Efeitos dos métodos mecânicos usados no tratamento da peri-implantite na descontaminação e rugosidade da superfície do implante

Resumo

O presente protocolo descreve um modelo experimental baseado em coloração de tinta que pode ser usado para descontaminação in vitro da superfície do implante e pesquisa de rugosidade para contribuir com a tomada de decisão clínica.

Resumo

Vários métodos mecânicos foram propostos para descontaminar superfícies de implantes dentários com sucesso variável. Este estudo in vitro avaliou a eficiência de descontaminação de um sistema de abrasão a ar (AA) com pó de eritritol, ponta ultrassônica de poliéter-éter-cetona (PEEK) e curetas de titânio (TIT) e seus efeitos na topografia da superfície do implante usando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Um total de 60 implantes foram corados com tinta vermelha permanente e colocados em defeitos de peri-implantite Classe 1A e Classe 1B impressos em 3D, formando seis grupos (n=10 por grupo) com base no tipo de defeito e protocolo de tratamento. Além disso, foi utilizado um implante controle positivo e um negativo. Eritritol em pó, pontas ultrassônicas PEEK e curetas de titânio foram aplicados por 2 min em defeitos de Classe 1A e 3 minutos em defeitos de Classe 1B. As áreas residuais de tinta vermelha foram quantificadas com software digital e as alterações na superfície do implante foram analisadas usando SEM e EDS. Nenhum dos métodos alcançou a descontaminação completa. No entanto, o eritritol em pó foi significativamente o mais eficaz, deixando uma taxa de tinta residual de 24% ± 6% (p < 0,001). As pontas ultrassônicas PEEK resultaram em 41% ± 4% de tinta residual, enquanto as curetas de titânio deixaram 55% ± 3%. Diferenças significativas foram observadas entre todos os métodos. Nenhuma diferença significativa na eficácia da descontaminação foi encontrada entre os defeitos de Classe 1A e Classe 1B. A análise de MEV mostrou danos superficiais mínimos com pó de eritritol e pontas de PEEK, enquanto as curetas de titânio causaram danos moderados a graves. Com base na eficiência da descontaminação e na preservação da superfície, o pó de eritritol e as pontas de PEEK são opções seguras e eficazes para o tratamento da peri-implantite, enquanto as curetas de titânio são menos eficazes e causam danos consideráveis à superfície. Esses achados podem ajudar os médicos no planejamento do tratamento da peri-implantite.

Introdução

O tratamento com implantes dentários é o protocolo mais comum e preferido para a substituição de dentes perdidos em todo o mundo. Estudos de acompanhamento a longo prazo mostraram que o uso de restaurações implantossuportadas no tratamento do edentulismo completo ou parcial fornece resultados previsíveis e altas taxas de sucesso em termos de sobrevida. No entanto, várias complicações que afetam os tecidos duros e moles podem surgir após a colocação cirúrgica e restauração dos implantes¹. Em 2017, o Workshop Mundial sobre a Classificação de Doenças e Condições Periodontais e Peri-implantares introduziu definições e diagnósticos diferenciais para doenças que afetam os tecidos peri-implantares². De acordo com essa definição, a peri-implantite é uma condição patológica irreversível caracterizada por sinais clínicos de inflamação, incluindo sangramento à sondagem e/ou supuração, aumento da profundidade de sondagem e/ou recessão da margem mucosa na mucosa peri-implantar e perda radiográfica do osso de suporte². A etiologia das doenças peri-implantares é multifatorial, e alguns indivíduos são mais suscetíveis a essa condição do que outros. Predisposições específicas dos indivíduos podem aumentar o risco de desenvolvimento de doença peri-implantar, o que pode levar à perda do implante. Outros fatores que desempenham um papel na etiologia das doenças peri-implantares são fatores relacionados ao paciente (tabagismo, doenças sistêmicas, história de doença periodontal, higiene bucal); a condição da mucosa queratinizada, quantidade e qualidade do osso e tecidos moles no local do implante; forças sobre o implante e os tecidos circundantes; complicações encontradas durante a colocação do implante; e a experiência e habilidade do médico que realiza tratamentos cirúrgicos e protéticos². Além disso, um novo conceito de avaliação de risco e tratamento foi introduzido recentemente, a Ferramenta de Avaliação de Risco de Doença de Implante (IDRA)³. Essa ferramenta foi desenvolvida como um diagrama funcional composto por oito parâmetros, cada um com uma associação documentada com peri-implantite. Os vetores do octógono são a história de periodontite, porcentagem de implantes e locais dentários com sangramento à sondagem (BoP), número de dentes/implantes com profundidades de bolsa de sondagem ≥ 5 mm, taxa de perda óssea periodontal (radiografias em relação à idade do paciente), suscetibilidade à periodontite, frequência de terapia periodontal de suporte (SPT) e desenho da prótese.

