DT News - Italy - TiUnite: un biomateriale esclusivo

P. Schüpbach, R. Glauser

mer. 22 maggio 2013

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Le caratteristiche della superficie implantare sono considerate un fattore fondamentale per le interazioni iniziali dei tessuti, l’accelerazione della guarigione ossea e l’osteointegrazione.

TiUnite® è ossido di titanio reso un biomateriale osteoconduttivo mediante un processo di anodizzazione. Nuovi risultati spiegano il modo in cui TiUnite® interagisce con il tessuto e perché rimane la superficie osteoconduttiva d’elezione.
Nobel Biocare ha introdotto per la prima volta sul mercato TiUnite® nel 2000 sugli impianti Brånemark System, applicandola poi a Replace Select nel 2001. Oggi, TiUnite® è disponibile su tutti gli impianti Nobel Biocare, compresi quelli con collo macchinato.
A differenza degli impianti con superficie macchinata, TiUnite® ha dimostrato clinicamente la capacità di aumentare la predicibilità e la velocità con cui gli impianti dentali si osteointegrano mediante formazione di osso per osteoconduzione (Glauser et al., 2001).
TiUnite® è formata da un processo di anodizzazione in una soluzione elettrolitica contenente acido fosforico. Questo risulta in uno strato inspessito di ossido di titanio (fino a 10 micron) e una topografia di superficie porosa moderatamente ruvida (Ra 1,2). TiUnite® contiene anatasio e rutilo, gli ossidi di titanio più importanti, ed è quindi un biomateriale altamente cristallino. Studi hanno dimostrato anche la presenza di fosforo nello strato di ossido (Lausmaa, Hall, 2000; Schüpbach et al., 2005). Quindi, TiUnite® può avere un effetto sull’osteointegrazione legato sia alla topografia sia alla chimica.
Questo articolo spiega come TiUnite® interagisce con il tessuto vivente e accelera la guarigione della ferita.

Una cronologia inevitabile
La guarigione della ferita comprende una serie di eventi che il corpo chiama in campo per risolvere il danno. Le priorità della natura sono fermare il sanguinamento, ripristinare la funzione ed evitare l’infezione. Generalmente, gli eventi per la guarigione della ferita si raggruppano in quattro fasi: emostasi; infiammatoria; proliferativa/di riparazione; e di rimodellamento.

Emostasi (da 0 a 10 minuti dopo il posizionamento dell’impianto)
TiUnite® mostra la sua forza già al momento dell’inserimento dell’impianto: entro pochi secondi, le proteine ematiche e le piastrine vengono attratte dalla superficie TiUnite® caricata negativamente e diventano immediatamente attivate.
Questa prima fase è fondamentale per la guarigione della ferita. La loro attivazione è seguita dal rilascio di fattori di crescita, come i fattori di crescita derivati dalle piastrine (PDGF) e i beta fattori di crescita di trasformazione (TGF-b).
Tali fattori rivestono un ruolo cruciale nella regolazione degli eventi che portano alla guarigione della ferita (Park JY et al., 2001; Marx RE, 2000). Durante i primi 10 minuti nel sito della ferita verrà rilasciata la fibrina – il prodotto di reazione di trombina e fibrogenina.
Il coagulo ematico stabilizzato che ne risulta mostra una migliorata adesione alla superficie TiUnite® moderatamente ruvida rispetto agli impianti con superficie liscia.

Giorno 1-2. La fase infiammatoria
La fase infiammatoria inizia alcuni minuti dopo l’inserimento dell’impianto e continua per circa due giorni.
I neutrofili sono le prime cellule attratte dai segnali chimici rilasciati dalle piastrine, seguiti dai macrofagi. Entrambi i tipi di cellule fagociteranno piccoli detriti ossei. La fibrina sarà rotta dalla plasmina enzimatica e i detriti saranno rimossi anche dai leucociti. La fibrinolisi inizia già durante l’emostasi, ma è più lenta e quindi contribuisce alla sua regolarizzazione.
La rottura del coagulo di fibrina crea nel sito della ferita lo spazio necessario per l’invasione dei fibroblasti e quindi la formazione della matrice provvisoria (Schüpbach et al., in preparazione).

