente 507
referências estavam dentro dos parâmetros da pesquisa, devido à heterogeneidade dos
métodos utilizados, não foi possível obter qualquer resultado conclusivo.
Gu´ehennec et al. (2007) após analisar superfícies tratadas com plasma spray de
titânio, condicionamento ácido, anodização, jateamento com partículas cerâmicas e cobertura
de fosfato de cálcio, sugeriu que o objetivo das pesquisas da área de implantodontia deve ser
no sentido de desenvolver superfícies com topografia e características químicas controladas,
pois é o único modo para o maior entendimento da interação celular e tecidual com a
superfície dos implantes.
Bases teóricas através de provas matemáticas para entender os efeitos do padrão de
rugosidade nos implantes ósseo integráveis foram propostas por Skalak; Zhao (2007) onde
demonstraram que o coeficiente elástico é alterado pela forma e não pela altura da rugosidade.
19 Com base nesses resultados, foi possível concluir que os efeitos mecânicos da rugosidade são
bem entendidos em suas bases teóricas, mas a interpretação para procedimentos clínicos,
ainda precisam de atenção mais cuidadosa considerando o estado atual de conhecimento e
experiência clínica.
2.1
OSTEOINTEGRAÇÃO
Resultados obtidos no estudo realizado por London et al., (2002) em tíbia de coelhos,
não podem confirmar a correlação do aumento de contato da interface osso-implante com a
superfície de hidroxiapatita com superfície tratada com plasma-spray de titânio e nos estágios
iniciais da ósseo integração as superfície tratadas com duplo condicionamento ácido apesar
desse último método apresentar melhor performance.
Os implantes usinados de Ti comercialmente puro grau 4 os quais foram submetidos a
jateamento de areia, condicionamento ácido e anodização, onde o grupo controle foi
composto por implantes usinados (de superfície lisa). Com a avaliação morfológica das
amostras por microscopia eletrônica de varredura e quantificadas utilizando rugosímetro a
laser (sem contato) Elias et al. (2008) concluiu que o condicionamento ácido promoveu uma
topografia homogênea e que a anodização promoveu menor ângulo de contato.
O resultado do de teste in vivo realizado por Elias et al. (2008) dos Implantes instalados
em tíbias de coelhos e removidos após 12 semanas aplicando os testes de torque. demonstrou
que, o tratamento de superfície beneficia a biocompatibilidade e que os implantes submetidos
à anodização apresentaram maior resistência ao torque.
Utilizando amostras de implantes de Ti puro e implantes recobertos com
Hidroxiapatita (TACER®) tratadas previamente com Sialoproteina óssea e Colágeno tipo I
20 (para promover concentrações idênticas dessas substâncias) Graf et al. (2008) demonstrou que
os implantes recobertos com Hidroxiapatita (TACER®) tinham maior capacidade
osteoindutiva que os de superfície lisa.
Através de testes de torque e histomorfométricos, para avaliar a performance dos
implantes usinados (sem tratamento de superfície) e dos implantes com superfície rugosa,
Guo-li et al. (2008) sugere que a superfície rugosa tem um considerável potencial de ósteo
condutividade promovendo um alto nível de ósseo integração pois demonstrou através do
teste de torque que os implantes rugosos mostraram 66.21%, 89.06%, e 115.00% maior
resistência em comparação com os usinados com 2, 4, e 8 semanas de ósseo integração e
histomorfometricamente, foi possível demonstrar que os implantes rugosos têm uma interface
osso-implante significativamente maior, assim como a formação de osso peri-implantar
durante todos os períodos de observação
Diferentes tipos de modificação na superfície de implantes de mesma geometria foram
feitos por Langhoff et al. (2008), onde estabeleceram como controle a superfície tratada com
jateamento de areia e condicionamento ácido associados. Após 8 semanas, verificaram que a
interface osso-implante dos implantes modificados quimicamente (Plasma Spray ou Fosfato
de Cálcio) ou farmacologicamente (Bifosfonato ou Colágeno tipo I com Condroitina Sulfato)
eram similares aos grupo controle.
Após analisar seis diferentes tipos de superfícies de implantes instalados na sínfise
tibial de porcos, Buser et. al. (1991) indicaram, através dos resultados de análise
morfométrica, uma tendência para um aumento de contato de osso-implante com a superfície
rugosa, favorecendo assim, uma melhor qualidade da superfície osso-implante
O profundo entendimento do fenômeno da ósseo integração é preconizado por
Kurrella e Dahotre (2005) pois o desenvolvimento consistente de superfícies com padrões
21 mais complexos deve-se ter controle micrométrico e nanométrico através de procedimentos de
fabricação mais aprimorados, pois as mudanças na superfície em qualquer escala, resultarão
provavelmente em mudanças na composição química da escala macro, para a escala atômica
que não são fáceis de mensurar.
2.2
FATORES QUE INFLUENCIAM A OSTEINTEGRAÇÃO
Para Carlson et al. (1988), Gotfredsen et al. (1992) e Vercaigne et al. (2000) não é
possível estabelecer positivamente a correlação entre rugosidade de supefície e características
mais favoráveis de osseointegração com o incremento da qualidade da interface ossoimplante.
A influência da macro e da micro estrutura nos níveis de osso marginal em implantes
cônicos foi analisada por Norton (1998), onde não foi possível estabelecer correlação positiva
entre a rugosidade de superfície e a manutenção de osso marginal.