Revisões sistemáticas recentes mostraram que a prevalência de peri-implantite é de 19,53% no nível do paciente e 12,53% no nível do implante³. Em relação a aproximadamente mais de 5 milhões de implantes colocados a cada ano em todo o mundo, com um tamanho de mercado de mais de 4 bilhões de dólares, a peri-implantite representa um grande problema de saúde para a população. Se não for tratada, a peri-implantite resulta na perda do implante afetado e da prótese implanto-suportada, causando um grande sofrimento tanto para o dentista quanto para o paciente.

O tratamento das doenças peri-implantares pode ser dividido em abordagens não cirúrgicas e cirúrgicas. Embora haja uma expectativa razoável para o sucesso dos desfechos no tratamento da periodontite⁴, evidências comparáveis para o tratamento da peri-implantite ainda são escassas. Portanto, a justificativa para uma abordagem em estágios e terapia não cirúrgica da peri-implantite é tentar o controle do biofilme e da inflamação com abordagens relativamente simples antes de aumentar a invasividade do tratamento e realizar a etapa cirúrgica quando um melhor controle do biofilme e dos fatores de risco for alcançado. Isso inclui instruções e motivação de OH, controle de fatores de risco, controle de fatores de retenção de biofilme e limpeza/remoção/modificação da prótese, incluindo avaliação dos componentes da prótese, instrumentação supramarginal e submarginal e tratamento periodontal concomitante quando necessário. Assim, a terapia não cirúrgica deve ser sempre o primeiro passo⁵. Para peri-implantite precoce, a redução dos fatores de risco e o tratamento não cirúrgico podem ser suficientes, mas a remoção completa do biofilme em bolsas profundas após a perda óssea costuma ser um desafio. Durante a fase de reavaliação após o tratamento não cirúrgico, profundidades persistentes da bolsa (≥ 6 mm) e sangramento à sondagem (BoP) indicam potencial progressão da peri-implantite. Se esses sinais estiverem presentes, intervenções cirúrgicas são recomendadas⁶. A terapia cirúrgica da peri-implantite inclui (i) desbridamento de retalho aberto, (ii) cirurgia de retalho ressectivo, (iii) o manejo de defeitos ósseos peri-implantares usando abordagens reconstrutivas, (iv) métodos adicionais para descontaminação da superfície do implante e (v) uso adjuvante de antibióticos locais/sistêmicos⁷.

O principal fator etiológico da peri-implantite é o biofilme patogênico colonizado na superfície do implante⁶. A remoção desse biofilme é o principal princípio e objetivo de todos os protocolos de tratamento, que envolvem métodos mecânicos, químicos e de descontaminação a laser⁷.

O desbridamento mecânico emprega curetas de plástico, carbono e titânio, dispositivos ultrassônicos com pontas de plástico e metal, escovas de titânio e sistemas abrasivos ao ar (AA) com vários pós. Embora a eliminação completa do biofilme seja difícil de alcançar, essas terapias fornecem benefícios clínicos. Várias intervenções clínicas, incluindo protocolos de desbridamento mecânico com ou sem antissépticos⁸, antibióticos⁹, bem como cirurgia ressectiva e regenerativa¹⁰, têm sido utilizadas com graus variados de sucesso clínico. No entanto, eles também induzem alterações nas propriedades químicas e físicas da superfície do implante, possivelmente complicando a formação de novo osso e a re-osseointegração.

