Biocompatibilitatea implanturilor dentare subperiostale: modificări ale expresiei genelor implicate în osteogeneză la osteoblaste expuse la suprafețe de titan tratate prin metode diferite

Marco Roy, Elisa Chelucci, Alessandro Corti, Lorenzo Ceccarelli, Mauro Cerea, Barbara Dorocka-Bobkowska, Alfonso Pompella, Simona Daniele

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38921520/

Biocompatibilitatea implanturilor dentare subperiostale: modificări ale expresiei genelor implicate în osteogeneză la osteoblaste expuse la suprafețe de titan tratate prin metode diferite

1. Referință științifică

• Titlul studiului: Biocompatibilitatea implanturilor dentare subperiostale: modificări ale expresiei genelor implicate în osteogeneză la osteoblaste expuse la suprafețe de titan tratate prin metode diferite
• Autori: Marco Roy, Elisa Chelucci, Alessandro Corti, Lorenzo Ceccarelli, Mauro Cerea, Barbara Dorocka-Bobkowska, Alfonso Pompella, Simona Daniele
• Revista științifică: Journal of Functional Biomaterials
• Anul publicării: 2024
• DOI: 10.3390/jfb15060146

2. Context științific

Reabilitarea implanto-protetică a pacienților cu atrofie severă a maxilarului sau mandibulei reprezintă una dintre cele mai dificile provocări din implantologia orală modernă. Implanturile endoosoase convenționale necesită un volum osos adecvat pentru a asigura stabilitatea și osteointegrarea pe termen lung, iar în cazurile de resorbție avansată sunt adesea necesare proceduri de augmentare osoasă.

Implanturile subperiostale oferă o alternativă terapeutică pentru pacienții cu disponibilitate osoasă limitată. Interesul pentru această soluție a crescut în ultimii ani datorită progreselor în imagistica tridimensională, planificarea digitală, tehnologiile CAD/CAM și fabricația aditivă prin imprimare 3D a titanului.

În acest context, proprietățile biologice ale suprafețelor implantare devin esențiale. Capacitatea titanului de a favoriza activitatea osteoblastelor și procesele asociate formării osoase poate influența integrarea biologică a implanturilor și succesul reabilitării implantare în cazurile complexe de atrofie osoasă.

3. Obiectivul studiului

Scopul principal al cercetării a fost evaluarea biocompatibilității a cinci tipuri diferite de suprafețe din titan utilizate în fabricarea implanturilor dentare subperiostale moderne.

Autorii au urmărit să determine dacă aceste tratamente de suprafață pot stimula diferențierea osteoblastică, mineralizarea și expresia unor gene și proteine implicate în osteogeneză, fără a afecta viabilitatea celulară.

4. Metodologie

Studiul este o cercetare preclinică in vitro realizată pe o linie primară de osteoblaste umane.

Au fost analizate discuri din aliaj de titan TiAl6V4 (gradul 5), tratate prin cinci proceduri diferite:

• Suprafață prelucrată mecanic (raw machined);
• Suprafață electropolizată cu amestec acid;
• Suprafață sablată și atacată acid;
• Suprafață AlTiColor™;
• Suprafață anodizată.

Osteoblastele au fost cultivate pe aceste suprafețe, iar cercetătorii au evaluat:

• viabilitatea celulară;
• gradul de mineralizare prin testul Alizarin Red;
• expresia genelor RUNX2, osteocalcină (OST), osterix (OSX) și fosfatază alcalină (ALP);
• expresia proteinelor FAK, N-cadherină, β-catenină și osteocalcină;
• eliberarea osteoprotegerinei (OPG).

Majoritatea analizelor privind osteogeneza au fost efectuate după șapte zile de cultură celulară.

5. Rezultate principale

Toate suprafețele de titan investigate au demonstrat o bună compatibilitate biologică cu osteoblastele umane.

Nu au fost observate diferențe semnificative în ceea ce privește viabilitatea celulară între grupurile experimentale și grupul de control, sugerând lipsa unui efect citotoxic asociat tratamentelor de suprafață evaluate.

Analizele de mineralizare au evidențiat o depunere crescută de calciu pe toate suprafețele de titan comparativ cu martorul. Cele mai favorabile rezultate au fost observate pentru suprafețele Ti-1, Ti-4 și Ti-5, suprafața anodizată (Ti-5) prezentând cel mai ridicat potențial de stimulare a mineralizării.

Expresia unor markeri esențiali ai osteogenezei, precum RUNX2, osteocalcina și osterix, a fost crescută pe anumite suprafețe, sugerând activarea proceselor de diferențiere și maturare osteoblastică.

La nivel proteic, s-au observat creșteri ale expresiei N-cadherinei, β-cateninei și osteocalcinei. De asemenea, toate suprafețele au stimulat eliberarea osteoprotegerinei comparativ cu grupul de control.