Após análise de superfícies tratadas com diferentes métodos eletroquímicos, Sul et al.
(2002) concluiu que o óxido de titânio incluindo a espessura da camada (do óxido), a
configuração da porosidade e a estrutura dos cristais, parece, exercer grande influência na
resposta óssea na avaliação ao teste de torque, apesar desse fato não estar bem compreendido.
Esposito et al. (2008) apesar de não terem encontrado evidências de que determinada
superfície seja fator decisivo para o sucesso a longo prazo dos implantes, concluíram em seu
estudo que os implantes usinados têm menores probabilidades de desenvolverem peri
implantite crônica. Alertaram no entanto, que mais estudos devem realizados, já que este foi
realizado com poucos estudos, todos com tempo de cicatrização curto.
22 A progressão espontânea da peri implantite em cães foi estudada por Berglundh et al.
(2007) onde comparou superfícies tratadas com a associação de jateamento e
condicionamento ácido com superfícies maquinadas constatando que a progressão da peri
implantite é mais acelerada nas superfícies rugosas que nas superfícies polidas.
Utilizando diferentes tipos de tratamento de superfícies na porção transmucosa dos
implantes (usinados, condicionamento ácido, anodizado e usinado com uma fenda
circunferencial) Pongnarisorn et al. (2007) não observou relação entre os diferentes tipos de
superfícies, nem na natureza do infiltrado inflamatório, nem na microbiota Peri-implantar.
2.3
RUGOSIDADE ( MEDIDAS, COMPORTAMENTO CELULAR)
O resultado do estudo de Taborelliet al. (1997) demonstrou que os diferentes padrões de
rugosidade interferem na topografia da superfície, porém sem interferir na composição
química desta. Tais resultados foram obtidos através da avaliação das propriedades físicoquímicas das diferentes características de superfícies de Ti, através de microscopia de força
atômica (MFA) numa área de 20 µm por 20 µm que foi utilizada para a medição da
rugosidade de cada amostra onde as superfícies polidas apresentaram extensões de picos e
vales de 81 nm, enquanto que as submetidas somente ao condicionamento ácido apresentaram
valores em torno de 2100 nm. As amostras com superfícies condicionadas por jateamento
ácido apresentaram um resultado de 3600 nm.
Para demonstrar maior quantidade óssea na interface osso-implante nas superfícies
tratadas com jateamento de 75 µm que apresentaram Sa 1,4 µm, Scx 11,6 µm e Sdr 1,5 µm,
Wennerberg et al. (1998), fez a comparação de 40 implantes, divididos em 4 grupos com duas
23 diferentes topografias (jateadas com óxido de alumínio (partículas de 25µm, 75µm e 250 µm)
e maquinadas) com o rugosímetro a laser confocal 3D utilizando os parâmetro Sa, Scx e Sdr.
O estudo da adsorção de Fibronectina nas superfícies de implantes dentários,
submetidos a diferentes tipos de tratamentos, permitiu François et al. (1997) concluir que in
vitro, a adsorção de Fibronectina em diferentes tipos de superfície não é afetada. Além de
haver um decréscimo na adsorção dessa proteína nessas condições.
A resposta do osso adjacente das superfícies tratadas através de jateamento com
plasma spray de titânio (TPS) e superfícies maquinadas, foi comparada por Gotfredsen;
Berglundh e Lindhe (2001) que analisaram através de rugosímetro 3D (Talysurf 5–120, Rank
Taylor Hobson Ltd, Reino Unido) utilizando os parâmetros Sa, Sy, Ssk, Sku, Sdr, onde
constataram ao exame histomorfométrico, maior quantidade de osso marginal nos implantes
com superfícies tratadas com plasma spray (Sa 3,9 µm; Sy 29,57 µm; Ssk 0,20µm; Sku
2,75µm e Sdr 1,26µm), assim como maior densidade óssea.
Para avaliar os efeitos dos diferentes tipos de superfície na adesão, diferenciação e
proliferação celular, Mustafa et al. (2001) utilizou amostras usinadas (maquinadas) – Grupo
Controle- e separadas em mais 3 diferentes grupos que foram submetidos ao tratamento com
jateamento de óxido de titânio com partículas de diferentes diâmetros (63–90 mm, 106–180
mm, e 180–300 mm) após a usinagem. A análise foi feita com microscopia eletrônica de
varredura (MEV) e escâner de laser confocal, constatou que a proliferação e diferenciação
celular são mais desenvolvidas em superfícies rugosas não sendo observado aumento
significativo da adesão inicial entre as partículas do jateamento de TiO2 de 300 µm, e as
partículas de 63–90 µm.
Os efeitos da rugosidade na adesão de monócitos (primeiras células a aderirem à
superfície do implante) e secreção de citoquinas foram analisados por Soskolne et al. (2002)
24 que utilizou discos com 16mm de diâmetro de titânio de 4 diferentes graus de rugosidade
(superfícies maquinadas e superfícies jateadas com sílica em três diferentes diâmetros de
partículas (0,25µm, 075µm e 250µm) e discos plásticos como grupo controle. A topografia
das superfícies foram medidas através do rugosímetro Top Scan 3D onde avaliaram uma área
de 490 por 490 µm, utilizando filtro Gaussiano de 50 por 50 µm com os parâmetros Sa, Scx e
Sdr.. Os resultados deste estudo, mostraram que a adesão de monócitos, em superfícies
rugosas é significativamente maior que em superfícies lisas, já a secreção de PGE2 TNF-a é
menos influenciada pela rugosidade da superfície.
