Revista Methodo: Investigación Aplicada a las Ciencias Biológicas. Universidad Católica de Córdoba. Jacinto
Ríos 571 Bº Gral. Paz. X5004FXS. Córdoba. Argentina. Tel.: (54) 351 4517299 / Correo: methodo@ucc.edu.ar
/ Web: methodo.ucc.edu.ar | ARTICULO DE REVISION Rev. Methodo 2020;5(4):156-164.
ARTICULO DE REVISION Rev. Methodo 2020;5(4):156-164
https://doi.org/10.22529/me.2020.5(4)07
Recibido 25 May. 2020 | Aceptado 01 Jul. 2020 | Publicado 05 Oct. 2020
Oseointegración, aspectos que determinan su éxito. Revisión
de la literatura.
Osseointegration, aspects that determine its success.
Literature review
Ariel Damián Fochini
1
, Nicolás Leonardi
2
1Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ciencias de la Salud. Carrera de Especialización en Implantología Oral
2Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ciencias de la Salud, Cátedra Medicina Bucal, Escuela de Odontología.
Correspondencia Ariel Damián Fochini. Universidad Católica de Córdoba. Carrera de Especialización en Implantología Oral. Córdoba, Argentina. Email:
arielfochini@hotmail.com
Resumen
El éxito del implante dental depende en gran medida de las características químicas, físicas, mecánicas y
topográficas de su superficie; ya que determinan la actividad de las células que se adhieren a la superficie
del implante. Por lo tanto, la humectabilidad, geometría, topografía, rugosidad, energía superficial,
nanoestructuras y el recubrimiento con materiales bioactivos tienen un impacto sustancial en el éxito y
calidad del proceso de oseointegración.
Metodología: Se realizó una revisión de la literatura mediante la base de datos de MedLine con el motor de
búsqueda Pubmed. Se seleccionaron, una vez aplicados los criterios de inclusión y exclusión, un total de
69 artículos.
Resultados: La combinación de estas propiedades determinan la calidad y grado de oseointegración.
Valores moderados de hidrofilia (30◦-60◦) y rugosidad (Sa=1-2μm) favorecen la oseointegración, pero aún
se desconocen los mecanismos biológicos subyacentes. La investigación actual sigue los enfoques
biomiméticos: imitar la configuración 3D de la superficie ósea.
Palabras claves: Oseointegración, implante dental, superficie, diseño
Abstract
The success of a dental implant is highly dependent on its chemical, physical, mechanical, and topographic
characteristics of its surface; because they determine the activity of the cell attachment that are close to the
dental implant surface. Therefore, the chemical composition, wettability, geometry, topography, roughness,
surface energy, nanostructures and the coating with bioactive materials have a substantial impact on the
rate and quality ofthe osseointegration process.
Methodology: A literature review was performed using the MedLine database with the Pubmed search
engine. A total of 69 articles were selected after applying the inclusion and exclusion criteria.
Results: The combination of these properties determine the quality and degree of osseointegration.
Moderate values of hydrophilicity (30◦-60◦) and roughness (Sa = 1-2 μm) favor osseointegration but we
still don´t know the underlying biological mechanisms.
Current research follows biomimetic approaches: imitate the 3D configuration of the bone surface.
156
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Key words: Osseointegration, dental implant, surface, design.
Introducción
La implantología oral ha revolucionado la práctica
de la odontología durante los últimos 15 años.
Múltiples estudios han demostrado que la
rehabilitación de los pacientes desdentados
parciales y totales con implantes dentales es un
procedimiento predecible
1-3
.
En este sentido, el pronóstico a largo plazo de la
terapéutica con implantes está relacionado con el
desarrollo del fenómeno de la oseointegración y de
una favorable respuesta de los tejidos
mucoperiimplantarios
4-5
. El material más
frecuentemente utilizado en la realización de los
implantes orales ha sido el titanio comercialmente
puro, debido a que presenta una gran
biocompatibilidad y constituye el material ideal
para conseguir la oseointegración con éxito a largo
plazo tras la carga funcional
6-7
.
En la década de los años 60, Branemark y
colaboradores
8-9
,
introdujeron el término
oseointegración para referirse a la aceptación y
anclaje de piezas de titanio colocadas en el hueso
maxilar. La oseointegración es la conexión firme,
estable y duradera entre un implante sujeto a carga
y el hueso que lo rodea.
