Implant Tribune Italian Edition

12 Italian EditionAnno V n. 4 - Novembre 2011 Clinica & Ricerca IT pagina 11 Attraverso tecniche di pro- totipazione rapida possiamo infatti modulare le proprie- tà elastiche degli impianti in titanio in modo simile a quelle dell’osso circostante, e ottenere impianti con caratteristiche di porosità desiderate(29-32) . La fab- bricazione diretta tramite laser (Direct Laser Forming, DLF) è una tecnica di prototipazione rapida che consiste nella rea- lizzazione di strutture, anche a geometria complessa, a par- tire da micro- o nanoparticelle di polvere, che sono fuse insie- me, strato dopo strato, da un raggio laser, in accordo con un disegno tridimensionale rea- lizzato al computer(8,9,29-32) . Nel caso degli impianti dentali, la fabbricazione avviene attraver- so un processo di microfusione (Direct Metal Laser Forming, DLMF) per il quale il raggio laser, guidato dal computer, fon- de insieme le microparticelle di titanio, realizzando così, strato dopo strato, l’oggetto tridimen- sionale desiderato(8,9,29-34) . Grazie a questa metodica è possibile, semplicemente modificando le caratteristiche dei diversi strati, infunzionedelledimensionidel- le particelle di polvere iniziale, ottenere impianti con porosità graduataecontrollata,accentua- ta a livello della superficie e pro- gressivamente ridotta verso la parte centrale(29-34) . Questo tipo di impostazione può permettere un migliore adattamento mec- canico dell’osso all’impianto con potenziali benefici riflessi nel trasferimento del carico; inol- tre, essa favorisce l’integrazione dell’impianto stesso nella strut- tura ossea, grazie all’intercon- nessionemeccanicadeterminata dalla crescita dell’osso all’inter- no della struttura porosa(29-34) . Gli impianti TixOs® (Leader- Novaxa, Milano, Italia) sono i primi e unici impianti dentali attualmente ottenuti per fab- bricazione diretta tramite laser, ovvero con tecnologia Direct Laser Metal Forming (DLMF). Sono impianti ottenuti a parti- re da microparticelle di polvere di lega di titanio (Ti-6Al-4V) di dimensioni comprese tra 25-45 micron(29-34) . La fabbricazione degli impianti avviene in atmo- sfera di argon con l’impiego di un potente sistema laser in fibra drogata di Itterbio (Yb+) (EOS GmbH Monaco di Baviera, Ger- mania), con la capacità di creare un volume di 250 x 250 x 215 mm, lunghezza d’onda di 1054 nanometri, potenza continua di 200 W e frequenza di scansione di 7 m/s. L’ampiezza del fascio laser è di 0,1 mm. Allo scopo di rimuovere le particelle residue ottenute dal processo di fusione, gli impianti sono quindi sonicati inacquadistillataper5minuti,a 25 °C, immersi quindi in NaOH (20 g/l) e perossido di idrogeno (20 g/l) alla temperatura di 80 °C per 30 minuti, quindi nuo- vamente sonicati per 5 minuti in acqua distillata. Subito dopo, sono immersi in miscela di acidi organici alla temperatura di 80 °C per 45 minuti, con succes- sivo lavaggio in bagno sonico di acqua distillata per 5 minu- ti(8,9,29-34) . La topografia della superficie di questi impianti presenta caratteristiche pecu- liari. Questa modalità produt- tiva unica permette infatti di ottenere impianti con una geo- metria superficiale omogenea, ricca di concavità. Queste cavità, di diametro variabile (100-200 micron) si estendono al di sotto della superficie, continuandosi con gli spazi porosi interni di cui la porzione più superficiale dell’impianto (sino a 200 micron di profondità) è ricca; le porosi- tà interne sono comunicanti e interconnesse per mezzo di canali e tunnel di interconnes- sione(29-36) . Progressivamente, la porosità si riduce portando- si verso l’interno e cioè verso il core centrale dell’impianto, a elevata densità strutturale. La superficie così ottenuta non è semplicemente rugosa. Essa è una superficie poro- sa, caratterizzata da una architetturafattadiinterconnes- sioni funzionali, come rivelato da caratterizzazione morfologi- ca con microscopia elettronica a scansione