Implant Tribune Italian Edition

10 Italian EditionAnno V n. 4 - Novembre 2011 Clinica & Ricerca Impianti Direct Laser Metal Forming (DLMF): dalla ricerca alle applicazioni cliniche Francesco Mangano*, Carlo Mangano**, Jamil Awad Shibli***, Rachel Lilian Sammons§, Gianpaolo Papaccio°, Aldo Macchi°°, Mario Raspanti°°°, Giovanna Iezzi*°, Adriano Piattelli**° *Libero professionista, Gravedona (Como) **Professore a contratto, Scienze dei biomateriali, Università dell’Insubria, Varese ***Professore associato, Dipartimento di Parodontologia e Implantologia, Direttore della Clinica Implantologica, Università di Guarulhos, San Paolo, Brasile §Professore associato, Dipartimento di Citologia, Università di Birmingham, Birmingham, Inghilterra °Cattedra di Istologia ed Embriologia, Seconda Università di Napoli, Napoli °°Cattedra di Materiali dentari, Direttore della Clinica odontoiatrica, Università dell’Insubria, Varese °°°Cattedra di Anatomia umana, Università dell’Insubria, Varese *°Ricercatrice, Università G. d’Annunzio, Chieti-Pescara **°Cattedra di Patologia orale, Università G. d’Annunzio, Chieti-Pescara Riassunto Sino ad oggi, gli impianti dentali sono stati convenzio- nalmente ottenuti attraverso fresatura-tornitura di barrette di titanio, con successiva appli- cazione di trattamenti o rive- stimenti superficiali, atti a promuovere ed accelerare l’in- tegrazione nella struttura ossea. Negli ultimi anni, tuttavia, sono stati fatti numerosi passi avan- ti nello sviluppo di tecniche di prototipazione rapida (rapid prototyping, RP), inclusa la fab- bricazione diretta tramite laser (Direct Laser Metal Forming, DLMF). La fabbricazione diret- ta tramite laser è una tecnica costruttiva nella quale un rag- gio laser è diretto su un letto di microparticelle di metallo, e programmato per fondere insie- me queste particelle, sulla base di un disegno tridimensionale computerizzato. La fusione di queste micro- particelle, strato dopo strato, permette la creazione di ogget- ti fisici dotati di caratteristiche geometriche predefinite. Attra- verso la tecnica di fabbricazione diretta tramite laser, è oggi pos- sibile produrre impianti den- tali in titanio direttamente da modelli tridimensionali compu- terizzati. Gli impianti TixOs® (Leader- Novaxa, Milano, Italia) sono i primi impianti al mondo otte- nuti attraverso tecnica di fabbri- cazione diretta tramite laser. Questi impianti possiedono un core centrale ad elevata den- sità ed una superficie porosa. Da un lato, questa configura- zione potrebbe garantire a tali impianti caratteristiche ela- stiche simili a quelle dell’osso circostante, permettendo una migliore trasmissione dei cari- chi funzionali. Dall’altro, la presenza di una superficie porosa rappresenta un substrato ideale per la pene- trazione di nutrienti e cellu- le in grado di produrre nuovo osso, secondo i moderni concetti dell’Ingegneria tessutale ossea. Parole chiave Impianti dentali, superfici implantari, fresatura-tornitura, modulo elastico, ingegneria tes- sutale ossea, porosità, concavità, prototipazione rapida, fabbrica- zione diretta tramite laser. L’importanza delle superfici implantari nella moderna Implantologia Gli impianti dentali rappre- sentano oggi una soluzione pre- dicibileedisicuraefficaciaperla riabilitazione di arcate parzial- mente o completamente eden- tule(1-3) . Negli ultimi anni, nel mondo dell’implantologia orale, è stata dedicata grande attenzio- ne alla natura biologica dell’in- terfaccia tra osso ed impianto, e ai meccanismi dell’osteointe- grazione(4) . In questo contesto, lo studio della morfologia delle superficiimplantarihaacquisito un’importanza sempre maggio- re(4-6) . Già Albrektsson sottoline- ava l’importanza della superficie implantare per ottenere una adeguata osteointegrazione, insieme agli aspetti riguardanti il materiale (titanio), il design dell’impianto (macrostruttura), la risposta dell’ospite, la tecni- ca chirurgica, le condizioni ed i tempi del carico(7) . Oggi sappiamo come l’oste- ointegrazione sia un fenomeno dinamico, e cioè un processo direttamente influenzato dalla superficie dell’impianto e dal carico occlusale nel tempo(4) . In questo senso, l’ormai data- ta definizione istologica che descriveva l’osteointegrazio- ne come “diretta connessione osso-impianto, senza l’interpo- sizione di tessuto fibroso” non è più in grado di renderne la portata(4) . L’osteointegrazione è oggi meglio definita come “un processo che consenta di otte- nere e mantenere, nell’osso, una fissazione rigida e clinicamente asintomatica di un materiale alloplastico sottoposto a carico funzionale”. D’altra parte, questa defini- zione è senz’altro più