A pesquisa sobre a relação entre a estrutura cristalina, rugosidade e potencial
eletrostático na ativação de plaquetas e na cascata de coagulação, foi estudada por Maitz;
Pham; Wieser (2003) que produziram filmes de óxido de titânio a partir da deposição de
plasma de titânio com a finalidade de determinar o grau de hemocompatibilidade através da
mensuração da adesão plaquetária na superfície do metal. Com os resultados obtidos, foi
possível concluir que o óxido de titânio reduz a ativação dos dois sistemas hemostáticos e que
a rugosidade (medida por MFA) menor que 50µm (ou cristais estruturais menores que 50µm)
tem menores efeitos na hemocompatibilidade.
O objetivo do estudo de Rosa e Beloti (2003) foi examinar a relação entre a adesão,
proliferação, produção protéica, atividade da fosfatase alcalina, formação de nódulos de
ossificação e a interferência da composição química do titânio (titânio comercialmente puro e
liga de Titânio-6 alumínio- 4 Vanádio) e a rugosidade da superfície (padrões de rugosidade –
Ra) sobre a resposta das células da medula óssea.
Os resultados obtidos nesse estudo, indicaram que o titânio comercialmente puro
otimiza a diferenciação osteoblástica, incluindo o incremento da atividade da fosfatase
alcalina e formação de nódulos de ossificação.Com relação à rugosidade, as superfícies dentro
25 dos padrões de Ra utilizados no estudo (25µm a 250µm) não apresentaram efeitos
significantes sobre a resposta celular em relação aos parâmetros de rugosidade adotados em
outros estudos (Ra entre 0,24 µm e 1,92 µm).
Para concluir que o processo de usinagem (usinagem com única forma de tratamento
de superfície) favorece a diferenciação final de osteoblastos em comparação às amostras com
diferentes tratamentos de superfície Xavier et al. (2003), avaliaram as superfícies utilizando o
parâmetro Ra em discos de titânio comercialmente puro, com diâmetro de 12 mm e espessura
de 4mm que foram tratados, após o processo de usinagem,com condicionamento ácido,
jateamento com sílica e a combinação dos dois tipos de tratamento sendo estabelecido como
grupo controle o que recebeu somente a usinagem como tratamento de superfície.
A investigação da correlação entre a remoção dos íons de titânio e a caracterização das
superfícies por aplicação de jateamento de óxido de alumínio (partículas de 25µm (Sa
1,27µm), 75µm (Sa 1,43 µm)e 250µm (Sa 2,21 µm)) e superfície maquinada ( Sa 0,76 µm)
foi realizada por Wennerberg et al. (2004) que investigou a superfície da cada amostra com
rugosímetro 3D (Top Scan) em uma área de 245 por 245 µm, com filtro Gaussiano de 50 µm
por 50 µm para favorecer uma maior acuidade da aferição. Os padrões Sa, Scx e Sdr foram
adotados para avaliação dessas superfícies e forneceram dados conclusivos de que não havia
incremento significativo (nem nos resultados in vivo, nem nos resultados in vitro) na remoção
de íons de titânio durante o processo de caracterização de superfície utilizado.
Simon et al. (2005) avaliou a superfície de implantes submetidos a diferentes tipos de
tratamentos, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) (Hitachi S800; Hitachi,
Tokyo, Japan) e Rugosímetro 3D Talysurf 10 (Rank Taylor Hoson, Leicester, UK) e adotou o
parâmetro Ra para mensuração da rugosidade, demonstrando que a superfície com maior
26 rugosidade (Porous Ti) apresentou melhores padrões de biocompatibilidade além de uma
performance eletroquímica superior.
A influência de diferentes tipos de tratamentos de superfície na interface ossoimplante foi estudada por Gröbner-Schreiber et al. (2006) que utilizaram o rugosímetro de
contato 2D e com bases nos resultados obtidos, os autores recomendam as superfícies com
padrão de rugosidade ( Ra ) entre 0,03µm e 0,1µm para utilização clínica.
A análise feita por Vanzillotta et al. (2006) da topografia das amostras (com e sem
tratamento) por metrologia tridimensional, onde utilizou o rugosímetro Talyscan-150 (Taylor
Hobson Ltd) no modo de contato, em uma área de 25 mm2 empregando filtro de Gaussiano
com cutoff de 0.8 mm, demonstrou que após 7 dias imersas em SBF, as superfícies rugosas
apresentaram precipitação de fosfato de cálcio, o que não ocorreu com as amostras que não
passaram por tratamento de superfície.
No estudo da osteogênese peri implantar nas superfícies de implantes de Zircônia
jateadas com diferentes granulações (Ra 60 µm – Ra 1,52 µm - Ra 120 µm – Ra 1,32µm) e
superfícies maquinadas somente (Ra 0,56 µm) realizadas por Franchi et al. (2007), foi
possível, concluir que nas etapas iniciais da cicatrização óssea, a topografia (rugosidade 60
µm) tem maior influencia na formação óssea peri implantar, no turn over ósseo, assim como
na maturação
tecidual. Tal fato pode ser atribuído a esse padrão de rugosidade que é
semelhante à lacuna do osteócito fornecendo assim um ambiente microscópico propício para a
adesão de células mesenquimais e osteoblastos.