El éxito de esta conexión o interfase hueso-
implante depende de factores biológicos y
sistémicos del paciente y de las características del
implante y su superficie
10-12
.
Por su parte, la interfase hueso-implante dental se
caracteriza por las propiedades favorables al
crecimiento y formación de nuevo hueso alveolar
que posee el implante en su superficie y por el
diseño del mismo, lo que le permite distribuir
adecuadamente las cargas mecánicas ejercidas
durante la masticación
13-17
. Por lo tanto, esta
interfase debe considerarse como el resultado de la
interacción de un conjunto de factores que
modulan la respuesta biológica y que determinan
el éxito de la oseointegración, entre los que se
encuentran la respuesta inmune del paciente, el
procedimiento de inserción, las características
fisiológicas del hueso receptor, los factores
mecánicos del implante, su superficie y la acción
de fuerzas mecánicas sobre el hueso y el
implante
18-21
Objetivos
1- Analizar la literatura sobre las propiedades
bioactivas de la superficie que influyen en la
capacidad de oseointegración.
2- Revisar en la bibliografía respecto a los
tratamientos superficiales disponibles para la
fabricación de implantes y determinar qué
propiedades aporta cada uno.
3- Determinar la influencia biológica y
biomecánica del diseño superficial del implante de
titanio y reflejar en la actualidad hacia dónde
apuntan las futuras investigaciones.
Interfase hueso-implante
El hueso alveolar está formado por dos estructuras:
el proceso alveolar y la cortical alveolar.
Una lesión en este tipo de hueso, como la
producida durante el procedimiento de inserción
de un implante dental, se recupera siguiendo las
etapas del proceso de cicatrización del hueso
intramembranoso
21-26
.
Este proceso consiste de cuatro etapas, cada una
asociada a un evento biológico característico
(Figura 1): 1) formación del hematoma (sangrado
y coagulación), 2) degradación del coagulo y
limpieza de la herida (fibrinólisis), 3) formación de
tejido granular (fibroplasia y angiogénesis), y 4)
síntesis y mineralización de nuevo hueso
(modelamiento y remodelamiento óseo)
26-27
Figura 1 - Etapas biológicas que sigue la cicatrización
de la interfase hueso-implante.
Las características de la lesión causada en el hueso
alveolar como consecuencia del procedimiento
quirúrgico de inserción del implante dental
determinan la viabilidad del proceso de
cicatrización y del nuevo hueso
28
. Estas
características están en relación directa con la
calidad del hueso y con el procedimiento
quirúrgico utilizado (Figura 2). Se denomina
calidad de hueso a la relación de cantidad existente
entre la proporción de hueso cortical de la cortical
157
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alveolar y la proporción de hueso trabecular del
proceso alveolar
29-30
.
Figura 2. diferentes tipos y calidad de hueso
La calidad de hueso es importante en
implantología dental debido a que representa un
indicador de viabilidad para un tratamiento y
procedimiento de inserción determinado. Esta
dualidad entre estabilidad y tiempo de
cicatrización ha permitido la aparición de nuevas
técnicas de fabricación de implantes dentales y
nuevos protocolos de inserción que mejoran la tasa
y velocidad de cicatrización independiente de la
calidad de hueso, con lo cual se impulsa el diseño
de implantes oseointegrables destinados a ser
utilizados en zonas con hueso mayoritariamente
trabecular
31-34
.
El implante dental y su diseño
macro y microscópico
Un implante dental es un dispositivo hecho de un
material biológicamente inerte que es insertado
mediante cirugía en el hueso alveolar y que
sustituye la raíz de un diente ausente
35
.
El macro diseño de los implantes está destinado a
mejorar tres aspectos clínico-biológicos, el
aumento de la estabilidad primaria, la adaptación a
los defectos anatómicos y a los alveolos post-
extraccion, y el mantenimiento de la cresta ósea
alveolar marginal a largo plazo
36
.
El concepto radicular de los implantes intraóseos
representa la forma más utilizada, actualmente,
como un tornillo cilíndrico o en forma de raíz
dental en la que se pueden diferenciar tres partes
(cuerpo, cabeza y porción transmucosa)
37-42
.
