Evaluación in vivo de la oseointegración de implantes dentales modificados con recubrimientos bioactivos nanoestructurados, usando un modelo de rat

Abstract

Introducción

Estudios previos in vitro y utilizando láminas de titanio como superficie modelo, han demostrado que recubrimientos con una estructura nanoporosa ordenada y cargados con nanopartículas de vidrio bioactivo ó hidroxiapatita; mejoran propiedades de oseointegración tales como: la inducción de la mineralización de hidroxiapatita, adhesión, proliferación y actividad osteogénica de células madres/osteoblásticas. De este modo, se espera conocer la respuesta in vivo de estos recubrimientos y utilizando implantes dentales de uso clínico.

Objetivo

Evaluar el efecto de recubrimientos bioactivos nanoporosos en la oseointegración de implantes de titanio, usando un modelo animal in vivo en rata.

Materiales y métodos

1. Preparación de soles

Se prepararon dos tipos de soluciones “sol-gel” para ser utilizados como recubrimientos nanoestructurados de sílice, uno de ellos está cargado con nanopartículas de hidroxiapatita (nHA) y el otro con nanopartículas de vidrio bioactivo (nBG). Las nanopartículas de nHA y nBG a utilizar en este trabajo fueron sintetizadas en una etapa anterior de este proyecto, cuyo procedimiento aparece recientemente publicado.

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2. Recubrimiento del implante y caracterización

Se prepararon recubrimientos nanoporosos de sílice cargados con nanopartículas de hidroxiapatita (nHA) ó de vidrio bioactivo (nBG) sobre implantes ortodóncicos; utilizando la técnica Sol-Gel de Autoensamblaje Inducido por Evaporación (EISA) y un procedimiento de “dip-coating” a una velocidad controlada de 0,3 mm/s. Los recubrimientos fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de trasmisión de alta resolución (HR-TEM) y esterilizados mediante radiación ultravioleta.

3. Implantación in vivo

La implantación in vivo se llevó a cabo en 11 ejemplares de ratas de la cepa Sprague Dawley, de acuerdo a protocolos aprobados por el comité de bioética institucional. Se implantaron 4 implantes de titanio con recubrimiento de nanopartículas de hidroxiapatita, 4 implantes con recubrimiento de nanopartículas de vidrio bioactivo y 3 implantes control de titanio sin modificar. Finalizado el período de implantación los animales fueron eutanasiados para la extracción de muestras de tejido/implante.

4. Análisis histológico de las muestras

Los tejidos obtenidos fueron procesados y analizados histológicamente mediante microscopía óptica, identificando las zonas de tejido óseo neoformado usando la tinción de azul de toluidina. La interfase hueso-implante y su composición también fue analizada a mayor resolución mediante microscopía electrónica de barrido con retro-dispersión de electrones y análisis elemental (BSE-SEM, EDX).

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Resultados y discusión

Se observó que los recubrimientos nanoestructurados promueven el desarrollo de hueso neoformado en la periferia del implante, observándose una mejor respuesta (mayor área de contacto hueso-implante) en el grupo de implantes con el recubrimiento cargado con nBG con respecto a la superficie de titanio no modificada. Además el grado de mineralización del tejido peri-implantar fue superior en el grupo de muestras con recubrimiento, especialmente en las muestras con recubrimiento nBG. Los resultados confirman el efecto de este tipo de nanotopografía porosa y de las nanopartículas de BG en modular la respuesta osteogénica en la superficie del implante.

Conclusión

La utilización de recubrimientos de sílice con nanoestructura porosa cargados con nanopartículas bioactivas de nHA y nBG, mejora el grado de oseointegración in vivo de los implantes de titanio, comparado a los implantes no modificados.