Shalabi et al. (2007) comparou histologicamente 48 implantes com dois tipos de
superfície diferentes usinados (Ra 0,75 µm) e jateados com condicionamento ácido adicional
(Ra 1,74 µm) que foram analisadas com rugosímetro de contato 3D (UST – Universal Surface
Tester) num campo de observação de 50mm (eixo X) por 25mm (eixo Y) comprovando que o
27 Rsk das superfícies rugosas foi maior que das superfícies lisas e que a rugosidade associada ao
sub dimensionamento no momento do preparo do leito cirúrgico, contribuiu para um
desenvolvimento maior interface osso-implante.
A adesão dos Fibroblastos (Balb C 3T3) foi estudada por Takamori et al. (2008) que
aplicou estas células sobre superfícies de Poliestireno, Zircônia estabilizada, Titânio
comercialmente puro e de lamínulas de vidro (grupo controle). A análise dos 5 discos de cada
tipo de superfície foi feita através de rugosímetro 2D ( Mitutoyo 301), adotando o Ra como
parâmetro de avaliação demonstrando que a superfície de Zircônia promoveu melhor adesão
inicial, onde foi possível verificar que superfícies de Ra menor que 0,1µm podem ser mais
favoráveis à adesão inicial.
O efeito da rugosidade da superfície e da carga sobre a formação óssea peri implantar
foi estudado por Vandamme et al. (2008) com a instalação de implantes em tíbias de coelhos
para comparar a resposta de reparação óssea ao redor de implantes com superfícies
maquinadas (Ra 0,70 µm) e rugosas (Ra 2,75 µm) sob condições de carga e livres de carga
onde foi possível verificar maior incidência de formação óssea (potencialização da atividade
osteogênica) tanto nas condições de ausência de carga, como em presença de carga nos
implantes com superfície rugosa.
Xiaohui et al. (2008) utilizando amostras de Ti a 4 diferentes tipos de tratamento com
jateamento e condicionamento ácido e a combinação de ambos, constatou, que a proliferação
de células MG63 (produção de osteocalcina) e de osteoblastos foi similar em todas as
superfícies tratadas.
Kramer et al. (2009) verificaram o papel dos receptores da Integrina, na aderência do
ligamento periodontal aos implantes com diferentes superfícies e após a utilização de
28 anticorpos e peptídeos, verificaram que características diferentes de superfícies têm
subunidades de Integrina que guardam correspondência quanto à sua maior participação.
2.4
MÉTODOS DE QUANTIFICAÇÃO
Suzuki; Aoki; Ohya (1997) demonstraram que a superfície rugosa mostrou maior
volume ósseo na interface osso-implante, que na superfície lisa, podendo esse fato ser
atribuído à baixa atividade de remodelação óssea nas etapas iniciais da ósseointegração.Em
contraste, nas superfícies rugosas, ajudam a determinar o equilíbrio entre absorção e formação
óssea na interface osso-implante nas etapas mais tardias da ósseo integração.
A necessidade de estabelecer parâmetros mais bem definidos de caracterização da
topografia da superfície (os implantes usinados não são totalmente polidos, e que as diferentes
rugosidades não são equivalentes) e sua correlação entre o comportamento tecidual e celular,
foi evidenciada por Cooper (2000) onde evidenciou que as superfícies são identificadas pelo
método de manufatura, e não pela superfície resultante.
Wennerberg; Albrektsson, (2000) constatam que existem descrições confusas na
literatura quando se deseja descrever as superfícies de Ti e que os instrumentos utilizados para
tal, influenciam fortemente nos resultados obtidos Por isso, sugerem a padronização dos
parâmetros de caracterização para descrever a rugosidade de superfície adotando parâmetros
de rugosidade espaciais e híbridos e especificação dos filtros utilizados.
Gotfredsen; Carlson (2001) avaliaram o comportamento de 133 implantes após 5 anos
de instalação comparando a performance dos implantes usinados, com os implantes jateados
com óxido de titânio e não observaram diferença significativa de quantidade de osso
marginal, nem de perda entre os dois tipos de superfícies.
29 A literatura técnica, segundo Takeuchi et al. (2003), contém documentos que discutem
a forma de obtenção dos resultados para medidas de rugosidade que são afetados através de
vários fatores como os métodos de tratamento prévio à caracterização das superfícies.
Anselme; Bigerelle (2005) concluíram após a utilização do MEV, que a análise
somente de parâmetros de amplitude de rugosidade parece ser insuficiente para descrever a
topografia da superfície de Ti corretamente pois observaram que os osteoblastos humanos se
espalhavam melhor em superfícies menos rugosas, porém, demonstraram maior força de
adesão nessas superfíceis, concluindo assim que esses osteoblastos são mais sensíveis à
morfologia e organização, do que à amplitude da superfície.
