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04‐05‐2009
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BASES BIOLÓGICAS DE LA OSEOINTEGRACIÓN
Prof. Dr. José Valdivia O.Dr. Iván Godoy B.
HUESO Y TITANIO
Bases Biológicas de la Oseointegración
Oseointegración
“Conexión directa, estructural y funcionalentre el hueso vivo y entre el hueso vivo y ordenado, y la superficiede un implante sometidoa carga funcional”
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 3
Bases Biológicas de la Oseointegración
Oseointegración
SchroederAnquilosis funcional
I l t l í t édiImplantología ortopédicamicroentrelazado
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 4
Bases Biológicas de la Oseointegración
OseointegraciónEstabilidad primaria
Ausencia de movilidad de la fijación en el lecho óseo en el momento de su colocación
Cantidad y calidad óseaí d l l fCaracterísticas del implante (macroestructura – superficie)
Stress de la interfase implante – huesoEstabilidad secundaria
Formación y remodelación ósea en el momento en la interfase implante – hueso (oseointegración)
Superficie del implanteTiempo de cicatrización
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 5
Bases Biológicas de la Oseointegración
Oseointegración
Concepto de microscopía ópticaNunca se presenta en un 100%
C f bl %Casos favorables: 30 – 95%
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 6
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Bases Biológicas de la Oseointegración
Oseointegración
Capa amorfa carente de células (20 – 1000 nm)GlucosaminoglicanosProteoglicanosProteoglicanos
Mineralización completa a 2000 nm (2 µm) del metalTanto in vitro como in vivo nunca se encuentra hueso en contacto directo con el titanio
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 7
Bases Biológicas de la Oseointegración
oseointegración
DaviesInterfase hueso – implante sería una estructura sin red colágena que tendría un espesor de 0 5 µm red colágena que tendría un espesor de 0.5 µm, formada por componentes inorgánicos, como fosfatos cálcicos (hidroxiapatita) y componentes orgánicos como proteoglicanos y glicoproteínas.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 8
Bases Biológicas de la Oseointegración
Fases Cicatrización ósea
1. Adsorción proteicaAdsorción de moléculas de aguaIones plasmáticos (Cl, Na y Ca)Iones plasmáticos (Cl, Na y Ca)BiomoléculasFibronectinaVitronectinaAlbúminaIgG
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 9
Bases Biológicas de la Oseointegración
Fases Cicatrización ósea2. Adherencia celular
Células con receptores de integrinasFibronectina
Células mesenquimalesCélulas mesenquimalesVitronectina
Células derivadas de huesoOsteopontina
Células inflamatorias y osteoclastosPrimeras células en contacto
Células sanguíneas, epiteliales, fibroblastos y células óseas
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 10
Bases Biológicas de la Oseointegración
Fases cicatrización ósea
3. Producción de factor localInflamación aguda:Liberación y activación de citoquinas y factores de Liberación y activación de citoquinas y factores de crecimientoCélulas mesenquimales sintetizan red colágena
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 11
Bases Biológicas de la Oseointegración
Fases cicatrización ósea
4. Proliferación y diferenciación celular modulada por TGF‐ß1, PGE2, BMP‐2 y vitamina D3vitamina D3
Proliferación de células mesenquimalespluripotencialesDiferenciación de osteoblastos y condrocitos
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 12
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Bases Biológicas de la OseointegraciónFases cicatrización ósea
5. Producción y diferenciación de una matriz necesaria para la correcta interrelación entre los cristales de apatita y colágenolos cristales de apatita y colágeno
Osteoblastos producen proteínas para la mineralización de la red colágenaFosfatasa alcalina, fibronectina, osteopontina, sialoproteína ósea y trombospondina
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 13
Bases Biológicas de la Oseointegración
OseointegraciónES UN FENOMENO DINAMICO POR EXCELENCIA.EL TEJIDO OSEO QUE RODEA EL IMPLANTE ESTA EN CONSTANTE REMODELACION, CON PROCESOS DE REABSORCION Y NEOFORMACION OSEA.LA CANTIDAD DE HUESO EN CONTACTO CON EL IMPLANTE ES MAYOR CON EL TIEMPO.EXISTEN VARIACIONES, ENTRE INDIVIDUOS Y EN EL MISMO SUJETO.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 14
Bases Biológicas de la OseointegraciónCicatrización en Implantología Oral
Ligamento PeriodontalAnclaje Ideal
Respuesta Provocada en el Hueso Receptor
Tejido conjuntivo altamente diferenciado
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 15
