Novo tratamento de superfície em Ti6Al4V para implantes dentários subperiosteais (Parte II): deposição da matriz extracelular e expressão de marcadores osteogénicos

Valentina Schiavoni, Lucia Memé, Giovanni Tossetta, Daniela Marzioni, Fabrizio Bambini, Andrea Frontini, Chiara Santoni, Paolo Moretti, Arianna Vignini, Roberto Campagna, Eleonora Salvolini.

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42073689/

Novo tratamento de superfície em Ti6Al4V para implantes dentários subperiosteais (Parte II): deposição da matriz extracelular e expressão de marcadores osteogénicos

1. Referência científica

• Título do estudo: Novel Ti6Al4V Surface Treatment for Subperiosteal Dental Implants (Part II): Matrix Deposition and Osteogenic Markers
• Autores: Valentina Schiavoni, Lucia Memé, Giovanni Tossetta, Daniela Marzioni, Fabrizio Bambini, Andrea Frontini, Chiara Santoni, Paolo Moretti, Arianna Vignini, Roberto Campagna, Eleonora Salvolini
• Revista científica: Materials
• Ano de publicação: 2026
• DOI: 10.3390/ma19081522

2. Contexto científico

Os implantes dentários subperiosteais personalizados voltaram a despertar interesse na implantologia moderna graças ao desenvolvimento da imagiologia tridimensional, do planeamento digital e das tecnologias de fabrico aditivo. Estas inovações permitem produzir estruturas em titânio adaptadas à anatomia específica de cada doente, constituindo uma alternativa terapêutica em situações de atrofia óssea severa nas quais a colocação de implantes endósseos convencionais poderá exigir procedimentos regenerativos extensos.

Paralelamente aos avanços no desenho dos implantes, a investigação tem vindo a concentrar-se na otimização das superfícies de titânio. A qualidade da interface entre o implante e o osso depende não apenas da estabilidade mecânica, mas também da resposta biológica desencadeada pelas células osteoblásticas. Embora numerosos estudos tenham demonstrado benefícios das modificações superficiais na adesão e proliferação celular, continuam a existir poucos dados relativamente aos acontecimentos biológicos mais tardios, como a organização da matriz extracelular e a sua mineralização.

Este estudo representa a continuação de um trabalho anterior da mesma equipa de investigação, que havia demonstrado uma resposta osteoblástica inicial favorável após a aplicação de um novo tratamento superficial em Ti6Al4V. Nesta segunda parte, os autores aprofundam a análise, avaliando se essa superfície também favorece as fases avançadas da diferenciação osteogénica, fundamentais para o estabelecimento de uma interface osso-implante estável.

3. Objetivo do estudo

O principal objetivo deste trabalho foi determinar se um tratamento superficial inovador aplicado à liga Ti6Al4V, desenvolvido para implantes dentários subperiosteais personalizados, é capaz de promover não apenas a resposta celular inicial, mas também as fases mais avançadas da maturação osteoblástica.

Para esse efeito, os investigadores analisaram a formação e organização da matriz extracelular, a deposição de estruturas mineralizadas e a expressão de três proteínas fundamentais para a diferenciação osteogénica — COL1A1, SPARC e DMP1 — procurando obter uma caracterização biológica mais abrangente desta nova superfície implantária.

4. Metodologia

Este trabalho corresponde a um estudo pré-clínico in vitro, realizado utilizando a linha celular humana de osteoblastos MG-63.

As células foram cultivadas diretamente sobre discos de liga Ti6Al4V (grau 5), submetidos a cinco tratamentos superficiais distintos: superfície sem tratamento (CTRL), polimento por eletroerosão (EE), combinação de ataque ácido e jateamento com partículas abrasivas (ES), anodização colorida (CA) e um tratamento superficial proprietário denominado ATcs, desenvolvido especificamente para implantes subperiosteais.

A resposta biológica foi avaliada através de várias metodologias complementares:

• Microscopia de Força Atómica (AFM) para caracterização da rugosidade superficial;
• Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM) associada à Espectroscopia de Raios X por Dispersão de Energia (EDS) para análise da morfologia celular e dos depósitos mineralizados;
• Western blot para quantificação da expressão das proteínas DMP1, COL1A1 e SPARC;
• Imunofluorescência e microscopia confocal para avaliação da localização intracelular da proteína DMP1.

As experiências foram conduzidas segundo um protocolo cego relativamente aos tratamentos superficiais. Sendo um estudo exclusivamente laboratorial, não envolveu doentes, implantes colocados clinicamente nem períodos de acompanhamento clínico.

5. Principais resultados

Todas as superfícies de Ti6Al4V avaliadas demonstraram boa biocompatibilidade, permitindo a adesão e a manutenção da viabilidade das células MG-63. No entanto, observaram-se diferenças claras na resposta biológica em função do tratamento superficial aplicado.

