Biocompatibilitatea implanturilor dentare subperiostale: efectele diferitelor tratamente ale suprafeței titanului asupra expresiei genelor asociate matricei extracelulare în fibroblastele gingivale

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/

Biocompatibilitatea implanturilor dentare subperiostale: efectele diferitelor tratamente ale suprafeței titanului asupra expresiei genelor asociate matricei extracelulare în fibroblastele gingivale

1. Referință bibliografică

• Titlul original: Biocompatibility of Subperiosteal Dental Implants: Effects of Differently Treated Titanium Surfaces on the Expression of ECM-Related Genes in Gingival Fibroblasts
• Autori: Marco Roy, Alessandro Corti, Silvia Dominici, Alfonso Pompella, Mauro Cerea, Elisa Chelucci, Barbara Dorocka-Bobkowska și Simona Daniele.
• Revista: Journal of Functional Biomaterials.
• Anul publicării:
• DOI:3390/jfb14020059.

2. Context științific

Progresele din ultimii ani în implantologia digitală și în tehnologiile de fabricație aditivă au readus în atenție implanturile dentare subperiostale ca opțiune terapeutică pentru pacienții cu atrofii severe ale maxilarului sau mandibulei. În situațiile în care volumul osos este insuficient pentru inserarea implanturilor endoosoase convenționale, implanturile subperiostale personalizate, proiectate prin tehnologii CAD/CAM și fabricate prin Selective Laser Melting (SLM), reprezintă o alternativă modernă și minim invazivă.

Spre deosebire de implanturile endoosoase, implanturile subperiostale se află într-un contact extins cu țesuturile moi periimplantare. Prin urmare, succesul biologic al acestor dispozitive depinde nu doar de integrarea cu osul, ci și de formarea unei interfețe stabile cu țesutul conjunctiv gingival. Fibroblastele gingivale joacă un rol esențial în vindecarea plăgii, sinteza matricei extracelulare și organizarea atașamentului țesuturilor moi. Cu toate acestea, există puține date privind modul în care diferitele tratamente ale suprafeței titanului influențează comportamentul acestor celule în cazul implanturilor subperiostale. Studiul analizat urmărește să completeze această lacună de cunoaștere.

3. Obiectivul studiului

Scopul studiului a fost evaluarea influenței diferitelor tratamente aplicate suprafeței titanului asupra răspunsului biologic al fibroblastelor gingivale umane. Autorii au analizat viabilitatea și proliferarea celulară, migrarea fibroblastelor, răspunsul inflamator și expresia genelor implicate în adeziunea celulară și organizarea matricei extracelulare, pentru a identifica tratamentul de suprafață care ar putea favoriza integrarea țesuturilor moi în jurul implanturilor dentare subperiostale.

4. Metodologie

Studiul este un studiu experimental in vitro. Cercetătorii au utilizat o linie celulară imortalizată de fibroblaste gingivale umane (CRL-4061), cultivată pe cinci tipuri diferite de suprafețe din titan: suprafață prelucrată mecanic (Ti-1), electropolizată (Ti-2), sablată și atacată acid (Ti-3), tratată prin tehnologia AlTiColor™ (Ti-4) și anodizată (Ti-5).

Pentru evaluarea răspunsului biologic au fost analizate mai multe criterii experimentale. Viabilitatea și proliferarea celulară au fost determinate prin teste specifice de cultură celulară, morfologia fibroblastelor a fost examinată microscopic, expresia genelor asociate matricei extracelulare a fost cuantificată prin RT-PCR, nivelurile proteinelor implicate în adeziunea celulară au fost evaluate prin teste ELISA, eliberarea endotelinei-1 a fost utilizată ca marker al răspunsului inflamator, iar capacitatea de migrare celulară a fost analizată prin testul scratch wound assay. Toate experimentele au fost efectuate în replici independente pentru a asigura reproductibilitatea rezultatelor.

5. Rezultatele principale

Rezultatele studiului au demonstrat că niciunul dintre cele cinci tipuri de suprafețe din titan evaluate nu a prezentat efecte citotoxice asupra fibroblastelor gingivale. Viabilitatea și proliferarea celulară au rămas comparabile cu cele observate în grupul de control pe întreaga durată a experimentului, confirmând biocompatibilitatea ridicată a tuturor suprafețelor investigate. De asemenea, eliberarea endotelinei-1, utilizată ca marker al activării inflamatorii, nu a evidențiat diferențe semnificative statistic între diferitele tratamente de suprafață, sugerând că niciunul dintre acestea nu a indus un răspuns proinflamator detectabil în condițiile experimentale utilizate.

Diferențele cele mai importante au fost observate în procesele biologice implicate în adeziunea celulară și organizarea matricei extracelulare. Toate suprafețele din titan au stimulat, în grade diferite, expresia genelor asociate acestor mecanisme, inclusiv VCL (vinculină), FN (fibronectină), Col1A1 (colagen de tip I alfa-1) și ITGB1 (integrină β1). Analizele proteinelor au confirmat modificări ale expresiei unor molecule implicate în adeziunea celulară, precum FAK (Focal Adhesion Kinase) și N-cadherina, ceea ce indică faptul că microtopografia suprafeței titanului poate influența comportamentul biologic al fibroblastelor gingivale.