Bases Biológicas de la OseointegraciónCicatrización en Implantología Oral
Funciones del Ligamento PeriodontalAbsorción de fuerzas
ó l
Respuesta Provocada en el Hueso Receptor
Función sensorialRegulación de la osteogénesisMovimientos dentales adaptativos
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 16
Bases Biológicas de la OseointegraciónCicatrización en Implantología Oral
Sujeción vía tejido poco diferenciadoEncapsulación fibrosa
dh
Respuesta Provocada en el Hueso Receptor
No adherenteDe espesor variable“Pseudo‐periodonto”Rechazo en cualquier momento
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 17
Bases Biológicas de la OseointegraciónCicatrización en Implantología Oral
Materiales de fijación artificialesCemento óseoDi ib ió d i
Respuesta Provocada en el Hueso Receptor
Distribución de tensionesSujeción
30% de aflojamiento en APCInterfase de tejido fibroso poco diferenciadoMovilidad ‐ exfoliación
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 18
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Bases Biológicas de la OseointegraciónCicatrización en Implantología Oral
Anclaje directo en hueso vitalCicatrización similar a una fractura
d ó d d f d
Respuesta Provocada en el Hueso Receptor
Tejido óseo maduro diferenciadoAposición directa de hueso en la superficie del implanteComportamiento predecibleOsteogénesis interfacial u “Oseointegración”.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 19
Bases Biológicas de la OseointegraciónAlternativas a la unión interfacial del LP
I II III
Adhesivo interfacial
Ej.: Cemento acrílico
Encapsulación Fibrosa
Ej.: Lámina endoósea
Oseointegración
T.I.P. de Branemarkj j
•Diferenciación pobre de tejidos•Desarrollo de capsulas no adherentes•Actuación clínica impredecible
•Osteogénesis interfacial•Longevidad predecible
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 20
Bases Biológicas de la OseointegraciónInteracción tejido – titanio en la interfaseEpitelio
Células epiteliales
HemidesmosomasConjuntivo
Fibroblastosvasos sanguíneos manojos de fibras colágenas
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 21
Diferencias entre encia peridentaria y mucosa periimplantar
•Composición del tejido conectivo
•Alineación de los haces de las fibras colágenasde las fibras colágenas
•Estructuras vasculares
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 22
Bases Biológicas de la OseointegraciónFactores que influencian la salud gingival alrededor del implante
LOCALIZACIONDIRECCIONALTURA DEL PILARDISEÑO PROTESICOMANTENIMIENTO POR EL PACIENTE
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 23
Bases Biológicas de la OseointegraciónInteracción tejido – titanio en la interfase
Hueso corticalOsteocitosFibras colágenas
Hueso esponjosoFibroblastosOsteoblastosFibras colágenasVasos sanguíneos
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 24
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Bases Biológicas de la OseointegraciónRelación Dinámica entre Fijación y maxilar
100100%%
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
CICATRIZACIONCICATRIZACIONREMODELAMIENTOREMODELAMIENTO
8080
5050PERIODO ESTABLEPERIODO ESTABLE
MesesMeses3 9 12 18
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Bases Biológicas de la Oseointegración
Biología de la Oseointegración
Alvéolo estriadoContacto entre fijación y hueso Inmovilizaciónhueso InmovilizaciónHematoma confinadoHueso dañadoHueso ileso
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 26
Bases Biológicas de la Oseointegración
Biología de la Oseointegración
Periodo de cicatrizaciónCallo óseo
l ó d h
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
Revascularización de hueso dañadoDesmineralización/Neoformación/remineralización
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Bases Biológicas de la Oseointegración
Biología de la Oseointegración
Carga del ImplanteHueso vital en estrecho contacto con la fijación
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
contacto con la fijaciónRemodelación ósea en función de cargas masticatorias
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Bases Biológicas de la Oseointegración
Biología de la Oseointegración
FracasoTejido conjuntivo
Trauma excesivo
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
Trauma excesivoInfecciónMala calidad del tejido receptorCarga prematura
No se recupera29
TITANIO
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Bases Biológicas de la Oseointegración
Titanio
Atractiva combinación de un núcleo mecánicamente fuerte (metal) y un fino recubrimiento de superficie bioquímicamente recubrimiento de superficie bioquímicamente ventajoso (óxido).
