Biocompatibilidad de los implantes dentales subperiósticos: influencia de los diferentes tratamientos superficiales del titanio sobre la expresión de los genes de la matriz extracelular en fibroblastos gingivales

Marco Roy, Alessandro Corti, Silvia Dominici, Alfonso Pompella, Mauro Cerea, Elisa Chelucci, Barbara Dorocka-Bobkowska, Simona Daniele.

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36826858/

Biocompatibilidad de los implantes dentales subperiósticos: influencia de los diferentes tratamientos superficiales del titanio sobre la expresión de los genes de la matriz extracelular en fibroblastos gingivales

1. Referencia científica

• Título original del estudio: Biocompatibility of Subperiosteal Dental Implants: Effects of Differently Treated Titanium Surfaces on the Expression of ECM-Related Genes in Gingival Fibroblasts
• Autores: Marco Roy, Alessandro Corti, Silvia Dominici, Alfonso Pompella, Mauro Cerea, Elisa Chelucci, Barbara Dorocka-Bobkowska y Simona Daniele.
• Revista científica: Journal of Functional Biomaterials.
• Año de publicación:
• DOI:3390/jfb14020059.

2. Contexto científico

El desarrollo de la implantología digital y de las tecnologías de fabricación aditiva ha despertado un renovado interés por los implantes dentales subperiósticos. Estos dispositivos representan una alternativa terapéutica para pacientes con atrofia maxilar o mandibular severa, en quienes la colocación de implantes endoóseos convencionales resulta difícil o incluso imposible debido a la escasa disponibilidad ósea. La fabricación personalizada mediante flujos de trabajo CAD/CAM y tecnologías de Selective Laser Melting (SLM) ha ampliado significativamente las posibilidades clínicas de este tipo de rehabilitación implantológica.

A diferencia de los implantes endoóseos tradicionales, los implantes subperiósticos permanecen en contacto directo no solo con el hueso, sino también con los tejidos blandos periimplantarios. Por ello, su éxito biológico depende tanto de la osteointegración como de una adecuada integración de los tejidos blandos. Los fibroblastos gingivales desempeñan un papel esencial en la cicatrización, la síntesis de la matriz extracelular y la formación de un sello de tejido conectivo estable alrededor del implante. Aunque existen numerosos tratamientos superficiales para el titanio, todavía se dispone de información limitada sobre su influencia específica en el comportamiento de estos fibroblastos en el contexto de los implantes subperiósticos. El presente estudio aborda precisamente esta cuestión.

3. Objetivo del estudio

El objetivo de esta investigación fue evaluar si diferentes tratamientos superficiales del titanio modifican la respuesta biológica de los fibroblastos gingivales humanos. Para ello, se analizaron la viabilidad celular, la proliferación, la migración, la respuesta inflamatoria y la expresión de diversos genes relacionados con la adhesión celular y la organización de la matriz extracelular. El propósito final fue identificar la superficie con mayor potencial para favorecer la integración de los tejidos blandos alrededor de los implantes dentales subperiósticos.

4. Metodología

El estudio se diseñó como una investigación experimental in vitro. Los autores utilizaron una línea celular inmortalizada de fibroblastos gingivales humanos (CRL-4061), cultivada sobre cinco superficies de titanio sometidas a diferentes tratamientos: una superficie mecanizada (Ti-1), una superficie electropulida (Ti-2), una superficie arenada y grabada con ácido (Ti-3), una superficie tratada mediante la tecnología patentada AlTiColor™ (Ti-4) y una superficie anodizada (Ti-5).

Para caracterizar la respuesta biológica se evaluaron múltiples parámetros experimentales. Se determinaron la viabilidad y la proliferación celular, se analizó la morfología de los fibroblastos mediante microscopía, se cuantificó la expresión de genes relacionados con la matriz extracelular mediante RT-PCR, se midieron proteínas implicadas en la adhesión celular mediante ensayos ELISA, se evaluó la liberación de endotelina-1 como marcador de respuesta inflamatoria y se estudió la capacidad migratoria de las células mediante ensayos de cicatrización por raspado (scratch wound assay). Todos los experimentos se realizaron con réplicas independientes para garantizar la consistencia y reproducibilidad de los resultados.

5. Principales resultados

Los resultados experimentales demostraron, en primer lugar, que ninguno de los cinco tratamientos superficiales del titanio produjo efectos citotóxicos sobre los fibroblastos gingivales. La viabilidad y la proliferación celular se mantuvieron en niveles comparables a los del grupo control durante todo el periodo de estudio, lo que confirma la excelente biocompatibilidad de todas las superficies evaluadas. Del mismo modo, la liberación de endotelina-1, utilizada como marcador de activación inflamatoria, no presentó diferencias estadísticamente significativas entre los distintos grupos, lo que indica que ninguno de los tratamientos superficiales indujo una respuesta inflamatoria detectable en las condiciones experimentales analizadas.