Testul de migrare celulară (scratch wound assay) a arătat că fibroblastele au fost capabile să prolifereze și să migreze pe toate suprafețele analizate. Totuși, eficiența acestui proces a variat în funcție de tratamentul aplicat suprafeței. Pe baza rezultatelor obținute, autorii au stabilit următoarea ierarhie a performanței biologice:

• Ti-3 – suprafață sablată și atacată acid
• Ti-4 – suprafață AlTiColor™
• Ti-5 – suprafață anodizată
• Ti-2 – suprafață electropolizată
• Ti-1 – suprafață prelucrată mecanic

Autorii concluzionează că suprafața sablată și atacată acid (Ti-3) a oferit cele mai favorabile condiții pentru stimularea funcțiilor fibroblastelor implicate în vindecarea precoce și integrarea țesuturilor moi din jurul implanturilor dentare subperiostale. Această concluzie se bazează exclusiv pe rezultatele obținute în cadrul modelului in vitro utilizat.

6. Analiză clinică

Acest studiu evidențiază un aspect al implantologiei care a fost investigat mai puțin decât osteointegrarea, și anume interacțiunea dintre suprafața implantului și țesuturile moi periimplantare. În cazul implanturilor subperiostale, această interacțiune este deosebit de importantă deoarece structura implantului se află în contact direct cu periostul și cu țesutul conjunctiv gingival. Răspunsul biologic al fibroblastelor poate influența formarea unei bariere conjunctive stabile și succesul proceselor inițiale de vindecare.

Unul dintre cele mai importante rezultate ale cercetării este confirmarea faptului că toate suprafețele investigate prezintă o biocompatibilitate ridicată, fără efecte negative asupra viabilității celulare și fără inducerea unei reacții inflamatorii semnificative. În același timp, studiul demonstrează că microstructura suprafeței titanului poate influența procese biologice fundamentale precum adeziunea, migrarea și diferențierea fibroblastelor. Aceste mecanisme reprezintă etape esențiale ale vindecării țesuturilor moi și pot contribui la stabilitatea interfeței biologice dintre implant și țesuturile periimplantare.

Din perspectivă clinică, răspunsul biologic superior observat pentru suprafața sablată și atacată acid sugerează că anumite tratamente de suprafață ar putea îmbunătăți integrarea țesuturilor moi în cazul implanturilor subperiostale personalizate. Totuși, aceste rezultate nu trebuie interpretate ca dovadă a unei superiorități clinice. Studiul nu a evaluat supraviețuirea implanturilor, stabilitatea țesuturilor periimplantare, succesul restaurărilor protetice, apariția complicațiilor sau rezultatele raportate de pacienți.

Prin urmare, datele prezentate trebuie considerate dovezi biologice preclinice, care contribuie la înțelegerea mecanismelor celulare implicate în interacțiunea dintre titan și țesuturile moi. Sunt necesare studii in vivo, precum și studii clinice prospective bine concepute, pentru a determina dacă avantajele observate la nivel celular se traduc într-o vindecare mai eficientă, o integrare mai stabilă a țesuturilor moi și rezultate clinice superioare pe termen lung la pacienții tratați cu implanturi subperiostale personalizate.

7. Aplicații clinice

Rezultatele acestui studiu sunt relevante în special pentru dezvoltarea și optimizarea implanturilor dentare subperiostale personalizate, proiectate prin tehnologii digitale CAD/CAM și fabricate prin procese de fabricație aditivă. La pacienții cu atrofii severe ale maxilarului sau mandibulei, la care inserarea implanturilor endoosoase convenționale este dificilă sau imposibilă, alegerea unui tratament adecvat al suprafeței titanului poate reprezenta un factor favorabil pentru integrarea biologică a țesuturilor moi periimplantare.

Studiul este deosebit de important pentru implanturile realizate prin tehnologia Selective Laser Melting (SLM). Această metodă permite nu doar personalizarea geometriei implantului în funcție de anatomia pacientului, ci și optimizarea proprietăților suprafeței acestuia. Conform rezultatelor obținute, anumite tratamente de suprafață pot favoriza adeziunea fibroblastelor și pot susține etapele inițiale ale vindecării țesuturilor moi din jurul implantului.

Cu toate acestea, rezultatele nu permit formularea unor recomandări clinice specifice privind alegerea unui anumit sistem implantar sau a unei tehnici chirurgicale. Cercetarea s-a limitat la analiza răspunsului celular în condiții experimentale controlate și nu a evaluat supraviețuirea implanturilor, stabilitatea țesuturilor periimplantare, complicațiile biologice sau protetice și nici rezultatele raportate de pacienți.