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 31
Bases Biológicas de la OseointegraciónRelación entre la Tabla de los Elementos y la reacción tisular a los metales
Metal Peso Atómico FuerzaElectromotriz
Contacto Celular Citotoxicidad
CuAgAuMgZn
63.54107.8819724.3265.58
+0.34+0.80+1.50‐1.87‐0.76
‐+++‐‐
+++++
++++++Zn
SrCdHgBaAlInCaSiTiZrSn
65.5887.63112.41200.61173.3629.98114.8269.7228.0947.9091.22118.70
0.76‐2.89‐0.40+0.80‐2.90‐1.24
‐0.13
‐‐‐
++++++
+++++++++
++++++++++++++++‐‐‐‐‐‐JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
Ti 47.90 +++ ‐
Zr 91.22 +++ ‐
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Bases Biológicas de la OseointegraciónMicrocomposición del implante de titanio c.p.
Ti 99.758%
Fe 0.050%
O 0 100%O 0.100%
N 0.030%
C 0.050%
H 0.012%
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 33
Bases Biológicas de la OseointegraciónCalidad de la superficie de la Fijación
1. CARACTERISTICAS QUIMICAS CARACTERISTICAS FISICAS2. CARACTERISTICAS FISICAS
3. CARACTERISTICAS MECANICAS 4. CARACTERISTICAS TOPOGRAFICAS
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 34Implantología ‐ UNAB
Bases Biológicas de la Oseointegración
Propiedades Químicas
COMPOSICION QUIMICA
IMPUREZA DE LA SUPERFICIE
GROSOR Y ESTRUCTURA DE LA CAPA DE OXIDOGROSOR Y ESTRUCTURA DE LA CAPA DE OXIDO
Biocompatibilidad
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 35Implantología ‐ UNAB
Bases Biológicas de la Oseointegración
Ligero: Densidad o peso específico es de 4507 kg/m3.
Tiene un punto de fusión de 1675ºC (1941 K).
Color: plateado grisáceo.
P éti N i t
Características Físicas del Ti
Paramagnético. No se imanta.
Abundante en la Naturaleza. Reciclable.
Muy resistente a la corrosión.
Baja conductividad térmica y eléctrica.
Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones mecánicas.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 36
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Bases Biológicas de la OseointegraciónCaracterísticas Mecánicas del Ti
Mecanizado por arranque de viruta similar al acero inoxidable. Permite fresado químico. Maleable: permite la producción de láminas muy delgadas. Dúctil: permite la fabricación de alambre delgada Dúctil: permite la fabricación de alambre delgada. Duro: Escala de Mohs 6. Muy resistente a la tracción. Permite la fabricación de piezas por fundición y moldeo. Material soldable. Puede mantener una alta memoria de su forma.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 37
Bases Biológicas de la Oseointegración
Propiedades topográficas
Grado de rugosidad Orientación de las irregularidades de la
fsuperficie
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 38Implantología ‐ UNAB
Bases Biológicas de la OseointegraciónFactores que influyen en el éxito del implante1. Biocompatibilidad del material
2. Naturaleza macro y microscópica de la superficie del implante
3. Estado del lecho óseo que recibe el implante
4. Técnica quirúrgica (protocolo riguroso)
5. Fase de curación sin perturbaciones
6. Diseño protésico y control de la oclusión en el tiempo
7. Controles periódicos (fase de mantención)
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 39Implantología ‐ UNAB
Bases Biológicas de la Oseointegración
El titanio puede formar numerosos óxidos, de los cuales elTiO2 es el más común. El TiO2 es muy resistente al ataquequímico, lo que hace que el titanio sea uno de los metalesá i t t l ió f t i t t
Material del Implante
más resistentes a la corrosión, factor muy importante quecontribuye a su alta biocompatibilidad.
(Albrektsson et al. 1983)
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 40Implantología ‐ UNAB
Bases Biológicas de la Oseointegración
TiO2Superficie con tendencia a absorber átomos
Oxidación inmediata (pasivación)Formación de capa de óxido de 15 – 50 Å
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 41
Bases Biológicas de la Oseointegración
Johansson (1991‐Tesis)investigación en diferentes metales usados en implantesorales y ortopédicos.