El cuerpo es la parte fundamental del implante
desde un punto de vista biológico, ya que,
colocado quirúrgicamente en el interior del hueso,
permite su oseointegración. Dependiendo de la
morfología y el procedimiento quirúrgico utilizado
para conseguir anclaje primario
35-39
.
Los implantes roscados presentan espiras propias
de un tornillo y su colocación endoósea se realiza
labrando un lecho mediante un macho de tarraja
que permitirá el posterior roscado del implante en
conjunto con el uso de fresas ad hoc, salvo en
implantes muy delgados. Requiere más pasos
quirúrgicos, pero presenta una buena fijación
primaria. En estos implantes el elemento
diferencia es el perfil de sus roscas. Las roscas
pueden tener, según su perfil, forma de “V”, de
cuadrado o asimétricas en la porción superior de la
rosca más larga que en la inferior (árbol de
navidad). También existen diseños que varían el
perfil y la densidad de las roscas a lo largo de la
superficie externa del implante con el fin de que la
fijación no sea igual de agresiva en toda su
longitud
40-42
.
Actualmente los implantes roscados presentan un
diseño que no necesitan labrado de un lecho y
además proporcionan un alto grado de estabilidad
primaria. Estos implantes denominados
autorroscables solo se utilizan en ciertos casos
particulares donde se necesitan diámetros
reducidos
35-42
.
La superficie de los implantes o micro superficie
es, en la actualidad, un objetivo preferente de los
investigadores y de la industria, debido a que
mediante la variación en su morfología y
propiedades podemos influir sobre la intensidad y
velocidad del proceso de oseointegración
43-44
.
La calidad de la superficie del implante dependerá
de sus características físicas, químicas y
topográficas. La composición química, las
impurezas de la superficie, así como el grosor y la
estructura de la capa superficial influyen en el
grado de biocompatibilidad
45
.
Por lo tanto, en función de la superficie podemos
mejorar tres aspectos como son la aposición ósea
acelerada en la fase inicial de la cicatrización, el
aumento en el área de la superficie de contacto del
implante con el hueso y la mejora del anclaje del
implante
45-46
.
También existen otras propiedades físicas que
influyen a corto y largo plazo en la oseointegración
como la energía superficial y la carga superficial.
La energía superficial viene definida por la
densidad de la carga y la polaridad, es decir que
una superficie con energía alta tiene gran afinidad
por la absorción, influyendo sobre las proteínas
para formar un recubrimiento primario ventajoso y
así mejorar la oseointegración del implante. La
carga superficial es la habilidad para absorber
iones positivos o negativos en superficie, siendo
este un factor fundamental para la nucleación de
otros materiales sobre la superficie del implante
47-
49.
Métodos de tratamiento de la
superficie de los implantes
Existen diversos métodos para tratar la superficie
del implante y convertirla en rugosa con el fin de
incrementar el grado de oseointegración al
158
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aumentar la adhesión a las proteínas que influyen
en la adherencia celular
43-49
.
Recubrimiento con técnicas de adición
Técnicas de spray de plasma de partículas de
hidroxiapatita o de titanio. Puede realizarse la
deposición química o física de vapor en la que se
recubre el implante de una capa de diamante; el
rociado de fosfato cálcico por radiofrecuencia; el
aumento de la capa de óxido de titanio por
oxidación anódica
43-51
.
Tratamiento con técnicas de sustracción
Arenado con partículas (cristal, óxido de titanio,
óxido de aluminio, óxido de zirconio) de diversos
tamaños. Esta técnica consiste en la proyección de
diversas partículas de elevada pureza a gran
velocidad y presión sobre la superficie del
implante. Este proceso mejora las cualidades
mecánicas, la resistencia a la fatiga y la resistencia
a la corrosión
52
.
Grabado ácido o doble grabado (clorhídrico,
sulfúrico, fluorhídrico, nítrico). Debe hacerse por
inmersión en ácidos no muy concentrados, durante
poco tiempo y a una temperatura controlada. Este
método aumenta la capacidad de oseointegración,
la superficie de contacto y la estabilidad primaria
del implante
52
.
Arenado y grabado ácido. Esta técnica combina las
dos anteriores, se realiza un arenado y
posteriormente un grabado ácido. De esta forma se
pretende incrementar la velocidad y el grado de
oseointegración
52
.