6. Analiză clinică

Rezultatele studiului oferă informații relevante privind comportamentul biologic al suprafețelor din titan utilizate în implanturile subperiostale personalizate. Aceste dispozitive sunt din nou luate în considerare în tratamentul pacienților cu atrofie osoasă severă, datorită posibilității de a evita proceduri complexe de reconstrucție osoasă.

Creșterea expresiei markerilor RUNX2, osterix și osteocalcină indică faptul că suprafețele investigate pot susține procesele biologice implicate în formarea osului nou. În plus, nivelurile crescute de osteoprotegerină sugerează un potențial efect favorabil asupra echilibrului remodelării osoase.

Din perspectivă clinică, aceste observații sunt importante deoarece osteointegrarea și stabilitatea biologică reprezintă elemente esențiale pentru succesul implanturilor dentare. Totuși, trebuie subliniat faptul că studiul a fost realizat exclusiv în condiții de laborator și nu include evaluări clinice pe pacienți.

Prin urmare, rezultatele nu permit formularea unor concluzii privind rata de supraviețuire a implanturilor, complicațiile biologice sau performanța clinică pe termen lung. Ele trebuie interpretate ca dovezi biologice preliminare care susțin potențialul acestor suprafețe în implantologia modernă.

7. Aplicații clinice

Datele prezentate pot fi relevante în următoarele situații clinice:

• Atrofie severă a maxilarului sau mandibulei;
• Reabilitarea pacienților edentați total;
• Cazuri în care augmentarea osoasă este dificilă sau contraindicată;
• Implanturi subperiostale personalizate;
• Planificare digitală în implantologie;
• Fluxuri de lucru CAD/CAM;
• Fabricarea aditivă a structurilor implantare din titan;
• Reabilitări implanto-protetice complexe.

Deși rezultatele sunt promițătoare din punct de vedere biologic, aplicabilitatea lor clinică necesită confirmare prin studii clinice suplimentare.

8. Nivel de evidență, limitări și transparență

Această publicație reprezintă un studiu preclinic in vitro, ceea ce corespunde unui nivel de evidență limitat comparativ cu studiile clinice prospective sau cu revizuirile sistematice.

Printre limitările identificate se numără:

• absența datelor clinice la pacienți;
• perioada scurtă de observație;
• lipsa evaluărilor pe termen lung;
• imposibilitatea extrapolării directe a rezultatelor la performanța clinică a implanturilor.

În ceea ce privește transparența, autorii declară că studiul a fost finanțat de compania Eaglegrid Srl. De asemenea, Marco Roy și Mauro Cerea sunt menționați ca consultanți clinici ai aceleiași companii. Aceste informații trebuie luate în considerare în interpretarea critică a rezultatelor.

9. Puncte-cheie ale studiului

• Tipul studiului: Studiu preclinic in vitro
• Nivel de evidență: Preclinic
• Populația analizată: Linie primară de osteoblaste umane
• Număr de pacienți sau implanturi: Nu se aplică
• Durata urmăririi: Până la 7 zile, în funcție de analiza efectuată
• Criteriul principal evaluat: Expresia markerilor implicați în osteogeneză și mineralizare
• Rezultatul principal: Toate suprafețele de titan au stimulat procese asociate formării osoase fără a afecta viabilitatea celulară
• Concluzia științifică: Suprafețele evaluate prezintă o bună biocompatibilitate și favorizează activitatea osteoblastică
• Limitări principale: Model in vitro, lipsa datelor clinice și perioadă limitată de observație

10. Impact științific

Acest studiu contribuie la consolidarea bazei științifice privind utilizarea implanturilor subperiostale moderne fabricate prin tehnologii digitale și procese de imprimare 3D metalică.

Un aspect important al cercetării este compararea directă a mai multor tratamente de suprafață utilizate în prezent în producția implanturilor personalizate. Rezultatele arată că toate suprafețele analizate sunt capabile să stimuleze mecanisme biologice asociate osteogenezei și funcției osteoblastelor.

Observația conform căreia suprafața anodizată a generat frecvent cele mai favorabile răspunsuri biologice oferă o direcție interesantă pentru cercetări viitoare privind optimizarea suprafețelor implantare.

În ansamblu, lucrarea susține necesitatea dezvoltării unor studii clinice suplimentare care să evalueze comportamentul pe termen lung al implanturilor subperiostale la pacienții cu atrofie osoasă severă.

11. Concluzie editorială

Acest studiu preclinic demonstrează că diferitele tratamente aplicate suprafețelor de titan pot susține activitatea osteoblastelor și pot stimula expresia markerilor implicați în formarea țesutului osos. Suprafața anodizată a prezentat rezultate deosebit de favorabile în mai mulți parametri analizați, deși toate suprafețele evaluate au evidențiat caracteristici biologice pozitive. Cu toate acestea, rezultatele trebuie interpretate cu prudență, deoarece provin exclusiv din experimente de laborator. Confirmarea relevanței lor clinice necesită studii prospective și evaluări pe termen lung în practica implantologică.