Dentre os métodos mecânicos, os procedimentos de AA utilizando diferentes composições de pó têm mostrado a melhor eficácia de limpeza 11,12,13. No entanto, a presença de partículas residuais pode alterar a topografia da superfície e reduzir a biocompatibilidade¹⁴. A glicina, seguida pelo bicarbonato de sódio, é o pó mais utilizado nos sistemas AA⁸. Recentemente, partículas abrasivas menores do ar, como o eritritol (14 μm), ganharam interesse pela descontaminação eficaz com danos superficiais reduzidos⁹. As curetas de titânio e plástico, que causam menos danos superficiais do que as pontas de aço, são eficazes na descontaminação do biofilme¹⁵. As pontas ultrassônicas do raspador feitas de poli-éter-éter-cetona (PEEK) também reduzem a carga bacteriana com danos mínimos à superfície¹⁰. Os métodos de descontaminação devem considerar a alta rugosidade das superfícies dos implantes e ter como objetivo remover o biofilme bacteriano sem causar danos significativos à superfície. Embora extensas pesquisas in vitro, in vivo e clínicas tenham sido realizadas, ainda não há consenso e um protocolo padrão-ouro para o tratamento da peri-implantite até o momento. A crescente prevalência de doenças peri-implantares devido a numerosos implantes dentários requer uma abordagem previsível e baseada em evidências para o tratamento de superfícies contaminadas. Este estudo tem como objetivo avaliar a eficácia de diferentes métodos de descontaminação - sistemas abrasivos ao ar (AA), pontas ultrassônicas PEEK e curetas de titânio - na descontaminação da superfície do implante e avaliar seu impacto na rugosidade da superfície do implante por meio da análise de MEV.

Protocolo

O protocolo do estudo foi aprovado pelo comitê de ética (TBAEK-363) da Universidade de Akdeniz, Antalya, Turquia. Este estudo foi apoiado pelo Fundo de Pesquisa da Universidade Akdeniz (número do projeto: TDH-2024-6676). O estudo utilizou um implante dentário em forma de parafuso (PrimeTaper EV Implant) com dimensões de 4,2 mm x 11 mm, apresentando um design de micro-rosca medindo 1,7 mm no colar. Preparação da superfície com jateamento e condicionamento ácido com ácido fluorídrico diluído para obter a superfície OsseoSpeed bem definida.

1. Preparação de modelos experimentais de peri-implantite

NOTA: Três métodos de tratamento mecânico de descontaminação (abrasivo ao ar (AA), polieteretercetona (PEEK) ultrassônico e curetas de titânio; Tabela de Materiais) em dois diferentes tipos de defeitos de peri-implantite,^{foram analisados 11} (Classe 1A e Classe 1B). Assim, foram realizados seis grupos experimentais (Figura 1). Foram utilizados 62 implantes, incluindo um controle positivo e um negativo. Este desenho de estudo in vitro, inicialmente desenvolvido por Sharhmann et ^al.16, foi modificado por vários pesquisadores 12,13,14,15,16,17,18 na literatura (Figura 2). Assumindo uma diferença de 10% na eficácia de remoção de biofilme entre os grupos, o tamanho da amostra foi determinado como 60 (10 para cada grupo) para seis grupos com G*power, um tamanho de efeito de 0,50, um erro tipo I de 5% e 80% de poder.

Figura 1: Fluxograma dos grupos experimentais. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