Modificación de la superficie del material
Esta técnica de tratamiento de la superficie de los
implantes no añade ni sustrae material, sino que
modifica la superficie por tratamientos físicos, con
rayo electro-térmico; con láser; o mediante una
implantación iónica (electrones que se aceleran a
elevadas velocidades y se hacen incidir con la
superficie a tratar)
53
.
Una superficie es dinámicamente biocompatible
cuando sus propiedades y las condiciones
biofuncionales del complejo anatómico en el que
está insertada permanecen estables con el paso del
tiempo, respetando las funciones del órgano.
Todas las superficies actuales deben cumplir esta
premisa
54
.
A pesar de que la biocompatibilidad y la velocidad
de oseointegración de las superficies recubiertas de
hidroxiapatita están demostradas, también se han
aportado referencias en cuanto a la variabilidad de
la fuerza de unión entre el cuerpo de titanio del
implante, el recubrimiento y su distribución poco
uniforme. Cuanto mayor es el porcentaje de
cristalinidad y menos es la parte amorfa de la
hidroxiapatita que recubre el implante mayor
calidad tiene, siendo su reabsorción menor y más
lenta
53-57
.
En función de la rugosidad media en superficie, las
micro superficies de los implantes se clasifican en
pulidas (entre 0 y 0,4 µm); con rugosidad mínima
o maquinada (entre 0;5 y 1 µm); con rugosidad
moderada (entre 1 y 2 µm) y con rugosidad elevada
(más de 2 µm, como son las superficies con
partículas de titanio o hidroxiapatita)
35-42-44
.
Entre las superficies de rugosidad moderada se
encuentran Tiobast de Astra Tech ®, Frialit de
Friadent ® y RBM de Biohorizons ® por arenado
de partículas de óxido de titanio, óxido de aluminio
y fosfato cálcico; las de arenado y grabado como
SLA de Straumann ®; las obtenidas por doble
grabado acido como son Osseotite de Biomet 3I ®
y por oxidación anódica como TiUnite de Nobel
Biocare ®
58
.
Recientemente, las novedades en las superficies
están orientadas a proporcionar bioactividad. Por
lo tanto, la investigación en este campo tiende a
añadir a las superficies con rugosidad determinada
de los implantes modificaciones para acelerar el
proceso de oseointegración a su alrededor, por lo
que esta modificación de la superficie original
presenta una mayor energía libre superficial y una
hidrofilia superior, con unos ángulos de contacto
con el agua de cero grados, en comparación con los
139,9 grados de la superficie original. SLA Active
pretende mantener la hidrofilia y la elevada
energía superficial de dióxido de titanio hasta la
inserción quirúrgica del implante
58
.
Oseointegración
Como se mencionó anteriormente la
oseointegración es la aceptación y adaptación
funcional de un implante insertado en el hueso. El
éxito depende de la función de dos procesos
previos: la osteoinducción y la osteoconducción
15
.
La osteoinducción es el proceso a través del cual
las células madre se diferencian en las células
osteogénicas que forman el tejido óseo. La
deposición de nuevo hueso por parte de estas
células se conoce como osteogénesis. Existen dos
tipos de osteogénesis: osteogénesis a distancia y
osteogénesis de contacto. En la primera, el tejido
óseo se forma desde la superficie del hueso
circundante. En la segunda, la formación de tejido
óseo se produce desde la superficie del implante.
Es decir, la formación de hueso en la región
periprotésica tiene dos direcciones: desde la
superficie del hueso circundante hacia el implante
159
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desde la superficie del implante hacia el hueso
circundante
15-22
.
Sin embargo, y a pesar que la osteogénesis de
contacto forma tejido óseo a una velocidad 30%
mayor que la osteogénesis a distancia
22
, la
formación desde la superficie del implante implica
que dicha superficie permita su colonización por
parte de células de origen mesenquimal
21
. Esta
colonización, denominada osteoconducción,
corresponde a la formación de hueso sobre una
superficie de material bioactivo
15-21
. Este
fenómeno depende esencialmente de la
biocompatibilidad del material y de sus
características superficiales. Como consecuencia
de la colonización de la superficie del implante por
parte de las células osteoprogenitoras, se forma
una interfase de contacto entre el implante y los
tejidos que lo rodean
45-58
.