Giorno 3-5. La fase proliferativa/di riparazione
La fase proliferativa è caratterizzata da formazione di tessuto di granulazione, angiogenesi, deposito di collagene e contrazione della ferita. Nella formazione di tessuto di granulazione, i fibroblasti invadono la ferita e formano una matrice extracellulare provvisoria (ECM) mediante secrezione di collagene e fibronectina. Nell’angiogenesi, si formano nuovi vasi ematici dalle cellule endoteliali vascolari. In contrazione, la ferita è resa più piccola dall’azione dei miofibroblasti che instaurano una presa sui bordi della ferita e si contraggono anch’essi.
A questo punto entra in gioco il vantaggio della topografia di TiUnite®, in quanto la superficie moderatamente ruvida diminuisce la contrazione della ECM – rispetto alle superfici lisce – e inibisce la sua retrazione dalla superficie. Questo è un prerequisito per la formazione di osso per osteoconduzione, dal momento che le cellule osteogeniche, attratte ancora dai segnali chimici delle piastrine, possono raggiungere la superficie solo se la ECM rimane attaccata.

Giorno 5-7. Formazione ossea osteoconduttiva
Una volta che le cellule osteogeniche hanno raggiunto la superficie TiUnite®, esse migrano verso il fronte della formazione ossea, ovvero dove i bordi della ferita dell’osteotomia sono in contatto con la superficie dell’impianto, o dove l’osso di neoformazione per osteogenesi a distanza ha già raggiunto la superficie. Sul fronte della formazione ossea, esse si differenzieranno dagli osteoblasti. Questi ultimi formeranno una matrice ossea collagenata, che può diventare mineralizzata, e si formano trabecole ossee precoci.
La forza di TiUnite® in questa fase di guarigione ossea è ovvia: la superficie porosa è un substrato ideale per la migrazione delle cellule osteogeniche lungo la superficie (Schüpbach et al., 2005) e le proprietà della superficie (con Ra < 2 µm e Rm > 5 µm) sono ottimali per la differenziazione delle cellule staminali in cellule osteogeniche (Schwartz et al., 2000). Secondo queste caratteristiche, TiUnite® è altamente osteoconduttiva e la neoformazione ossea avviene rapidamente e direttamente su e lungo la superficie implantare.
Inoltre, gli osteoblasti, essendo cellule polarizzate, secernono matrice collagenata solo perpendicolarmente alla superficie – e quindi direttamente nei pori aperti di TiUnite® (Schüpbach et al., 2005). Uno studio cinetico sulla formazione ossea precoce con TiUnite® ha mostrato una formazione ossea iniziale e il suo ancoraggio diretto già intorno al giorno 7, mantenendo così la stabilità primaria (Schüpbach et al., in preparazione).

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Conclusioni
Combinate tra loro, le esclusive proprietà di TiUnite® permettono un gioco di squadra tra i fattori legati alla topografia e quelli legati alla chimica per accelerare l’osteointegrazione.
Quindi, non sorprende che diversi studi su animali e su uomo abbiano dimostrato una migliore osteointegrazione sia in termini di velocità sia di quantità di contatto osso-impianto rispetto alle superfici di idrossiapatite, che molti considerano ancora il gold standard dell’osteoconduzione (Zechner et al., 2003).
Da una prospettiva clinica, TiUnite® ha permesso l’applicazione predicibile di impianti molto corti e di impianti inseriti in condizioni ossee molto impegnative. Inoltre, TiUnite® ha sia ridotto il tempo di guarigione necessario prima del carico funzionale dell’impianto, sia portato le soluzioni di funzione immediata a un livello di successo molto elevato e affidabile (Glauser, 2011).

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