A correlação das características de rugosidade de superfícies e técnica de abordagem
cirúrgica com a fixação inicial dos implantes dentários foi feita por Shalabi et al. (2006)
utilizando para isso 60 implantes com formato cônico de 10 mm por 4,6 mm de diâmetro,
rosqueados, ,onde foram divididos em 2 grupos – implantes usinados e implantes tratados por
condicionamento ácido que foram implantados em fêmur de cabras.A avaliação da superfície
foi feita através de rugosimetria (por contato) analisando 3 roscas de cada amostra, utilizando
o parâmetro Ra onde foi possível concluir que a técnica cirúrgica é um fator decisivo para a
fixação dos implantes no que tange os testes de torque e exames histomorfométricos,
enquanto que a interface osso-implante foi maior nos implantes com superfície tratadas por
ácido, em relação às superfícies dos implantes usinados
Canabarro et al., (2008) avaliou a resposta osteoblástica com o cultivo de células
osteoblásticas humanas de cavidade oral em relação a cinco tipos diferentes de superfície,
incluindo duas com contaminante superficial (alumina). As superfícies foram estudas por
MEV, EDS e rugosímetro (3D), e o contaminante foi calculado por análise digital de imagens.
30 sobre essas superfícies, onde foi possível concluir que o contaminante superficial em grande
quantidade inibe a mineralização da matriz extracelular.
A avaliação feita por Fandridis; Papadopoulos (2008) da topografia de três tipos de
superfície de implantes utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para análise
2D e Microscopia de Força Atômica (MFA) para análise 3D. evidenciou que o parâmetro Ra
é limitado pois aborda somente uma pequena área não possibilitando avaliar o “todo”, sendo
com isso pouco conclusivo para a avaliação das diferenças das características morfológicas
que influenciam a nanotopografia, resultantes dos diferentes tipos de tratamentos, apesar de
correlacionarem positivamente a importância (influência) da rugosidade na resposta biológica
no processo de osseointegração (interface osso-implante).
Para Bigerelle et al., (2002), a topografia das superfícies devem ser analisadas com
parâmetros que descrevam de forma mais minuciosa a organização da superfície.
31 3 HIPÓTESES
H 0 - Não existe diferença nos valores de Ra entre os dois rugosímetros.
H 1 - Existe diferença nos valores de Ra entre os dois rugosímetros
32 4 OBJETIVOS
4.1
GERAL
Avaliar se os diferentes métodos bi dimensional e tri dimensional são discrepantes quanto à
avaliação da topografia de diferentes tipos de superfícies de titânio.
4.2
ESPECÍFICO
Avaliar qual método estabeleceu maiores valores na avaliação das superfícies
33 5 MATERIAIS E MÉTODOS
5.1
PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE
As superfícies das amostras de titânio foram preparadas no Laboratório de Engenharia
Mecânica da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, RJ, Brasil. Uma folha de Titânio
Comercialmente Puro grau dois (Ti Brasil, São Paulo, Brasil), com 250 por 250 mm de
tamanho e 1,1 mm de altura, foi utilizado neste estudo.
A amostra foi cortada no formato quadrado nas dimensões de 8 por 8 mm e jateada de
forma indireta utilizando partículas de Al2O3 (diâmetro médio de 65 µm), a uma pressão de
414 kPa, durante um minuto. Algumas amostras jateadas (SB) receberam um tratamento
químico adicional com uma solução de 4% HF por 60 segundos (SLA). Amostras sem
tratamento foram usadas como grupo controle (C). Deste modo, foram avaliadas três
superfícies diferentes: SB, SLA e C. (Canabarro et al, 2009).
Todas as amostras passaram por um tratamento de limpeza ultrasônica, com acetona,
álcool a 70% e água destilada por 15 minutos cada um, e esterilizadas em autoclave por 20
minutos a 120° C.
5.2
AVALIAÇÃO
TOPOGRÁFICA
DAS
SUPERFÍCIES
ATRAVÉS
DA
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV)
A topografia das amostras foi avaliada por MEV (Jeol JSM 6301F, MA) usando modo
de elétrons secundário. Foram analisadas três amostras de cada grupo. Três campos eram
aleatoriamente escolhidos de cada amostra. Foram armazenadas imagens obtidas através do
MEV com uma resolução de 512 por 480 pixels e importadas e arquivadas no formato TIF.
34 5.3
MEDIDAS DE RUGOSIDADE UTILIZANDO RUGOSÍMETROS BI E TRI
DIMENSIONAIS
Foram executadas medidas de rugosidade das amostras utilizando o rugosímetro bi
dimensional - (Mitutoyo Surftest SJ201P, Miyazaki, o Japão) e tri dimensional (Talyscan 150,
Taylor Hobson, Leicester, a Inglaterra).
No rugosímetro portátil bi direcional (Surftest SJ210P) foram realizadas análises 2D
com o parâmetro Ra. Foram analisadas três amostras de cada grupo. Foram executadas dez
análises horizontais e dez análises verticais em cada uma das amostras para medida de Ra
usando um filtro Gaussiano com um comprimento de onda de escaneamento de 0.8 mm.
Análises adicionais da topografia da superfície foram realizadas utilizando um
instrumento de escaneamento de contato projetado para aferições 3D (Talyscan 150). As
medições foram feitas em três amostras de cada grupo, escaneando uma área de 1.7 mm por
1.7 mm, usando um filtro Gaussiano com um Cut-off de onda com amplitude de 0.8 mm.
Oitenta e seis perfis de cada amostra foram produzidos e analisados pelo software Taly Map
(Taylor Hobson).