Entre todos os grupos experimentais, a superfície ATcs apresentou o perfil osteogénico mais distinto. A microscopia eletrónica de varrimento revelou uma camada contínua de células achatadas e de morfologia poligonal, intimamente aderidas ao substrato de titânio. Este padrão morfológico é geralmente associado a uma adesão celular mais eficaz e a um estádio mais avançado de diferenciação osteoblástica. Além disso, foram identificadas estruturas mineralizadas no ambiente pericelular. A análise por EDS confirmou que esses depósitos eram ricos em cálcio e fósforo, apresentando uma relação Ca/P compatível com a hidroxiapatite, o que sugere um processo ativo de mineralização da matriz extracelular e não uma simples precipitação de sais minerais.

As análises de expressão proteica reforçaram estes resultados. A expressão de DMP1, considerada um marcador das fases tardias da diferenciação osteogénica, foi superior nas superfícies ES, ATcs e CA em comparação com o grupo controlo. Em contrapartida, COL1A1 e SPARC, proteínas mais associadas às fases iniciais da deposição e remodelação da matriz extracelular, apresentaram níveis relativamente inferiores na superfície ATcs. Segundo os autores, este padrão coordenado de expressão é compatível com a transição entre uma fase inicial de produção da matriz e um estádio mais avançado de maturação e mineralização óssea.

As observações obtidas por imunofluorescência e microscopia confocal confirmaram igualmente uma intensa localização citoplasmática da proteína DMP1 nas células cultivadas sobre a superfície ATcs, enquanto nas superfícies CTRL e EE o sinal foi bastante menos evidente. Considerando em conjunto os resultados morfológicos, bioquímicos e composicionais, os autores concluem que o tratamento superficial ATcs parece favorecer um fenótipo osteoblástico orientado para uma maturação mais avançada da matriz extracelular e para a sua mineralização. Contudo, salientam que estas conclusões resultam exclusivamente de um modelo in vitro e necessitam de validação através de estudos in vivo antes de qualquer extrapolação para a prática clínica.

6. Análise clínica

Este estudo aprofunda o conhecimento sobre a influência das modificações superficiais do Ti6Al4V nos mecanismos biológicos responsáveis pela osteointegração dos implantes dentários subperiosteais. Em vez de se limitar à avaliação da adesão celular ou da proliferação inicial dos osteoblastos, os autores investigaram acontecimentos biológicos mais tardios, diretamente relacionados com a maturação da matriz extracelular e com a formação de tecido ósseo mineralizado.

Os resultados sugerem que a superfície ATcs promove um ambiente biológico favorável à progressão da diferenciação osteoblástica. O aumento da expressão de DMP1, associado à presença de depósitos ricos em cálcio e fósforo e a uma matriz extracelular mais organizada, indica que as células atingem um estádio funcional mais avançado da osteogénese. Em contrapartida, a redução da expressão de COL1A1 e SPARC não deve ser interpretada como uma menor atividade biológica. Estas proteínas encontram-se normalmente mais associadas às fases precoces da síntese e remodelação da matriz, sendo expectável a diminuição da sua expressão à medida que ocorre a mineralização.

Do ponto de vista da implantologia, estes resultados assumem particular interesse para os implantes subperiosteais personalizados. Ao contrário dos implantes endósseos convencionais, estes dispositivos dependem sobretudo da qualidade da integração biológica na superfície do osso cortical. Assim, uma superfície capaz de favorecer a maturação da matriz extracelular poderá, teoricamente, contribuir para uma interface osso-implante mais estável.

Apesar destas observações promissoras, os autores sublinham que o estudo não fornece dados sobre sobrevivência implantar, estabilidade mecânica, comportamento sob carga funcional ou resultados clínicos em doentes. Acresce que a composição detalhada do tratamento superficial ATcs permanece confidencial por se tratar de uma tecnologia proprietária. Consequentemente, embora o trabalho apresente uma fundamentação biológica consistente, serão indispensáveis estudos in vivo, ensaios biomecânicos e investigações clínicas para determinar se os efeitos observados em laboratório se traduzem efetivamente em benefícios clínicos.

7. Aplicações clínicas

Os resultados deste estudo são particularmente relevantes para o desenvolvimento de implantes dentários subperiosteais personalizados fabricados em liga Ti6Al4V através de fluxos de trabalho digitais que integram imagiologia CBCT, planeamento assistido por computador e fabrico aditivo.

Caso futuras investigações in vivo confirmem as respostas biológicas observadas neste modelo experimental, o tratamento superficial ATcs poderá contribuir para melhorar a qualidade da interface biológica entre o implante e o osso. Esta possibilidade assume especial interesse em doentes com atrofia óssea alveolar severa, nos quais os implantes subperiosteais constituem uma alternativa terapêutica quando a colocação de implantes endósseos convencionais implicaria procedimentos extensos de regeneração óssea.

O estudo reforça igualmente a importância da engenharia de superfícies em implantologia, sugerindo que a otimização das superfícies implantares não deve centrar-se apenas na adesão celular inicial, mas também na promoção da maturação da matriz extracelular e da sua mineralização, etapas essenciais para uma osteointegração eficaz.