8. Nivelul dovezilor, limitări și transparență

Această publicație reprezintă un studiu experimental in vitro, oferind astfel dovezi preclinice. Principala sa contribuție constă în aprofundarea cunoștințelor privind influența diferitelor tratamente ale suprafeței titanului asupra comportamentului biologic al fibroblastelor gingivale. Studiul nu evaluează însă performanța clinică a implanturilor dentare subperiostale.

Interpretarea rezultatelor trebuie realizată ținând cont de mai multe limitări. Experimentele au fost efectuate utilizând o linie celulară imortalizată de fibroblaste gingivale umane, în condiții strict controlate de laborator. Acest model nu reproduce complexitatea mediului clinic, unde procesele de vindecare sunt influențate de răspunsul imun, microbiota orală, vascularizație, solicitările mecanice și variabilitatea biologică individuală a pacienților. În plus, studiul nu include experimente pe animale, evaluări clinice sau monitorizare pe termen lung, ceea ce împiedică formularea unor concluzii privind eficacitatea clinică și durabilitatea implanturilor subperiostale.

În ceea ce privește transparența, autorii precizează că discurile de titan au fost furnizate de NewAncorvis Srl., iar tratamentele de suprafață au fost realizate de Al Ti Color Srl., conform procedurilor tehnologice proprii ale acestor companii. Pe baza informațiilor prezentate în articol, nu este declarat niciun conflict de interese explicit legat de participarea acestor societăți.

9. Aspecte esențiale ale studiului

• Tipul studiului: studiu experimental in vitro.
• Nivelul dovezilor: cercetare preclinică de laborator.
• Model experimental: fibroblaste gingivale umane imortalizate (linia celulară CRL-4061).
• Număr de pacienți: nu este aplicabil.
• Număr de implanturi: nu este aplicabil.
• Perioada de observație: evaluări biologice efectuate pe parcursul a până la 72 de ore de cultură celulară.
• Obiectiv principal: evaluarea efectelor a cinci tratamente diferite ale suprafeței titanului asupra viabilității, proliferării, migrării, răspunsului inflamator și expresiei genelor implicate în organizarea matricei extracelulare.
• Rezultatul principal: toate suprafețele investigate au demonstrat o biocompatibilitate ridicată, iar suprafața sablată și atacată acid (Ti-3) a determinat cel mai favorabil răspuns biologic al fibroblastelor.
• Concluzia autorilor: dintre suprafețele analizate, Ti-3 a stimulat cel mai eficient procesele celulare implicate în integrarea precoce a țesuturilor moi. Această concluzie este valabilă exclusiv în contextul modelului in vitro.
• Principalele limitări: caracter preclinic, absența validării clinice și lipsa datelor privind rezultatele pe termen lung.

10. Impactul științific

Acest studiu contribuie semnificativ la cercetarea biomaterialelor utilizate în implantologia orală prin analiza interacțiunii dintre suprafețele din titan și țesuturile moi periimplantare. În timp ce majoritatea studiilor din implantologie sunt orientate în principal către osteointegrare, această lucrare evidențiază rolul esențial al fibroblastelor gingivale în vindecarea precoce, organizarea matricei extracelulare și formarea unei conexiuni stabile între țesutul conjunctiv și implanturile subperiostale.

Un punct forte al cercetării îl reprezintă comparația standardizată a cinci tratamente diferite ale suprafeței titanului în condiții experimentale identice. Rezultatele demonstrează că, deși toate suprafețele prezintă o biocompatibilitate ridicată, diferențele de microtopografie pot influența funcții celulare fundamentale precum adeziunea, migrarea și organizarea matricei extracelulare. Aceste observații oferă informații noi privind mecanismele biologice implicate în integrarea țesuturilor moi în jurul implanturilor.

Din perspectiva cercetării translaționale, studiul constituie o bază solidă pentru viitoare cercetări in vivo și pentru studii clinice prospective. Numai astfel de investigații vor putea demonstra dacă avantajele observate la nivel celular se traduc într-o vindecare mai rapidă, o integrare mai stabilă a țesuturilor moi și rezultate clinice superioare pe termen lung la pacienții tratați cu implanturi subperiostale personalizate.

11. Concluzie editorială

Acest studiu preclinic demonstrează că diferitele tratamente aplicate suprafeței titanului pot influența procesele biologice esențiale implicate în integrarea țesuturilor moi, fără a compromite biocompatibilitatea generală a materialului. Dintre toate suprafețele evaluate, suprafața sablată și atacată acid (Ti-3) a prezentat cele mai favorabile efecte asupra adeziunii și migrării fibroblastelor, precum și asupra expresiei genelor implicate în organizarea matricei extracelulare. Deși aceste rezultate nu pot fi extrapolate direct în practica clinică, ele oferă o bază biologică solidă pentru dezvoltarea noilor generații de implanturi dentare subperiostale și justifică realizarea unor studii clinice prospective riguroase pentru confirmarea beneficiilor terapeutice pe termen lung.