Biocompatibilidade dos implantes dentários subperiosteais: influência dos diferentes tratamentos de superfície do titânio na expressão dos genes da matriz extracelular em fibroblastos gengivais

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/

Biocompatibilidade dos implantes dentários subperiosteais: influência dos diferentes tratamentos de superfície do titânio na expressão dos genes da matriz extracelular em fibroblastos gengivais

1. Referência científica

• Título original do estudo: 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 e Simona Daniele.
• Revista científica: Journal of Functional Biomaterials.
• Ano de publicação:
• DOI:3390/jfb14020059.

2. Contexto científico

Nos últimos anos, a implantologia digital e as tecnologias de fabrico aditivo renovaram o interesse pelos implantes dentários subperiosteais. Estes dispositivos representam uma alternativa terapêutica para pacientes com atrofia maxilar ou mandibular severa, nos quais a colocação de implantes endósseos convencionais é limitada pela reduzida disponibilidade óssea. A possibilidade de desenvolver implantes personalizados através de fluxos de trabalho digitais CAD/CAM e da tecnologia de Selective Laser Melting (SLM) ampliou significativamente as possibilidades clínicas desta abordagem reabilitadora.

Ao contrário dos implantes endósseos convencionais, os implantes subperiosteais permanecem em contacto direto não apenas com o osso, mas também com os tecidos moles peri-implantares. Consequentemente, o sucesso biológico deste tipo de reabilitação depende não só da osteointegração, mas igualmente da integração adequada dos tecidos moles. Os fibroblastos gengivais desempenham um papel fundamental na cicatrização, na síntese da matriz extracelular e na formação de uma barreira conjuntiva estável em torno do implante. Embora existam diversos tratamentos de superfície para o titânio, continuam a existir poucos dados sobre a sua influência específica no comportamento dos fibroblastos associados aos implantes subperiosteais. Este estudo procura esclarecer precisamente esta questão.

3. Objetivo do estudo

O objetivo deste estudo foi avaliar se diferentes tratamentos de superfície do titânio influenciam a resposta biológica dos fibroblastos gengivais humanos. Para esse efeito, foram analisadas a viabilidade celular, a proliferação, a migração, a resposta inflamatória e a expressão de genes relacionados com a adesão celular e a organização da matriz extracelular. A finalidade foi identificar qual das superfícies testadas poderia proporcionar condições mais favoráveis para a integração dos tecidos moles em implantes dentários subperiosteais.

4. Metodologia

O trabalho foi desenvolvido como um estudo experimental in vitro. Os autores utilizaram uma linha celular imortalizada de fibroblastos gengivais humanos (CRL-4061), cultivada sobre cinco superfícies de titânio submetidas a diferentes tratamentos: uma superfície maquinada (Ti-1), uma superfície eletropolida (Ti-2), uma superfície jateada com areia e condicionada por ácido (Ti-3), uma superfície tratada com a tecnologia proprietária AlTiColor™ (Ti-4) e uma superfície anodizada (Ti-5).

Para caracterizar a resposta biológica das células, foram avaliados diversos parâmetros experimentais. Os investigadores analisaram a viabilidade e a proliferação celular, observaram a morfologia dos fibroblastos por microscopia, quantificaram a expressão dos genes da matriz extracelular através de RT-PCR, determinaram proteínas relacionadas com a adesão celular utilizando ensaios ELISA, mediram a libertação de endotelina-1 como marcador de resposta inflamatória e avaliaram a capacidade migratória celular através do scratch wound assay. Todos os ensaios foram realizados com réplicas independentes para garantir a robustez e a reprodutibilidade dos resultados.

5. Principais resultados

Os resultados experimentais demonstraram, em primeiro lugar, que nenhum dos cinco tratamentos de superfície do titânio apresentou efeitos citotóxicos sobre os fibroblastos gengivais. A viabilidade e a proliferação celular mantiveram-se em níveis comparáveis aos do grupo de controlo durante todo o período experimental, confirmando a elevada biocompatibilidade de todas as superfícies avaliadas. Da mesma forma, a libertação de endotelina-1, utilizada como marcador de ativação inflamatória, não apresentou diferenças estatisticamente significativas entre os diferentes grupos, indicando que nenhum dos tratamentos superficiais induziu uma resposta inflamatória mensurável nas condições experimentais do estudo.

As diferenças mais relevantes foram observadas nas funções celulares relacionadas com a organização da matriz extracelular e com a integração dos tecidos moles. Todas as superfícies de titânio estimularam, em maior ou menor grau, a expressão de genes envolvidos na adesão celular e na síntese da matriz extracelular, incluindo VCL (vinculina), FN (fibronectina), Col1A1 (colagénio tipo I alfa-1) e ITGB1 (integrina β1). As análises proteicas corroboraram estes resultados, evidenciando alterações em proteínas associadas às adesões focais, como a FAK (Focal Adhesion Kinase) e a N-caderina, demonstrando que a microtopografia da superfície influencia o comportamento biológico dos fibroblastos.