Importa, contudo, salientar que esta investigação não demonstra melhorias na sobrevivência dos implantes, redução das complicações biológicas ou mecânicas, aceleração da cicatrização ou melhores resultados clínicos. As evidências apresentadas devem, por isso, ser interpretadas como um suporte biológico para futuras investigações e não como prova de eficácia clínica.

8. Nível de evidência, limitações e transparência

Esta publicação corresponde a um estudo pré-clínico in vitro, desenvolvido para investigar a resposta biológica de células osteoblasto-like sobre diferentes superfícies de Ti6Al4V. Embora este tipo de investigação seja essencial para compreender os mecanismos celulares envolvidos na osteointegração, o seu nível de evidência permanece limitado e não permite extrapolar diretamente os resultados para a prática clínica.

Um dos principais pontos fortes do estudo reside na utilização de várias técnicas analíticas complementares — AFM, SEM-EDS, Western blot e microscopia confocal — que produziram resultados consistentes e mutuamente corroborativos. Contudo, existem limitações importantes: o trabalho foi realizado exclusivamente em cultura celular, sem validação em modelos animais, sem ensaios biomecânicos e sem avaliação do comportamento dos implantes em condições fisiológicas ou durante um acompanhamento prolongado.

Os autores declaram não ter recebido financiamento externo e afirmam não existir qualquer conflito de interesses. Referem igualmente que determinados aspetos técnicos do tratamento superficial proprietário ATcs permanecem confidenciais por motivos de proteção industrial. Além disso, reconhecem explicitamente que serão necessários estudos in vivo antes de se poder atribuir significado clínico aos efeitos biológicos observados.

9. Pontos-chave do estudo

• Tipo de estudo: Estudo experimental pré-clínico in vitro.
• Nível de evidência: Baixo a moderado (investigação laboratorial).
• Modelo experimental: Linha celular humana osteoblasto-like MG-63.
• Número de doentes: Não aplicável.
• Número de implantes: Não aplicável.
• Período de observação: Cultura celular durante 72 horas para as principais análises biológicas.
• Material estudado: Discos de liga Ti6Al4V com cinco tratamentos superficiais distintos (CTRL, EE, ES, ATcs e CA).
• Desfecho principal: Avaliação da formação da matriz extracelular e da expressão dos marcadores osteogénicos DMP1, COL1A1 e SPARC.
• Principal resultado: A superfície ATcs apresentou um perfil biológico caracterizado por maior expressão de DMP1, organização da matriz extracelular e formação de depósitos mineralizados ricos em cálcio e fósforo, compatíveis com uma diferenciação osteogénica mais avançada.
• Conclusão científica: Os resultados sustentam o potencial biológico do tratamento superficial ATcs para favorecer as fases tardias da osteogénese em implantes subperiosteais personalizados, embora sem demonstrar ainda um benefício clínico.
• Principais limitações:
  • estudo exclusivamente in vitro;
  • ausência de modelos animais e de ensaios clínicos;
  • inexistência de avaliação biomecânica ou de acompanhamento a longo prazo;
  • composição do tratamento superficial proprietário não totalmente divulgada.

10. Impacto científico

Este estudo contribui para aprofundar o conhecimento sobre a influência das modificações superficiais das ligas de titânio nos processos biológicos responsáveis pela osteointegração dos implantes dentários subperiosteais. Ao contrário de muitas investigações centradas apenas na adesão celular ou na proliferação inicial dos osteoblastos, este trabalho analisa etapas mais avançadas da diferenciação osteogénica, proporcionando uma compreensão mais abrangente da maturação da matriz extracelular.

Outro aspeto relevante é a continuidade científica desta investigação. Após demonstrarem anteriormente que a superfície ATcs favorecia as fases iniciais da resposta osteoblástica, os autores apresentam agora novas evidências que sugerem que esta mesma superfície também promove acontecimentos biológicos associados à maturação e mineralização da matriz.

Embora os resultados tenham sido obtidos exclusivamente em laboratório, identificam a expressão de DMP1, a organização da matriz extracelular e a deposição de estruturas mineralizadas como indicadores biológicos consistentes de uma resposta osteogénica mais avançada. Estas observações constituem uma base sólida para futuras investigações translacionais destinadas a determinar se estes efeitos poderão traduzir-se numa melhoria da osteointegração e da estabilidade clínica dos implantes subperiosteais personalizados.

11. Conclusão editorial

Este estudo pré-clínico apresenta uma caracterização biológica detalhada de um tratamento superficial inovador aplicado a implantes dentários subperiosteais em Ti6Al4V. O aumento coordenado da expressão de DMP1, a melhor organização da matriz extracelular e a formação de depósitos mineralizados ricos em cálcio e fósforo sugerem que a superfície ATcs favorece fases mais avançadas da diferenciação osteoblástica para além da adesão celular inicial. Apesar destes resultados promissores, a sua interpretação deve permanecer prudente, uma vez que deriva exclusivamente de um modelo in vitro. Estudos in vivo e ensaios clínicos serão indispensáveis para determinar se estas vantagens biológicas se traduzem numa melhoria efetiva da osteointegração e da estabilidade a longo prazo dos implantes dentários subperiosteais.