Os parâmetros de rugosidade de amplitude (Sa e St), que representam a profundidade
dos sulcos foram mensurados. Parâmetros espaciais (Str) e híbridos (Sdr) foram usados para
identificar a uniformidade do aspecto de textura e verificar a relação entre a superfície
(levando em conta a altura de z) e a área do plano x e y respectivamente. Além disso, o
parâmetro, Ra, também foi avaliado para comparar o valor de Ra com o aparelho SJ201P.
5.4
ANÁLISES ESTATÍSTICAS
A média dos valores do parâmetro 2D (Ra) e dos parâmetros 3D foi calculada, assim
como o desvio-padrão. A análise preliminar dos dados agrupados mostrou uma distribuição
uniforme (Teste de normalidade de D'Agostino & Person). Deste modo, as análises
35 estatísticas foram realizadas usando método paramétrico de análise de variância a (ANOVA)
para comparar dados médios obtidos. Quando os valores de F eram significativos, os dados
foram comparados adicionalmente pelo teste de Duncan.
O erro tipo alfa foi fixado em 0.05. Foram utilizados os programas SPSS 11.0 (SPSS
Inc., Chicago, Doente 60611, E.U.A.) e Origem 6.0 (Software de Microcal, Inc.,
Northampton, MA, o E.U.A.) como ferramentas de análise.
36 6 RESULTADOS
6.1
AVALIAÇÃO DE SUPERFÍCIE POR MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE
VARREDURA (SEM).
Imagens foram obtidas randomicamente por um operador independente. O processo de
jateamento promoveu uma superfície bastante irregular com depressões, entalhes e cumes
afiados (Superfície SB, Fig 1A). O tratamento químico produziu uma superfície mais regular
e mais homogênea, embora o aspecto de rugosidade tenha sido mantido. O processo de
condicionamento ácido também impôs microrrugosidades sobre as macrorrugosidades
produzidas pelo procedimento de jateamento (Superfície SLA, Fig 1B). Fig1C demonstra o
aspecto relativamente liso da superfície C.
6.2
MENSURAÇÃO DAS RUGOSIDADES UTILIZANDO RUGOSÍMETROS BI
E TRI DIMENSIONAIS
Os valores obtidos utilizando rugosímetros 2D e 3D são apresentados na tabela 1.
Tabela 1 – Parâmetros de rugosidade da superfície das amostras utilizando rugosímetros 2D e 3D.
Surface Profilometer Ra (µm)
Sa (µm)
St (µm)
SsK
Str
Sdr (%)
SB
SLA
C
2D
1.00±0.04
_
_
3D
0.98±0.02
1.05±0.04 15.23±1.64 -0.1±0.00
2D
0.99±0.00* _
3D
0.84±0.05
2D
0.25±0.06* _
3D
0.19±0.02
_
_
_
_
_
0.59±0.07 2.47±0.15
_
_
0.93±0.06 13.10±1.44 0.95±0.06 0.65±0.00 1.87±0.06
_
0.24±0.05 9.54±1.87
_
_
_
1.64±0.09 0.43±0.01 0.13±0.02
Valores de parâmetros apresentados como média e desvio-padrão (n=3). * Significante (p <0.05)
em relação às medidas 2D vs 3D.
37 Os valores de Ra foram afetados nas superfícies SLA (p = 0.009) e C (p = 0.019).Os
valores mais altos de Ra foram obtidos através do rugosímetro 2D, embora as amostras
tenham recebido o mesmo tratamento de superfície.
A imagem de superfície gerada por computador da superfície C confirmou o aspecto
relativamente liso observado na imagem do MEV (Figura 2A). Perfis das superfícies C (Fig
2D), SB (Fig 2E) e SLA (Fig 2F) mostraram morfologia periódica diferente.
Todos os parâmetros de rugosidade foram maiores em SB e nas superfícies SLA
comparadas com as amostras C (Tabela 1). Superfícies SB e SLA exibiram uma morfologia
mais irregular que a superfície C (Fig 2B e 2C, respectivamente). Parâmetros de amplitude
(Sa, Ssk e St) foram reduzidos pelo tratamento com HF (SB>SLA), com exceção de St
(Tabela 1). Os perfis de SB e de SLA foram bastante homogêneos não apresentando diferença
estatística (Fig 2E e 2F). Estas superfícies exibiram isotropia mais alta com o valor de Str
tendendo a se aproximar a 1, significando uma textura espacialmente isotrópica (Tabela I).
Em contraste, a superfície C apresentou o valor de Str mais baixo (Tabela I). Além disso,
somente as superfícies SB e LA apresentaram Sdr>1 (Tabela I).
A autocorrelação realizada em todas as superfícies de Ti apresentou um componente
não periódico que significa um padrão homogêneo (Fig 2G, 2H e 2I - C, SB e SLA,
respectivamente). Porém, os parâmetros de amplitude avaliados nas superfícies SB e SLA
foram mais altos que na superfície C (Tabela I). As superfícies SB e SLA foram consideradas
isotrópicas e a superfície C anisotrópica.
38 Fig. 1. Eletromicrografias das superfícies de titânio.(A) superfície jateada; (B)
superfície jateada e com condicionamento ácido; (C) superfície controle. Aumento:
1000 X.
Fig. 2. Imagens geradas por computador das características topográficas, dos perfis de rugosidade e da auto correlação dee
cada superfície de Ti. Grupo controle (C) (imagens A, D, e G); Superfície jateada, SB (imagens B, E, e H); Superfíciee
jateada e condicionada por ácido (imagens C, F, e I).