clinica e vicina alla realtà, dal momento che difficilmente la diretta con- nessione osso-impianto è rag- giunta sul 100% della superficie implantare, ma piuttosto sul 60-70% della superficie, così che il fenomeno può definirsi spa- zialmente discontinuo(4) . L’obiettivo della moderna implantologia è duplice: da una parte, si desidera ottenere un’assoluta integrazione spazia- le osso-impianto (raggiungen- do una diretta connessione sul 100% della superficie implanta- re); dall’altra, si intende ridurre i tempi di guarigione ossea, per poter procedere il prima possi- bile al carico ed alla funziona- lizzazione dell’impianto(4,5) . Lo studio delle dinamiche superficiali all’interfaccia tra osso ed impianto è pertanto di importanza fondamentale, e la creazione di superfici con speci- fiche caratteristiche, disegnate per promuovere l’adesione degli osteoblasti e l’apposizione di tes- suto osseo, permette di ottenere già oggi risultati incoraggian- ti(4-6) . Impianti dentali e superfici implantari convenzionali Gli impianti dentali sono da sempre realizzati in titanio com- mercialmente puro o in lega di titanio Ti-6Al-4V (90% titanio, 6% alluminio, 4% vanadio). Fino ad oggi, gli impianti sono stati prodotti convenzio- nalmente attraverso fresatura- tornitura di barrette di titanio, con conseguente applicazione di trattamenti o rivestimenti superficiali, atti ad accelerare il processo di guarigione ossea e promuovere l’osteointegrazio- ne(8,9) . Negli ultimi anni sono stati introdotti numerosi trattamenti superficiali, come sabbiatura(10) , acidificazione(11) , ossidazione anodica(12) , deposizione discreta di nanocristalli di calcio-fosfa- to(13) , modificazione chimica(14) e rivestimento con molecole bio- logiche. Tutte queste tecniche sono in grado di modificare le superfici implantari, ottenendo specifiche micro- e nanotopografie super- ficiali, in grado di accelerare il processo di integrazione dell’im- pianto nella struttura ossea(9) . Le superfici microrugose, infatti, hanno dimostrato mag- giore adsorbimento di biomo- lecole funzionali dall’ambiente circostante, e sembrano essere in grado di modificare la rispo- sta cellulare stessa, favorendo la deposizione di nuovo osso sull’impianto(15,16) . Numerosi studi istologi- ci hanno inequivocabilmente dimostrato come le superfici implantari microrugose siano in grado di promuovere una maggiore apposizione di nuovo osso sull’impianto, sostenendo una più rapida osteointegrazio- ne, se comparate con le superfici implantari lisce(5,10-16) . Questi dati istologici hanno trovato conferma nei risulta- ti clinici ottenuti con impianti dotati di superfici microrugose, con eccellenti percentuali di sopravvivenza e successo a lun- go termine(5,10-16) . Più di recente, l’interesse dei ricercatori si è concentrato sull’ultrastruttura e la nanoto- pografia delle superfici implan- tari(6,12-14) . La superimposizione di una specifica nanotopografia super- ficiale sembra infatti essere in grado di potenziare la risposta ossea all’inserimento di impian- ti, accelerando ulteriormente i processi di guarigione(6,12-14) . Tutte queste metodiche produt- tive hanno dimostrato di poter efficacemente promuovere i processi di integrazione degli Fig. 1 - Impianto prodotto con la tecnica DLMF. Fig. 2 - Immagine al SEM (100X) della superficie con il caratteristico aspetto poroso, con presenza di concavità e tunnel di connessione. Fig. 3 - Immagine al SEM a maggior ingrandimento (200X) che mostra le concavità della superficie fra loro interconnesse. impianti dentali nella struttura ossea(4-6,10-16) . Esse modificano però la sola superficie implantare, e non permettono di intervenire sulla struttura fondamentale dell’im- pianto, che rimane in titanio compatto ad elevata densità(4) . Questo aspetto è da sempre tenuto in scarsa considerazione nella moderna implantologia; in questo modo, tuttavia, le pro- prietà elastiche degli impianti dentalidifferiscononotevolmen- te da quelle dell’osso nel quale sono inseriti. La rigidezza di un impianto dentale dipende infatti intrin- secamente dal modulo elastico (definito modulo di Young) del materiale da cui è costituito, oltre che dalle caratteristiche geometriche dell’oggetto. Il modulo elastico del titanio commercialmente puro (112 GPa)equellodellalegadititanio Ti-6Al-4V (115 GPa) sono consi- derevolmente superiori a quello dell’osso corticale (10-26 GPa). Benché l’esistenza di tale discre- panza venga spesso trascurata, essa potrebbe rappresentare un argomento di interesse nella moderna implantologia, laddove le esigenze cliniche si orientano sempre più su protocolli di cari- co anticipato ed immediato. IT pagina 11