Os ensaios de migração celular (scratch wound assay) demonstraram que os fibroblastos foram capazes de proliferar e migrar sobre todas as superfícies testadas. Contudo, a eficiência deste processo variou consoante o tratamento superficial. De acordo com os autores, o desempenho biológico das superfícies pode ser ordenado da seguinte forma:

• Ti-3 – superfície jateada com areia e condicionada por ácido
• Ti-4 – superfície AlTiColor™
• Ti-5 – superfície anodizada
• Ti-2 – superfície eletropolida
• Ti-1 – superfície maquinada

Com base nestes resultados, os autores concluem que a superfície jateada com areia e condicionada por ácido (Ti-3) oferece as condições biológicas mais favoráveis para estimular funções dos fibroblastos relacionadas com a cicatrização inicial e a integração dos tecidos moles em torno dos implantes dentários subperiosteais. No entanto, esta conclusão limita-se ao modelo experimental in vitro utilizado no estudo.

6. Análise clínica

Este estudo contribui para um domínio da implantologia que tem recebido menos atenção do que a osteointegração: a interação entre as superfícies dos implantes e os tecidos moles peri-implantares. Nos implantes subperiosteais, esta interação assume uma importância particular, uma vez que estas estruturas permanecem em contacto direto com o periósteo e com o tecido conjuntivo gengival. Assim, a resposta biológica dos fibroblastos poderá desempenhar um papel determinante na formação de um selo conjuntivo estável e na qualidade da cicatrização peri-implantar.

Um dos resultados mais relevantes do estudo é a demonstração de que todas as superfícies de titânio avaliadas apresentam excelente biocompatibilidade, sem comprometer a viabilidade celular nem induzir uma resposta inflamatória significativa. Paralelamente, os autores mostram que a microestrutura superficial influencia processos biológicos essenciais, como a adesão, a diferenciação e a migração dos fibroblastos. Estes fenómenos representam etapas precoces fundamentais da cicatrização dos tecidos moles após a colocação do implante.

Do ponto de vista clínico, a resposta biológica superior observada na superfície jateada com areia e condicionada por ácido poderá ser relevante para o desenvolvimento de implantes subperiosteais personalizados produzidos através de tecnologias digitais. Contudo, estes resultados não demonstram uma superioridade clínica. O estudo não avaliou parâmetros como a taxa de sobrevivência dos implantes, a estabilidade dos tecidos peri-implantares, o sucesso protético, a ocorrência de complicações ou os resultados reportados pelos próprios pacientes.

Assim, os resultados devem ser interpretados como evidência biológica pré-clínica, que contribui para compreender melhor os mecanismos celulares envolvidos na interação entre o titânio e os tecidos moles. Estudos em modelos animais e ensaios clínicos prospetivos serão indispensáveis para determinar se as vantagens observadas ao nível celular se traduzem efetivamente numa melhor cicatrização, maior estabilidade peri-implantar e melhores resultados clínicos a longo prazo em pacientes reabilitados com implantes subperiosteais personalizados.

7. Aplicações clínicas

Os resultados deste estudo são particularmente relevantes para o desenvolvimento e a otimização de implantes dentários subperiosteais personalizados, concebidos através de fluxos de trabalho digitais CAD/CAM e produzidos por tecnologias de fabrico aditivo. Em doentes com atrofia maxilar ou mandibular severa, nos quais as abordagens implantológicas convencionais apresentam limitações significativas, a seleção do tratamento de superfície do titânio poderá representar um fator adicional para favorecer a integração biológica dos tecidos moles peri-implantares.

O estudo assume especial importância no contexto dos implantes fabricados por Selective Laser Melting (SLM), uma tecnologia que permite personalizar não apenas a geometria do implante, mas também as suas características superficiais. Neste enquadramento, a escolha de um tratamento de superfície adequado poderá favorecer a adesão dos fibroblastos e contribuir para uma cicatrização mais eficiente dos tecidos conjuntivos durante as fases iniciais da integração peri-implantar.

Contudo, os resultados obtidos não permitem formular recomendações clínicas específicas relativamente a um determinado sistema de implantes ou protocolo cirúrgico. O estudo limita-se à avaliação de respostas celulares em condições laboratoriais controladas e não fornece dados sobre sobrevivência dos implantes, estabilidade dos tecidos peri-implantares, complicações biológicas ou protéticas, nem resultados reportados pelos doentes.

