Evaluación biológica de nuevos recubrimientos osteoinductores sintetizados vía sol-gel para aplicación en implantología dental.

Resumen

Tras la pérdida de una pieza dental se recomienda su reposición mediante el empleo de implantes dentales, si no los cambios derivados de esta pérdida conllevan a la pérdida de la pieza dental opuesta [1, 2, 3]. Los implantes dentales constan de una prótesis radicular (metálica) que mediante un pilar (también metálico) aguanta una corona (cerámica). La prótesis radicular se implanta directamente en hueso maxilar, puesto que el alveolo dentario es una estructura odontodependiente [4, 5], es decir que se pierde junto con el diente, es por ello que la calidad del hueso del paciente es un factor clave para el éxito de la implantación. Junto con factores dependientes directamente del implante y de la técnica quirúrgica [6], son los tres factores principales de los que depende que exista suficiente estabilidad primaria entre el hueso cortical y el implante para que se forme nuevo hueso trabecular alrededor del implante que le otorgue la estabilidad biológica a largo plazo (secundaria), es decir para completar el proceso de osteointegración [7, 8, 9]. El proceso de osteointegración tarda en completarse de 4 a 6 meses en humanos sanos [10], cursando con dificultad en pacientes con ciertas patologías [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]. Es por ello que existen estrategias para mejorar y acortar el proceso de osteointegración de implantes. Todas ellas residen en la modificación de la superficie del implantes, bien mediante modificación mecánica (como el granallado) o bioquímica (silanización), bien mediante recubrimientos (cerámicas) [10, 18]. La formación de matrices y recubrimientos cerámicos vía sol-gel sinterizado [18, 19] está muy extendida para la regeneración de tejido óseo. Sin embargo, el proceso de síntesis vía sol-gel sin sinterizar ofrece muchas ventajas todas ellas relacionadas con su baja temperatura de procesado [18, 20, 21], pudiendo diseñar mejor su red y funcionalizándola con biomoléculas y fármacos. El proceso sol gel sin sinterizar se basa en la hidrólisis y condensación de precursores metálicos. El silicio es comúnmente empleado, siendo capaz de formar, [22] redes del tipo Si-O-Si con ramificaciones de grupos funcionales [19]. Estos materiales son degradables, liberando ácido ortosilícico que induce la proliferación osteoblástica, la diferenciación de la matriz extracelular, la actividad enzimática y la expresión génica [23, 24, 25, 26, 27, 28] inhibiendo la osteoclastogénesis [27, 28] y favoreciendo la formación de una capa biológicamente activa de apatita hidroxicarbonato, mimética a la línea cementante sintetizada fisiológicamente en el proceso de remodelado óseo, que favorece la adhesión celular y la formación de nuevo hueso sobre su superficie [18, 29, 30]. Como estrategia para acelerar y mejorar la osteointegración de implantes dentales, durante el proyecto SOLDENT (IPT-010000-2012-004), se desarrolló una serie de recubrimientos sol-gel mediante la mezcla de cuatro precursores: metil-trimetoxisilano (MTMOS), glicidopropil-trimetoxisilano (GPTMS), vinil-trietoxisilano (VTES) y tetraetil-ortosilicato (TEOS). El objetivo de esta Tesis Doctoral fue el de llevar a cabo la evaluación biológica de estos nuevos recubrimientos híbridos (orgánico-inorgánico), sintetizados vía sol-gel, basados en precursores de silicio, como recubrimientos osteointegradores y osteoinductores aplicados a prótesis radiculares de titanio en el ámbito de la implantología dental. La evaluación biológica de los nuevos recubrimientos constó de un estudio completo para determinar el efecto de los recubrimientos sobre cultivos celulares de linaje osteoblástico y el efecto de los tejidos tras la implantación in vivo en tibia de conejo (respuesta de reacción a cuerpo extraño y osteointegración), mediante estudio histológico, estudio semicuantitativo de biocompatibilidad e histomorfometría. La caracterización biológica se complementó con una caracterización físico-química de los materiales, determinando su topografía, su mojabilidad, la reactividad de su superficie, así como su grado de degradación y la liberación de silicio, para explicar el comportamiento biológico que cada uno de los materiales indujo. Los recubrimientos que presentaron un mejor comportamiento celular fueron seleccionados como materiales candidatos para llevar a la fase de implantación in vivo. Este trabajo constó de dos fases experimentales; (1) la Fase de Caracterización I de la que se extrajo una formulación prototipo, sobre la cual se realizaron mejoras químicas evaluadas en la (2) Fase de Caracterización II, de la cual fue elegido el recubrimiento prototipo final. Se obtuvieron recubrimientos biocompatibles y degradables, en cuya degradación hidrolítica se liberaron compuestos de silicio que indujeron la osteointegración de los implantes recubiertos mediante osteogénesis a distancia, proceso menos influenciado por una deficiente estabilidad primaria del implante recubierto. Los recubrimientos con el 50% de GPTMS indujeron la formación de una cápsula fibrosa interpuesta entre el hueso y el implante. Los materiales con el 30% de TEOS indujeron la formación de nuevo hueso sin tejido fibroso interpuesto y un contacto directo del nuevo hueso con la superficie del implante. Las mejoras de los recubrimientos con el 30% de TEOS, en la Fase de Caracterización II, la adición de gelatina y de grupos ¿epoxi (mediante adición del 35% de GPTMS), demostraron que los nuevos recubrimientos ofrecen la posibilidad de funcionalizar la superficie del titanio y servir de vehículo de liberación de biomoléculas y fármacos que mejorar y acelerar el proceso de osteointegración del titanio, pudiendo suponer una ventaja en ausencia de suficiente estabilidad primaria. Bibliografía: 1. Moreno CS: Tratamiento del alvéolo post-extracción. Revisión de la literatura actual. Rev Esp Odontoestomatológica Implant 2009, 17:7 17. 2. Longoria JAG, de la Garza DR, López AM: Injerto de tejido conectivo inmediato postextracción para corregir defectos vestibulares. Reporte de tres casos. Rev Mex Periodontol 2012, 3:24 29. 3. S.E.I I: Libro Blanco de La Implantologia En España. Madrid: Sociedad Española de Implantes; 2008. 4. Ferraris MEG de: Histología y embriología bucodental. 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