Material del Implante
Conclusión: los implantes de titanio comercialmente purodemostraron ser la mejor elección, en términos de la calidadde la fijación ósea.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 42Implantología ‐ UNAB
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Bases Biológicas de la Oseointegración
•Eléctricamente neutro•No citotóxico•Debe favorecer el contacto celular
Requisitos del material para Implante
•Debe favorecer el contacto celular•Resistente a la corrosión•Baja conductividad térmica•Liviano
TITANIO c.p.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009 43Implantología ‐ UNAB
Bases Biológicas de la Oseointegración
Albretksson, T.
“ES LA BIOCOMPATIBILIDAD DEL OXIDO EL PARAMETRO PERTINENTE EN LA
DISCUSION SOBRE LA DISCUSION SOBRE LA BIOCOMPATIBILIDAD DESDE UN PUNTO
DE VISTA QUIMICO”.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 44
Bases Biológicas de la Oseointegración
NUNCA SE ESTABLECE UN CONTACTO INTIMO ENTRE EL METAL DEL IMPLANTE Y EL TEJIDO RECEPTOR SINO ENTRE EL Y EL TEJIDO RECEPTOR, SINO ENTRE EL TEJIDO Y EL OXIDO DE LA SUPERFICIE DE
DICHO IMPLANTE.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 45
Bases Biológicas de la OseointegraciónEnlaces entre Biomolécula y superficie de Implante
Fuerzas de van derWaals
M Ó1‐10 kcal/mol1 nm de distancia
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
Metal
Óxido
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Bases Biológicas de la OseointegraciónEnlaces entre Biomolécula y superficie de Implante
M Ó H
Enlaces de Hidrógeno1‐10 kcal/mol
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
Metal
Óxido
H
H
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Bases Biológicas de la OseointegraciónEnlaces entre Biomolécula y superficie de Implante
M Ó
Enlaces químicoslocales
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
Metal
Óxido
covalentes, ionico…10‐100 kcal/mol
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Bases Biológicas de la OseointegraciónProcesos Químicos en la Interfase
Me
Óx
Difusión de OxigenoDifusión de átomos de metal
Difusión de Hidrógeno + Oxígeno
CaCa Ca
P P
Difusión de iones o átomos del electrolito al óxido
OXIDACIÓN
FORMACIÓN de HIDRÓXIDO
BIOLÍQUIDO BIOLÍQUIDO
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB
tal
ido
P P
Disolución de iones de óxido metálico
Adsorción de biomoléculas
Desorción (o reemplazo de biomoléculas)
Fragmentación o modificación de biomoléculas
Y Y TEJIDOTEJIDO
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Bases Biológicas de la OseointegraciónCriterios de Éxito (Albrektsson, T., 1986)1. Implante no presenta movilidad al explorarse
clínicamenteLa radiografía no muestra ninguna evidencia 2. La radiografía no muestra ninguna evidencia de lesión radiolúcida periimplantaria
3. Perdida vertical ósea menor a 0.2 mm al año, después del primer año de servicio
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 50
Bases Biológicas de la OseointegraciónCriterios de Éxito (Albrektsson, T., 1986)4. Ausencia de signos persistentes o irreversibles
tales como dolor, infección, neuropatías, parestesia o violación del conducto dentarioparestesia o violación del conducto dentario.
5. 85% éxito luego de 5 años y 80% luego de 10 años.
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 51
Calidad y Cantidad Ósea
1. Hueso altamente compacto
2. Gruesa cortical, 2. Gruesa cortical, trabeculado denso
3. Delgada cortical, trabeculado normal
4. Muy delgada cortical, trabeculado amplio
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 52
Calidad y Cantidad Ósea
A. 100% hueso alveolarB. 50% hueso alveolarC 100% pérdidaC. 100% pérdidaD. Pérdida de hueso
basal en espesorE. Pérdida total de
hueso basal
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 53
PREGUNTAS??
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Bases Biológicas de la Oseointegración
Representantes de cada grupo
Guías QuirúrgicasPeriimplantitis y mucositis periimplantariaResultados de tto con implantes Resultados de tto con implantes, supervivencia y tasas de éxito a corto mediano y largo plazoMantención de los tratamientos con implantes
JVO/JPP/IGB, Marzo 2009Implantología ‐ UNAB 55