Las diferencias más relevantes aparecieron al estudiar las funciones celulares relacionadas con la organización de la matriz extracelular y la integración de los tejidos blandos. Todas las superficies de titanio estimularon, aunque con distinta intensidad, la expresión de genes implicados en la adhesión celular y en la formación de la matriz extracelular, entre ellos VCL (vinculina), FN (fibronectina), Col1A1 (colágeno tipo I alfa-1) e ITGB1 (integrina β1). Los análisis proteicos también evidenciaron modificaciones en proteínas relacionadas con las adhesiones focales, como FAK (Focal Adhesion Kinase) y N-cadherina, lo que sugiere que la microtopografía superficial del titanio puede modular el comportamiento biológico de los fibroblastos.

Los ensayos de migración celular (scratch wound assay) confirmaron que los fibroblastos fueron capaces de proliferar y desplazarse sobre todas las superficies estudiadas. Sin embargo, la eficacia de esta migración varió según el tratamiento superficial aplicado. De acuerdo con los autores, el rendimiento biológico de las superficies puede clasificarse en el siguiente orden:

• Ti-3 – superficie arenada y grabada con ácido
• Ti-4 – superficie AlTiColor™
• Ti-5 – superficie anodizada
• Ti-2 – superficie electropulida
• Ti-1 – superficie mecanizada

A partir de estos resultados, los autores concluyen que la superficie arenada y grabada con ácido (Ti-3) proporciona el entorno biológico más favorable para promover funciones de los fibroblastos relacionadas con la cicatrización inicial y la integración de los tejidos blandos alrededor de los implantes dentales subperiósticos. No obstante, esta conclusión se limita exclusivamente al modelo in vitro empleado en la investigación.

6. Análisis clínico

Este estudio aporta nueva información sobre un aspecto de la implantología que ha recibido menos atención que la osteointegración: la interacción entre las superficies implantarias y los tejidos blandos periimplantarios. En los implantes subperiósticos esta interacción adquiere una importancia especial, ya que estos dispositivos permanecen en contacto directo con el periostio y el tejido conectivo gingival. En consecuencia, la respuesta biológica de los fibroblastos puede desempeñar un papel decisivo en la formación de un sello de tejido conectivo estable y en la calidad de la cicatrización periimplantaria.

Uno de los hallazgos más relevantes del estudio es que todas las superficies de titanio evaluadas mostraron una elevada biocompatibilidad, sin afectar negativamente la viabilidad celular ni desencadenar una respuesta inflamatoria significativa. Al mismo tiempo, los resultados indican que la microestructura superficial influye en procesos biológicos fundamentales como la adhesión, la diferenciación y la migración de los fibroblastos. Estos fenómenos representan etapas iniciales esenciales para la reparación de los tejidos blandos tras la colocación del implante.

Desde una perspectiva clínica, la respuesta biológica superior observada en la superficie arenada y grabada con ácido podría resultar de interés para el diseño de implantes subperiósticos personalizados fabricados mediante tecnologías digitales. Sin embargo, estos hallazgos no constituyen una demostración de una superioridad clínica. El estudio no evaluó variables como la supervivencia de los implantes, la estabilidad de los tejidos periimplantarios, el éxito protésico, la incidencia de complicaciones ni los resultados comunicados por los pacientes.

Por tanto, los resultados deben interpretarse como evidencia preclínica que mejora la comprensión de los mecanismos biológicos implicados en la interacción entre el titanio y los tejidos blandos. Serán necesarios estudios en modelos animales y ensayos clínicos prospectivos para determinar si las ventajas observadas a nivel celular se traducen en una mejor cicatrización, una mayor estabilidad de los tejidos periimplantarios y mejores resultados clínicos a largo plazo en pacientes tratados con implantes subperiósticos personalizados.

7. Aplicaciones clínicas

Los resultados de este estudio son especialmente relevantes para el desarrollo y la optimización de implantes dentales subperiósticos personalizados, diseñados mediante flujos de trabajo digitales CAD/CAM y fabricados mediante tecnologías de producción aditiva. En pacientes con atrofia maxilar o mandibular severa, para quienes las técnicas convencionales de implantología presentan importantes limitaciones, la selección del tratamiento superficial del titanio podría convertirse en un factor adicional para favorecer la interacción biológica con los tejidos blandos periimplantarios.

El estudio adquiere una relevancia particular en el contexto de los implantes fabricados mediante Selective Laser Melting (SLM), donde la planificación digital permite personalizar no solo la geometría del implante, sino también sus características superficiales. En este escenario, la elección de un tratamiento superficial adecuado podría favorecer la adhesión de los fibroblastos y contribuir a una cicatrización más eficiente de los tejidos conectivos durante las primeras fases de la integración periimplantaria.

No obstante, los resultados obtenidos no permiten establecer recomendaciones clínicas específicas sobre un determinado sistema implantológico o protocolo quirúrgico. La investigación se limita al análisis de respuestas celulares en un modelo experimental controlado y no aporta datos sobre supervivencia de los implantes, estabilidad de los tejidos periimplantarios, complicaciones biológicas o protésicas, ni resultados comunicados por los pacientes.