39 40 7 DISCUSSÃO
O objetivo do presente estudo foi comparar dois métodos que mensuram a rugosidade
de superfície, utilizando amostras de Ti com as mesmas características de superfície. Os
resultados mostraram que os valores de Ra obtidos no rugosímetro 2D apresentaram valores
significativamente maiores que os valores de Ra obtidos no rugosímetro 3D nas superfícies
SLA e C.
A literatura técnica contém documentos que discutem a forma de obtenção dos
resultados para medidas de rugosidade que são afetados através de vários fatores.
(TAKEUCHI et al., 2003).
Na maioria dos estudos, o único parâmetro usado foi o Ra/Sa. Cooper (2000) verificou
que há necessidade de estabelecer parâmetros mais bem definidos de caracterização da
topografia da superfície. Somente a partir do estabelecimento desses parâmetros será possível
correlacionar o comportamento tecidual e celular com as diferentes características de
superfície.
Por definição, o Ra é uma descrição geral de rugosidade válida para a variação de
altura, mas é insensível para comprimento de onda de cumes altos ocasionais e baixos vales.
(WENNERBERG et al., 1998).
Além disso, segundo as análises realizadas por Fandridis et al. (2008), o parâmetro Ra
é limitado pois aborda somente uma pequena área, e com isso, não é possível avaliar o “todo”
da superfície.o que o torna pouco conclusivo, apesar de correlacionar positivamente a
importância da rugosidade no processo de osseointegração.
Para Minimizar comprimento de onda, no presente estudo, foi usado um valor de Cut
off de 0.8 mm, como forma de separar ou filtrar os comprimentos de onda de um componente
e seu valor numérico determinado pela norma de ISO. (TAKEUCHI et al., 2003).
41 Os valores de Ra foram bem parecidos entre duas superfícies (SB e SLA), embora a
morfologia destas superfícies sejam consideravelmente diferentes. Pode-se notar que o
processo
de
condicionamento
ácido
sobrepôs
uma
microrrugosidade
sobre
a
macrorrugosidade produzida pelo procedimento de jateamento. Usando uma superfície
semelhante (SLA), um recente estudo mostrou que a morfologia de superfície de implante
parecia influenciar o aumento de osteogênese. Estas superfícies são caracterizadas por
cavidades moderadamente fundas bem parecidas com lacunas de osteócitos, onde poderia agir
como um arcabouço microscópico para adesão de células mesenquimais osteoblásticas
(FRANCHI et al., 2007).
A análise somente de parâmetros de amplitude de rugosidade parece ser insuficiente
para descrever a topografia da superfície de Ti corretamente. A topografia destas superfícies
deve ser analisada com outros parâmetros que descrevem organização de superfície.
(BIGERELLE et al., 2002).
Parâmetros diferentes para caracterização 3D de rugosidade de superfície foram
propostos (CANABARRO et al., 2008;WENNERBERG; ALBREKTSSON, 2000). Nossos
resultados confirmaram que o Ra pode não ser suficiente para descrever a morfologia de
superfície. Esta é uma limitação importante do rugosímetro 2D.
Para descrever a rugosidade de superfície numericamente, são recomendados
parâmetros diferentes para caracterização 3D da superfície (CANABARRO et al.,
2008;FRANCHI
et
al.,
2007;WENNERBERG
et
al.,
2004;TAKEUCHI
et
al.,
2003;BIGERELLE, et al., 2002;GOTFREDSEN; KARLSON, 2001;WENNERBERG;
ALBREKTSSON, 2000;WENNERBERG et al., 1998).
42 O parâmetro Ssk foi usado para descrever a forma da distribuição de altura de
topografia. Para uma superfície Gaussiana que tem uma forma simétrica para a distribuição de
altura de superfície, a inclinação é zero. Para uma distribuição assimétrica de alturas de
superfície, a inclinação pode ser negativa ou positiva. Todas as superfícies estudadas no
presente trabalho apresentaram valores negativos, indicando que a distribuição da altura da
superfície tem um rastro mais longo do lado mais baixo do plano médio i.e. apresenta mais
vales do que cumes. O parâmetro Sdr é a relação do incremento da área interfacial de uma
superfície em cima da área de amostragem. A relação de área interfacial desenvolvida reflete
a propriedade híbrida de superfícies. Só superfícies SB e SLA apresentaram Sdr >1. Em
estudo prévio, a maioria do osso em contato com a superfície do implante foi achado em uma
superfície com Sdr de 1.5. Os maiores valores de Sdr das superfícies SB e SLA, indicam uma
significativa amplitude ou espaçamento ou ambos nestas superfícies. Superfícies SLA
também exibiram maior isotropia pois o valor de Str tendia a 1, significando uma textura
uniforme em todas as direções. Em contraste, amostras de C apresentaram uma superfície com
um padrão dominante e valores Str menores, indicando uma estrutura direcional forte.
Alguns dos estudos indicaram uma tendência para um aumento de contato de ossoimplante com a rugosidade crescente da superfície de implante (BUSER et. al., 1991)
enquanto outros estudos não puderam confirmar esta observação, (LONDON et al.