1. Remova um primeiro molar do modelo de simulador mandibular educacional. Os dentes de plástico são fixados a este modelo fantasma com parafusos. Desaparafuse o primeiro dente molar e remova a rosca do encaixe. Encha o soquete moldando o material de silicone macio para cobrir o soquete para criar uma crista alveolar plana.
   NOTA: Foi criada uma simulação de um implante colocado em uma área edêntula.
2. Digitalize o modelo preparado em um scanner de laboratório para criar um design digital.
3. Crie defeitos ósseos 3D Classe 1A e Classe^{1B 11} peri-implantite digitalmente. Abra o programa de software Exocad. Carregue o arquivo de modelo digitalizado. Em seguida, clique em Design e selecione Modo Especialista. Remova áreas irregulares com a opção Editar malha. Em seguida, clique com o botão direito do mouse e selecione Salvar digitalização como um arquivo na pasta relacionada no computador.
4. Selecione Ferramentas > opção Adicionar/Remover Malha , selecione Digitalização de Cera> Carregar Arquivo e selecione o arquivo que acabou de ser salvo na pasta. Depois disso, clique em Modo Assistente à direita.
5. No novo modelo STL resultante, crie uma simulação de defeito no alvéolo dentário. Para fazer isso, clique em Adicionar/Remover no lado esquerdo. Selecione o tamanho do pincel de forma oval. Depois, crie o defeito no modelo usando shift e clique com o botão esquerdo ao mesmo tempo. Ajuste o comprimento do defeito como 5 mm e a largura como 4,2 mm (correspondendo ao diâmetro do implante) na superfície vestibular do implante para os defeitos de Classe 1A e 5-5-5 mm para os defeitos de Classe 1B.
6. Para estreitar a largura horizontal do defeito, selecione as Cúspides clicando em Anatomia no lado esquerdo e estreitando a largura vestibular do defeito para dentro. Em seguida, clique com o botão direito do mouse e salve a cena como um arquivo.
7. Para criar um modelo final, reinicie o programa e recarregue a pasta salva. Em seguida, selecione a opção Modo do assistente e alinhamento do modelo à direita. Selecione o tipo de modelo como Modelo de enceramento digital à esquerda. Clique em Avançar várias vezes até chegar à seção de design do modelo à esquerda. Selecione a opção Modelo completo e clique em Avançar duas vezes. Quando o arquivo de modelo estiver concluído, abra-o com o Explorer e ele estará pronto para imprimir.
8. Encaminhe os arquivos STL do modelo projetado para a impressora 3D. Imprima os modelos digitais criados usando uma resina de modelo.
9. Enxágue os modelos experimentais em etanol a 96% por 5-10 min. Após o processo de limpeza, coloque os modelos no dispositivo de fotopolimerização emissor de luz e catalise com luz durante 5 min na dose de acordo com as instruções do fabricante.
   NOTA: Use um modelo de resina com alta resistência à tração, flexão e compressão que seja adequado para perfuração de implantes. Limpe o modelo impresso com soluções à base de álcool de acordo com as instruções do fabricante e certifique-se de que esteja adequadamente fotopolimerizado.

2. Coloração de implantes

1. Mergulhe os implantes de teste em tinta vermelha viscosa e resistente à água. Certifique-se de que todas as partes da superfície do implante estejam completa e homogeneamente cobertas com tinta por 15 s. Remova os implantes do recipiente estéril usando peças de mão ou postes de impressão sem contato com as mãos.
   NOTA: Esta coloração simulará um substituto de biofilme opticamente visível para a análise fotográfica.
2. Seque ao ar os implantes manchados com uma seringa de ar da unidade odontológica para obter uma dispersão uniforme da tinta. Seque os implantes manchados por mais 24 h em temperatura ambiente. Seque os implantes isoladamente com as peças de mão, sem contato com as mãos.

3. Colocação de implantes manchados

1. Ajuste as configurações de um dispensador de fisioterapia odontológica da seguinte forma: 800 rpm, torque de 40 N sem irrigação salina.
2. Crie o encaixe do implante com as brocas cirúrgicas sobre implantes nos modelos experimentais para colocar os implantes de 11 mm de comprimento e 4,2 mm de largura. Prepare o mesmo encaixe de implante para modelos com ambos os tipos de defeitos (modelos de defeitos Classe 1A e 1B).
3. Use as brocas de implante sequencialmente de acordo com as instruções do fabricante para obter estabilidade primária. Limpe os detritos restantes após a perfuração com uma seringa ar-água e coloque os implantes. Estabilize os modelos experimentais de peri-implantite na plataforma de trabalho com uma pinça para evitar o micromovimento dos implantes e evitar microfissuras nos modelos.
4. Insira os implantes com uma peça de mão transportadora nos alvéolos. Deixe 5 mm de área exposta na superfície vestibular. Certifique-se de que os implantes estejam submersos no mesmo nível na crista óssea lingual do modelo. Evite tocar na superfície manchada do implante.

