Cientistas do projeto europeu Laser4Surf estão atualmente desenvolvendo um módulo óptico multifeixe para tratar as superfícies metálicas de implantes dentários para obter a melhor adesão celular e propriedades antibacterianas. “O tratamento de superfície permite tanto uma maior superfície de contato entre o implante e o osso ou uma melhor afinidade quanto à interação química entre a célula e o implante, "explica Marilys Blanchy, gerente de pesquisa e desenvolvimento da Rescoll, um dos parceiros do projeto. Rescoll é um centro de tecnologia, especializada em ciência de polímeros, revestimento adesivo e dispositivos médicos, baseado em Bordeaux, na costa atlântica da França.

Os materiais usados ​​até agora em implantodontia são biocompatíveis com o corpo, mas inerte em relação à adesão celular na superfície do dispositivo. Apesar dos bons resultados, os cientistas pretendem criar uma osseointegração mais rápida, ou seja, a conectividade entre o aparelho médico e as células humanas. Uma tecnologia usada atualmente é o ataque ácido - a aplicação de agentes químicos para tornar a superfície áspera e criar uma textura mais funcional e uma nova topografia. "Esses tratamentos químicos não são biocompatíveis, e, portanto, precisam ser removidos antes da implantação, "explica Marilys Blanchy. Outro método atualmente em uso é o jato de areia, em que partículas duras são disparadas sobre a superfície do implante para aumentar sua aspereza. Mas aqui, também, especialistas levantaram questões críticas, já que o jato de areia pode contaminar a superfície do implante.

Geometria nanométrica

Ambas as práticas atuais funcionam em escala de mícron, que é um milionésimo de metro, considerando que a nova técnica baseada em laser tratará a superfície em escala nano, que é um bilionésimo de um metro. Os feixes de laser de pulso ultracurto podem criar padrões regulares na superfície, chamadas de estruturas de superfície periódicas induzidas por laser (LIPSS), o que significa que os cientistas agora podem adaptar uma geometria muito precisa à superfície e, portanto, até mesmo controlar a topografia da superfície do implante em nanoescala.

As células têm a capacidade de detectar essas nanoestruturas. Quando o implante é inserido, as células entram em contato com sua superfície estruturada e são capazes de proliferar e se espalhar ao longo dos padrões. "Se o implante tiver uma superfície lisa, superfície polida, as células não vão aderir bem. Por outro lado, as células não se adaptam a uma superfície pontiaguda com bordas ásperas, qualquer, "diz Blanchy.

A solução é configurar a topografia certa para aumentar o contato da superfície do implante e dar às células mais espaço para se moverem. Essa tecnologia também é muito limpa, pois não altera a estrutura química do material. As mudanças são apenas mecânicas e dizem respeito à topografia e rugosidade. "Em vez de ter um áspero, superfície plana, teremos uma superfície composta de picos e vales, "diz Marilys Blanchy.

As células ósseas estão naturalmente acostumadas a uma arquitetura porosa, semelhante à microestrutura de um osso, por isso, os cientistas há muito tentam imitar as características arquitetônicas naturais na superfície do implante para estimular a adesão celular.

"Como podemos enganar as células formadoras de ossos? Uma maneira é usar esse tratamento a laser, preservando a composição do implante enquanto gera alguns poros na superfície, cujas dimensões podem ser ajustadas, "diz a professora Izabela Stancu, um pesquisador em biomateriais, biofuncionalização e andaimes bioinspirados. Ela chama a atenção para o tipo de rugosidade obtida após os tratamentos a laser aos quais as células podem reagir especificamente. As vezes, diferenças de 10 mícrons ou 50 nanômetros podem ser estatisticamente significativas na resposta celular.

"A vantagem de tais tratamentos a laser é sua flexibilidade para gerar uma arquitetura personalizada, melhorando a superfície de contato entre tecidos vivos e implantes sintéticos. Quando falamos sobre a engenharia de superfície de produtos implantáveis, se eles usam tecidos moles ou duros, os cientistas pensam sobre as características naturais a serem imitadas na interface tecido-biomaterial para desencadear a adesão celular. Assim, as células podem reconhecer a superfície do implante como sendo semelhante ao microambiente natural com o qual estão familiarizadas, "explica o Prof. Stancu.

Os médicos que trabalham com implantes hoje também relatam falhas na manutenção de longo prazo da saúde peri-implantar (ao redor do implante). "Considerando que mais de 97 por cento dos implantes se integram, nossos esforços devem ser focados na prevenção de doenças peri-implantar, que pode levar à perda progressiva de osseontegração, levando à destruição óssea, "diz o Dr. Ignacio Sanz Sánchez, mentor do programa educacional na European Association for Osseointegration, e Professor da Faculdade de Odontologia, Universidade Complutense de Madrid, Espanha. Uma vez que a osseointegração é previsível, ele adiciona, "a ciência está progredindo no campo de superfícies de implantes biológicos, tentando acelerar o processo de cicatrização e ter propriedades antibacterianas para prevenir doenças peri-implantar. "

No entanto, ainda existem desafios antes que a tecnologia possa oferecer o máximo de benefícios. Além da rugosidade adequada, o implante de titânio também precisa da hidrofilicidade certa, que é a sua capacidade de absorver ou adsorver água. As células são muito hidrofílicas, portanto, uma superfície hidrofílica ajuda a célula a aderir à superfície do implante. "A aspereza forte pode induzir certa hidrofobicidade (a propriedade de repelir a água). Portanto, precisamos encontrar um meio-termo entre aspereza e hidrofilia. Estamos trabalhando nisso hoje e esperamos superá-la, "diz Marilys Blanchy.

A pesquisa sobre o tratamento ainda está em andamento, e a próxima etapa será navegar pelo tortuoso caminho regulamentar. Experimentos estão sendo conduzidos para verificar se há algum problema químico em potencial que possa impedir a biocompatibilidade. Testes vivos em laboratório serão realizados para comprovar a funcionalidade em diferentes padrões induzidos por laser. "Existem duas vantagens principais de usar o laser para tratar o implante:primeiro, sabemos que o material é biocompatível com o corpo, e em segundo lugar, estará em melhor conformidade com os regulamentos médicos relacionados. Se a química na superfície do implante não foi alterada, o material em si não terá mudado, para que o produto seja seguro, "acrescenta Blanchy.