2002;NORTON 1998)
ou não puderam achar nenhum efeito (VANZILLOTAet
al.2006;VERCAIGNE et al. 2000;CARLSSON et al. 1988;GOTFREDSEN et al. 1992).
Entretanto, para Esposito et al. (2008), apesar de não ter encontrado evidências de que
determinada superfície seja fator decisivo para o sucesso a longo prazo dos implantes, é
importante ressaltar que os
implantes usinados têm menores probabilidades de
desenvolverem Peri implantite crônica.
43 Apesar disto, durante os últimos 20 anos, um número grande de sistemas de implante
com topografias de superfície diferentes foi introduzido no mercado. Porém, as afirmações
feitas em numerosas publicações sobre o efeito de rugosidade de superfície de implante na
resposta óssea, não parecem ser tão verdadeiras. Por exemplo, não há um consenso em relação
aos resultados de estudos in vivo com animais onde o desempenho clínico de implantes de
titânio micro-rugosos é descrito em base de testes de falha mecânica e considerações
histológicas (SHALABI et al. 2006).
Foi descrito que somente uma variação muito estreita de rugosidade de superfície (i.e.,
Ra/Sa avaliam de 1-1.5 µm) está associada positivamente com contato de osso-implante
aumentado, (FANDRIDIS; PAPADOPOULOS, 2008) diferentemente do que acontece com
os fibroblastos pois Takamori et al. (2008), verificaram que superfícies com Ra menor que
0,1µm podem ser mais favoráveis à adesão inicial dos Fibroblastos (Balb C 3T3).
Porém, uma recente revisão sistemática mostrou que um efeito positivo na resposta de
osso pode ser encontrado em superfícies com com valores de Ra variando de ~ 0.5 µm até ~
8.5 µm. (SHALABI et al. 2008).
Embora seja difícil explicar esta discrepância, no presente estudo, observou-se uma
significativa diferença nos valores de Ra de acordo com o método usado. Assim, foi
demonstrado que métodos diferentes usados nos vários estudos podem resultar em dados
diferentes que impedem uma comparação correta dos resultados obtidos. Além disso, os
rugosímetros 2D podem superestimar o valor de Ra. Então, uma padronização dos métodos
para medir e descrever a rugosidade de superfície deve ser desenvolvida.
De acordo com os resultados, é possível afirmar que o rugosímetro 3D promoveu uma
caracterização topográfica das superfícies de Ti mais completa.
44 8 CONCLUSÃO
O presente estudo mostrou que analises realizadas por rugosímetros 2D e 3D
produziram valores de Ra estatisticamente diferentes em duas superfícies, SLA e C.
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50 10 GLOSSÁRIO
Cut off – É o valor mínimo e máximo encontrado em toda a extensão do campo específico da amostra, desprezando os valores mínimos e máximos
Filtro Gaussiano – É uma operação de convolução (distribuição de probabilidade da
função através da soma de duas variáveis aleatórias de uma imagem
digital para remoção de ruídos.
Laser Confocal - Técnica para obter imagens óticas de alta resolução capturando as
imagens ponto-por-ponto e as remontando tridimensionalmene com
a ajuda de comptadores
Ra - É uma avaliação bidimensional. Descreve o valor médio de só um perfil.É a média
aritmética do perfil de rugosidade.
Rugosidade – É o conjunto de irregularidades que caracterizam uma superfície
Sa – É uma avaliação tridimensional, uma avaliação especial. É a –média aritmética
dos valores absolutos de divergências de altura da superfície registrada dentro da
avaliação da superfície de avaliação do plano médio. É o cálculo dos cinco cumes
mais altos e cinco vales mais profundos.
Scx -Padrão Espacial. É a avaliação espacial entre as irregularidades medindo o
caminho descendente do plano médio com o seguinte. É a distância entre o plano
médio das irregulridades.
Sdr - Relação da superfície espacial entre a superfície mensurada nas três dimensões e o
plano da área total (em duas dimensões) expressos percentualmente.É a relação de
área interfacial desenvolvida. É usado para identificar a uniformidade do aspecto
de textura e verificar a relação entre a superfície e a área do plano x e y
respectivamente.
Sds - Denota densidade de cume, e é avaliado quando um cume tiver um número pré-
51 definido de cumes vizinhos, cujas alturas são mais baixas que os outros. Sempre
que isso acontece, um cume é contado. Depois da soma destes cumes, o valor é
dividido pela área
Ssk - Denota a assimetria da superfície em relação a um plano médio teórico que corta o
relevo. É um índice adimensional
St - É a altura total da superfície.
Str – Avalia o nível de isotropia. Apresenta a mesma propriedade física em todas as
direções. É o aspecto de textura da superfície.Quando um valor é igual ao outro,
indica uma superfície totalmente isotrópica. Reciprocamente, um valor igual a
zero indica uma superfície totalmente anisotrópica. Geralmente, superfícies reais
mostram valores intermediários. É usado para identificar a uniformidade do
aspecto de textura e verificar a relação entre a superfície e a área do plano x e y
respectivamente. É um índice adimensional
Sz - Média da superfície total. É sempre maior que o Sa Equivalente medida para a
mesma área.
Valor negativo de Ra - Indica menos vales que cumes, e vice-versa, revelando a
importância relativa de cumes e vales para formar a superfície.
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