Este contacto puede ser de dos tipos: el contacto
con el hueso o tejido duro, y el contacto con el
tejido fibroso o blando. Se ha reportado que el
contacto directo entre el hueso vivo y la superficie
del implante forma una fuerte matriz extracelular
de unión tanto estructural como funcional que
incrementa con el tiempo, promueve la
osteogénesis reparativa en la interfase y permite la
fijación del implante gracias a su mineralización.
En el caso de la interfase con el tejido blando, se
ha reportado que las células epiteliales forman un
fuerte collar alrededor del implante que carece de
signos de respuesta inflamatoria y que crea una
fina capa de tejido conectivo poco vascularizada
en las cercanías de la superficie del implante a
partir de la cual comienza la regeneración tisular
59-
62
.
Estos contactos entre el tejido biológico y el
implante están relacionados con las características
topográficas en la superficie del implante. Existen
tres escalas de topografía superficial, cada una con
ventajas respecto al comportamiento del implante
y la formación de la interfase hueso-implante
(Figura 3).
Figura 3. Las tres escalas de modificaciones en la
superficie de un implante.
Se ha establecido que las modificaciones
superficiales en las dimensiones menores a un
micrómetro tienen influencia en la morfología,
orientación y adhesión celular, mientras que las
dimensiones entre uno y cien micrómetros están
asociadas con la formación de hueso, y las
dimensiones superiores a los cien micrómetros,
especialmente la topografía roscada, están
relacionadas con el soporte y estabilidad del
implante frente a la acción mecánica
63-65
.
Mientras la macrotopografía, es decir, el diseño
acanalado del cuerpo del implante está relacionado
con la resistencia a esfuerzos y la estabilidad
inicial, la microtopografía, es decir, el tratamiento
superficial, proporciona a la superficie del
implante un patrón similar al dejado por el frente
de resorción de osteoclastos en la superficie del
hueso durante el remodelamiento
66
. Este patrón
superficial permite que la línea de cementación
secretada por los precursores osteoblásticos se
entrelace con la superficie del implante y asegure
la formación del nuevo hueso. De la misma
manera, el recubrimiento de la superficie del
implante puede incrementar la absorción de
integrinas. Las integrinas son cadenas de proteínas
responsables de la adhesión a nivel celular entre el
citoesqueleto de la célula y un sustrato, en este
caso, la superficie del implante. Esta unión se logra
mediante la combinación de secuencias proteicas
específicas que se encuentran tanto en el
citoesqueleto de la célula como en el sustrato. La
unión de estas secuencias activa vías de
señalización que modifican el comportamiento de
la célula, haciendo por ejemplo que prolifere o se
diferencie
50-67-68.
El éxito del tratamiento con implantes dentales se
produce cuando se consigue su oseointegración en
el sentido del concepto introducido por
Branemark
67
. Deben cumplirse una serie de
requisitos para lograr la oseointegración, aunque
actualmente están sujetos a revisión respecto a que
fueron preconizados inicialmente, especialmente
en lo que se refiere a la puesta en función del
implante
8-9-68-69
.
Conclusión
La humectabilidad y principalmente la química y
topografía superficial determinan la calidad y
grado de oseointegración. La combinación de estas
propiedades actúa sinérgicamente en la promoción
de la oseointegración.
En la actualidad las técnicas de fabricación más
usadas son: recubrimiento (presenta
limitaciones), grabado ácido (preferible dual),
arenado y SLA (granallado + grabado
ácido). Todas las técnicas mejoran la
oseointegración por aumento de la rugosidad,
160
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algunas además estimulan la interacción química
de osteoblastos con sustancias depositadas en la
superficie.
El manejo de las características superficiales del
implante es una herramienta útil para el
odontólogo, pero aún desconocemos los
mecanismos biológicos subyacentes. Valores
moderados de hidrofilia (ángulos de contacto 30◦-
60◦) y de rugosidad (Sa=1-2μm) favorecen la
oseointegración y aumento del BIC (Bone Implant
Contact), incluso en zonas regeneradas.
Para avanzar en este campo, es necesario
intensificar la colaboración interdisciplinaria entre
medicina e ingeniería. La investigación actual
sigue los enfoques biomiméticos, imitar la
configuración 3D de la superficie ósea tras la
resorción ya que promueve la osteointegración y el
anclaje mecánico del implante.
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