8. Nível de evidência, limitações e transparência

Este trabalho corresponde a um estudo experimental in vitro, representando, por isso, evidência pré-clínica. O seu principal contributo consiste em aprofundar o conhecimento sobre os efeitos biológicos de diferentes tratamentos de superfície do titânio no comportamento dos fibroblastos gengivais, sem avaliar diretamente a eficácia clínica dos implantes subperiosteais.

A interpretação dos resultados deve considerar várias limitações. Os ensaios foram realizados utilizando uma linha celular imortalizada de fibroblastos gengivais humanos num ambiente laboratorial altamente controlado. Este modelo experimental não reproduz a complexidade do meio clínico, onde intervêm fatores como a resposta imunitária, o microbioma oral, a vascularização, as cargas funcionais e a variabilidade biológica entre doentes. Além disso, o estudo não inclui modelos animais nem ensaios clínicos prospetivos, não permitindo tirar conclusões sobre a sobrevivência dos implantes ou o seu comportamento clínico a longo prazo.

Relativamente à transparência, os autores referem que os discos de titânio foram fornecidos pela NewAncorvis Srl., enquanto os tratamentos de superfície foram realizados pela Al Ti Color Srl., de acordo com os respetivos processos de fabrico. Com base nas informações disponibilizadas no artigo, não é declarado qualquer conflito de interesses explícito relacionado com estas empresas.

9. Pontos-chave do estudo

• Tipo de estudo: estudo experimental in vitro.
• Nível de evidência: investigação pré-clínica laboratorial.
• Modelo experimental: fibroblastos gengivais humanos imortalizados (linha celular CRL-4061).
• Número de doentes: não aplicável.
• Número de implantes: não aplicável.
• Período de avaliação: análises biológicas realizadas até 72 horas de cultura celular.
• Objetivo principal: avaliar o efeito de cinco tratamentos de superfície do titânio na viabilidade, proliferação, migração, resposta inflamatória e expressão de genes relacionados com a matriz extracelular.
• Principal resultado: todas as superfícies apresentaram elevada biocompatibilidade, enquanto a superfície jateada com areia e condicionada por ácido (Ti-3) produziu a resposta biológica mais favorável nos fibroblastos gengivais.
• Conclusão científica: entre as superfícies avaliadas, a Ti-3 foi a que promoveu de forma mais eficaz os processos celulares relacionados com a integração precoce dos tecidos moles, dentro das limitações inerentes a um estudo in vitro.
• Principais limitações: desenho pré-clínico, ausência de validação clínica e inexistência de dados de seguimento a longo prazo.

10. Impacto científico

Este estudo representa um contributo importante para a investigação em biomateriais aplicados à implantologia, ao centrar-se na interação entre as superfícies de titânio e os tecidos moles peri-implantares. Enquanto grande parte da investigação implantológica tem privilegiado a osteointegração, este trabalho destaca a importância dos fibroblastos gengivais na cicatrização inicial, na organização da matriz extracelular e na formação de uma interface conjuntiva estável em torno dos implantes subperiosteais.

Um dos principais pontos fortes do estudo é a comparação padronizada de cinco tratamentos de superfície do titânio sob condições experimentais idênticas. Os resultados demonstram que, embora todas as superfícies apresentem excelente biocompatibilidade, diferenças na microtopografia superficial podem modular funções celulares essenciais relacionadas com a adesão, a migração e a organização da matriz extracelular. Estes dados contribuem para aprofundar o conhecimento dos mecanismos biológicos envolvidos na integração dos tecidos moles peri-implantares.

Numa perspetiva de investigação translacional, este trabalho estabelece uma base científica sólida para futuros estudos in vivo e ensaios clínicos prospetivos. Apenas este tipo de investigação permitirá determinar se as vantagens observadas ao nível celular poderão traduzir-se numa melhor cicatrização dos tecidos moles, numa maior estabilidade peri-implantar e em melhores resultados clínicos para doentes reabilitados com implantes subperiosteais personalizados.

11. Conclusão editorial

Este estudo pré-clínico demonstra que diferentes tratamentos de superfície do titânio podem influenciar processos biológicos fundamentais para a integração dos tecidos moles, sem comprometer a biocompatibilidade global do material. Entre as superfícies avaliadas, a superfície jateada com areia e condicionada por ácido (Ti-3) apresentou o comportamento biológico mais favorável, promovendo a adesão, a migração dos fibroblastos e a expressão de genes envolvidos na organização da matriz extracelular. Embora estes resultados não possam ser extrapolados diretamente para a prática clínica, fornecem uma base biológica robusta para o desenvolvimento de implantes subperiosteais de nova geração e reforçam a necessidade de estudos clínicos prospetivos que confirmem a sua relevância terapêutica a longo prazo.