4. Descontaminação de implantes

1. Comece a descontaminar os implantes em grupos sem removê-los dos modelos experimentais de defeitos 1A e 1B.
2. Sistema abrasivo de ar: Coloque o dispositivo na potência máxima com irrigação por água com pó de eritritol de 14 μm. Segure a ponta do dispositivo a 2-3 mm da superfície do implante e aplique o pó uniformemente no defeito de peri-implantite exposto. Limite o tempo de trabalho a 2 min para defeitos 1A e 3 min para defeitos 1B.
3. Ponta ultrassônica de polieteretercetona (PEEK): Defina o dispositivo em 8 potências (80%) com irrigação máxima com água. Segure a peça de mão PEEK de maneira adequada para uso ultrassônico. Realize a descontaminação na superfície do implante com movimentos lineares e paralelos. Aplique a ponta PEEK entre as roscas o quanto seu design permitir. Limite o tempo de trabalho a 2 min para defeitos 1A e 3 min para defeitos 1B.
4. Curetas de titânio: Aplique contatos consecutivos com pressão constante a 60°-90° na superfície do implante com uma força aproximada de 0,75 N na superfície exposta do implante de 5 mm por 2 min para defeitos 1A e 3 min para defeitos 1B.
5. Após a descontaminação, remova o implante usando a peça de acionamento sem contato com as mãos. Se os modelos ficarem deformados após a descontaminação, prossiga para os modelos de backup. Estabilize os modelos experimentais de peri-implantite na plataforma de trabalho com uma pinça.
   NOTA: Todos os métodos devem ser calibrados e aplicados por um único pesquisador.

5. Imagem fotográfica

1. Remova os implantes do modelo com uma peça de acionamento de implante compatível. Seque os implantes ao ar por 20 s para remover quaisquer partículas/restos soltos na superfície.
2. Coloque os implantes em modelos fotográficos de acrílico personalizados para fotografar vistas planas, vistas apicais de 30° e vistas coronais de 30° para avaliar as partes apicais e coronais das roscas na superfície do implante.
3. Coloque a câmera em um tripé e padronize as configurações da câmera (distância 15 cm, ISO 160, abertura f/16, tempo de exposição 1/250 seg.). Certifique-se de que a sala esteja adequadamente iluminada. É necessário estabilizar a câmera com um tripé.
4. Tire as fotos digitais em formato RAW com flash. Obtenha um total de 90 fotos vestibulares (uma plana, uma apical de 30° e uma de 30° coronal para cada superfície do implante) para defeitos de Classe 1A e 270 fotos (plana, 30° apical e 30° coronal de cada superfície vestibular, mesial e distal para cada implante) para defeitos de Classe 1B. Deposite todos os arquivos de fotos digitais em um disco rígido para análise posterior da imagem.

6. Análise de imagem

1. Realize todas as análises em software de imagem digital (ImageJ). Antes da análise, deixe o fundo das fotografias preto usando um programa Photoshop (Photoroom) para garantir que apenas o implante seja visível na imagem. Abra o aplicativo e adicione cada imagem da galeria. Remova o fundo da imagem e selecione Fundo preto nas opções.
2. Arraste e solte a imagem no ImageJ. Desenhe um quadrado na imagem para cobrir 5 mm coronal ao implante. Em seguida, clique em Recorte de imagem > para padronização. Repita o mesmo processo para cada imagem.
3. Converta as imagens para o formato de 8 bits clicando em Imagem > Tipo > 8 bits e ajuste os limites clicando em Imagem > Ajustar > Limite para cálculos de área.
4. Calcule toda a área da superfície do implante e a área de resíduo de cor vermelha clicando em Analisar > Medir > Área.
5. Registre a área de pixels obtida em um arquivo de planilha. Crie um arquivo de planilha separado para registrar os dados brutos da imagem.
6. Para obter a porcentagem de remanescentes de cor vermelha, multiplique a área exibida em vermelho por 100 e divida pela área total da superfície do implante.