supportata da rico- struzioni tridimensionali con software applicativi(8,9,29-36) . Studiare tale superficie con mezzi d’indagine convenzionali risulta assai complesso. La caratterizzazione superfi- cialediunasuperficiesimilepuò essere realizzata infatti soltanto combinando insieme diversi metodi d’indagine. Tuttavia, la fabbricazione diretta tramite laser combinata al trattamento con acidi organici determina una superficie con valori di Sa (media valori assoluti di tutti i punti del profilo), Sq (radice quadrata media di tutti i punti del profilo) e Sz (media valori assoluti dei cinque picchi più alti e depressioni più basse) rispetti- vamente di 66,8±6,6, 77,6±11,1 e 358,3 ± 101,9 μm(29-36) . Impianti Direct Laser Metal Forming (DLMF): la ricerca I test di resistenza meccani- ca eseguiti su numerosi cam- pioni di impianti ottenuti per fabbricazione diretta tramite laser (DLMF) hanno mostra- to valori di molto superiori a quelli prestabiliti delle norme ASTM riferite al titanio otte- nuto con metodiche convenzio- nali(29-36) . La risposta biologica agli impianti DLMF è stata stu- diata attraverso diversi lavori in vitro(6,32-36) . Sono stati effettuati test biologici in vitro, mettendo a contatto la superficie di cam- pioni di titanio DLMF con fibri- na umana(32-34) . La superficie dei campioni veniva bagnata con sangue umano midollare per 5 minuti e subito dopo era esami- nata, a fresco, al SEM. In tutti i campioni studiati, la superficie DLMF mostrava la capacità di supportare la rapida formazione di un network di fibrina stabile e ben organizzato(32-34) . Esaminando al SEM con laser confocale il coagulo otte- nuto sulla superficie, per una profondità da 0 a 16,4 micron, si osservava come quasi tutta la superficie fosse rivestita dal coagulo stesso(32-34) . Successiva- mente, si è analizzato il com- portamento di osteoblasti(32-34) e cellule staminali prelevate dal- la polpa dentale(35) seminate e coltivate sulla superficie DLMF. Gli osteoblasti sembravano gra- dire questa superficie, migran- do profondamente all’interno delle concavità e dei pori della stessa, nei quali si evidenziava sostanziale produzione di matri- ce ossea(34) . IT pagina 14 Fig. 7 - L’organizzazione tridimensionale del coagulo di fibrina umana a contatto con la superficie DLMF vista al SEM (3000X). Fig. 9 - Rappresentazione colorimetrica del coagulo sulla superficie DLMF. In rosso le aree che mostrano il coagulo che riempie le concavità. Fig. 11 - A maggior ingrandimento (6000X) l’osteoblasta colorato; si evidenzia molto bene la sua interazione con la superficie DLMF. Fig. 13 - L’impianto è circondato da tessuto osseo compatto, con piccoli spazi midollari. Fig. 14 - Osso compatto con piccoli spazi midollari a contatto con la superficie implantare. Non ci sono gap all’interfaccia, non si osserva risposta infiammatoria. Fig. 15 - Immagine al SEM (250X) di campione umano di un impianto DLMF prelevato dopo 2 mesi dalla regione posteriore del mascellare superiore, dove si nota come l’osso ricopre la superficie. Fig. 16 - Sezione verticale (secondo l’asse lungo dell’impianto) di un altro campione umano mostrante la tipica porosità della superficie, con una profondità fra 200-400 micron, ed esteta penetrazione ossea (120X). Fig. 17 - La stessa immagine vista a elettroni retrodiffusi (o backscattered, BSE) permette di evidenziare meglio il titanio (in chiaro) dall’osso più scuro. Fig. 12 - Immagine al SEM ad alta risoluzione (5500X) che mostra una cellula staminale della polpa dentaria tenacemente adesa alla superficie DLMF. Queste cellule già dopo 4-8 ore di incubazione sulla superficie DLMF mostrano segni evidenti di differenziazione verso la linea osteoblastica. Fig. 10 - Immagine al SEM (4000X) di un osteoblasta umano alloggiato all’interno di una concavità, adeso alla superficie DLMF tramite i suoi prolungamenti citoplasmatici. Fig. 8 - A maggior ingrandimento (5000X) si nota l’intima adesione dello stesso con la superficie.