8. Nivel de evidencia, limitaciones y transparencia

Este trabajo corresponde a un estudio experimental in vitro, por lo que representa evidencia preclínica. Su principal aportación consiste en mejorar el conocimiento de los efectos biológicos de distintos tratamientos superficiales del titanio sobre los fibroblastos gingivales, sin evaluar directamente la eficacia clínica de los implantes subperiósticos.

La interpretación de los resultados debe realizarse teniendo en cuenta varias limitaciones. Los experimentos se llevaron a cabo utilizando una línea celular inmortalizada de fibroblastos gingivales humanos en condiciones de laboratorio altamente controladas. Este modelo no reproduce la complejidad del entorno clínico, donde intervienen factores como la respuesta inmunitaria, el microbioma oral, la vascularización, las cargas funcionales y la variabilidad biológica entre pacientes. Además, el estudio no incluye modelos animales ni investigaciones clínicas prospectivas, por lo que no permite extraer conclusiones sobre la supervivencia de los implantes o su comportamiento a largo plazo.

En cuanto a la transparencia, los autores indican que los discos de titanio fueron suministrados por NewAncorvis Srl., mientras que los tratamientos superficiales fueron realizados por Al Ti Color Srl. siguiendo sus procedimientos de fabricación. Según la información incluida en el artículo, no se declara ningún conflicto de interés explícito relacionado con estas empresas.

9. Puntos clave del estudio

• Tipo de estudio: estudio experimental in vitro.
• Nivel de evidencia: investigación preclínica de laboratorio.
• Modelo experimental: fibroblastos gingivales humanos inmortalizados (línea celular CRL-4061).
• Número de pacientes: no aplicable.
• Número de implantes: no aplicable.
• Periodo de evaluación: análisis biológicos realizados durante un máximo de 72 horas de cultivo celular.
• Objetivo principal: evaluar el efecto de cinco tratamientos superficiales del titanio sobre la viabilidad, proliferación, migración, respuesta inflamatoria y expresión de genes relacionados con la matriz extracelular.
• Principal hallazgo: todas las superficies mostraron una elevada biocompatibilidad, mientras que la superficie arenada y grabada con ácido (Ti-3) produjo la respuesta biológica más favorable en los fibroblastos gingivales.
• Conclusión científica: entre las superficies evaluadas, Ti-3 fue la que promovió con mayor eficacia los procesos celulares relacionados con la integración temprana de los tejidos blandos, dentro de las limitaciones propias de un estudio in vitro.
• Principales limitaciones: diseño preclínico, ausencia de validación clínica y falta de datos de seguimiento a largo plazo.

10. Impacto científico

Este estudio constituye una aportación relevante al campo de los biomateriales implantológicos al centrar su atención en la interacción entre las superficies de titanio y los tejidos blandos periimplantarios. Mientras que la mayoría de las investigaciones en implantología se han orientado tradicionalmente hacia la osteointegración, este trabajo pone de relieve la importancia de los fibroblastos gingivales en la cicatrización inicial, la organización de la matriz extracelular y la formación de un sello de tejido conectivo estable alrededor de los implantes subperiósticos.

Uno de los principales puntos fuertes del estudio es la comparación estandarizada de cinco tratamientos superficiales del titanio bajo las mismas condiciones experimentales. Los resultados demuestran que, aunque todas las superficies presentan una excelente biocompatibilidad, las diferencias en la microtopografía superficial pueden modular funciones celulares esenciales relacionadas con la adhesión, la migración y la organización de la matriz extracelular. Estos hallazgos amplían el conocimiento de los mecanismos biológicos implicados en la integración de los tejidos blandos alrededor de los implantes.

Desde una perspectiva de investigación traslacional, este trabajo proporciona una base científica sólida para futuros estudios in vivo y ensayos clínicos prospectivos. Solo este tipo de investigaciones permitirá determinar si las ventajas observadas a nivel celular pueden traducirse en una mejor cicatrización de los tejidos blandos, una mayor estabilidad periimplantaria y mejores resultados clínicos en pacientes rehabilitados con implantes subperiósticos personalizados.

11. Conclusión editorial

Este estudio preclínico demuestra que los distintos tratamientos superficiales del titanio pueden influir en procesos biológicos fundamentales para la integración de los tejidos blandos sin comprometer la biocompatibilidad global del material. Entre las superficies analizadas, la superficie arenada y grabada con ácido (Ti-3) mostró el comportamiento biológico más favorable, favoreciendo la adhesión, la migración de los fibroblastos y la expresión de genes implicados en la organización de la matriz extracelular. Aunque estos resultados no pueden extrapolarse directamente a la práctica clínica, proporcionan una base biológica sólida para el desarrollo de implantes subperiósticos de nueva generación y respaldan la necesidad de realizar estudios clínicos prospectivos que confirmen su relevancia terapéutica a largo plazo.