7. Análise de MEV

1. Armazene todos os implantes em suas caixas estéreis até o dia da análise.
2. Antes da análise de MEV, selecione aleatoriamente uma amostra representativa de cada grupo de tratamento. Além das amostras selecionadas de cada grupo, adicione um implante estéril e apenas o implante completamente coberto com tinta. Assim, prepare um total de oito amostras de implantes para análise de MEV.
3. Pulverize gás nitrogênio usando uma pistola de gás por 20 s para remover qualquer micropó da superfície do implante antes da análise de MEV.
   NOTA: Nenhum revestimento de ouro adicional foi aplicado devido à tecnologia avançada do dispositivo.
4. Monte cada implante em pontas de MEV com discos adesivos de carbono condutores de forma a permitir a análise da superfície plana vestibular sem descontaminação manual. Organize-os em ordem por número para evitar confusão dos grupos.
5. Selecione uma área dos implantes colocados no instrumento e capture imagens em diferentes ampliações. Repita o mesmo procedimento para diferentes regiões das superfícies do implante (mesial ou distal). Use ampliação de 100x, 1000x e 5000x para imagens usando um dispositivo SEM operando a 10-30 kV com uma distância média de trabalho de 12 mm.
   NOTA: A segunda microfita da área do colar e a segunda macrofita do corpo foram selecionadas para cada implante para garantir a padronização durante a análise de MEV. Para algumas imagens, recomenda-se realizar análise elementar (EDS) durante a imagem para comparação.

Figura 2: Fluxograma do estudo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

8. Análise estatística

1. Expresse variáveis categóricas como números e porcentagens e variáveis contínuas como média e desvio padrão. Confirme a normalidade da distribuição para variáveis contínuas com o teste de Shapiro-Wilk.
2. Para comparação de variáveis contínuas entre grupos de defeitos, use o teste t de Student. Para comparação de mais de dois grupos, use ANOVA de uma via ou teste de Kruskal Wallis, dependendo se as hipóteses estatísticas foram cumpridas ou não.
3. Para dados com distribuição normal, em relação à homogeneidade das variâncias, utilizar os testes de Tukey para comparações múltiplas de grupos. Para dados com distribuição não normal, use o teste U de Mann-Whitney ajustado por Bonferroni para comparações múltiplas de grupos. Todas as análises estatísticas foram realizadas usando o IBM SPSS 20. O nível de significância estatística para todos os testes foi considerado de 0,05.

Resultados

O protocolo experimental aqui descrito para análise da descontaminação das superfícies dos implantes revelou diferenças significativas entre os vários procedimentos de tratamento. Além disso, o protocolo de MEV pós-tratamento também mostrou alterações significativas nas superfícies dos implantes com graus variados entre os grupos de estudo.

Comparações no nível do implante (médias totais do implante) após a descontaminação

Discussão

A metodologia de análise de superfície in vitro de implantes dentários afetados por doença peri-implantar sempre foi desafiadora devido à natureza inflamatória e bacteriana dos mecanismos patogênicos que ocorrem nas superfícies rugosas do implante. Várias preocupações incluem a escolha do material da amostra, imitação do biofilme na superfície, escolha do tipo de defeito peri-implantite, representação das condições clínicas durante os procedimentos in vitro, v...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Printer	DentaFab, Istanbul, Turkey		To produce experimental periimplantitis defects
3D Printing Resin	Alias, Istanbul,Turkey		To produce experimental periimplantitis models
3D Scanner	DOF Inc. EDGE, Seoul ,Republic of Korea		Used to scan the dental phantom model
Air Abrasive system	AIRFLOW Plus PowderE.M.S., Electro Medical Systems S.A., Nyon, Switzerland		Used to decontaminate implant surface
CAD/CAM Software	Exocad 3.2 Elefsina		To produce experimental periimplantitis defects
Camera	Canon EOS 70D, Japan		In order to obtain photographic records of implants
Dental implant	DS PrimeTaper, Dentsply Sirona, Hanau, Germany
Light-Curing Unit	Solidilite V, Japan		Used to curing experimental models in laboratory
Permanent ink	Edding, Germany		Used to stain the implant surface for mimicking biofilm
Physiodispenser	Dentsply Sirona, Hanau, Germany		To place the implants in the experimental models
SEM Device	FEI QUANTA FEG 250 FEI Technologies Inc. (Oregon, United States		Used to analyze topograhic changes on the implant surface
Surgical implant set	Dentsply Sirona, Hanau, Germany		To place the implants in the experimental models
Titanium Currette	Langer ½ Titanium Currette, Hu-Friedy, Chicago, IL, USA		Used to decontaminate implant surface
Ultrasonic PEEK Tip	PI-MAX Implant Scaler, E.M.S., Electro Medical Systems S.A., Nyon, Switzerland		Used to decontaminate implant surface