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RESUMO
Objetivo: avaliar a superfície de diferentes sistemas de implantes por
meio de análises físico-químicas em relação aos elementos químicos
presentes, comparando com a normatização F67 ASTM. Material e
métodos: foram utilizados 16 implantes de oito sistemas diferentes,
sendo dois implantes de cada sistema, os quais foram preparados
para a análise de MEV (microscopia eletrônica de varredura) e EDS
(espectroscopia por energia dispersiva). Foram apresentadas as
imagens e análises qualitativas apenas para elementos químicos
positivos nas duas amostras de uma mesma marca. Resultados: as
análises de EDS mostraram picos de alumínio em dez dos 16 implantes,
enquanto a análise por MEV mostrou o imbricamento de grãos de
alumínio nessas mesmas amostras. Conclusão: as limitações deste
trabalho não permitem dizer em que fase da confecção dos implantes
o elemento químico alumínio se tornou aderido, tampouco se as
concentrações ainda não vistas aqui seriam nocivas ao organismo.
Amostras maiores precisam ser periodicamente investigadas.
Palavras-chave – Implantes dentários; Tratamento de superfície;
Alumínio; Jateamento; Pureza.
1Cirurgião-dentista e especialista em Implantodontia – Faculdade de Odontologia da Uerj; Mestre em Clínica Odontológica – Faculdade de Odontologia da UFF.2Cirurgião-dentista e especialista em Implantodontia – Faculdade de Odontologia da PUC/RS; Mestre em Engenharia de Biomateriais – Faculdade de Engenharia e Tecnologia de Materiais da PUC/RS.
Recebido em out/2017Aprovado em jan/2018
ABSTRACT
Objective: to evaluate the surface of different implant systems by
physico-chemical analysis in relation to the chemical elements present
in comparison with the International Standards Worldwide Organi-
zation (ASTM) F67 standardization. Materials and methods: sixteen
implants of 8 different brands were used, which were prepared for
SEM (scanning electron microscopy) and EDS analyses (dispersive
energy spectroscopy). Images and qualitative analyses were presented
only for positive chemical elements in the two samples of the same
manufacturer. Results: EDS analysis showed aluminum peaks in 10 of
the 16 implants, while SEM analysis showed the inclusion of aluminum
grains in these same samples. Conclusion: due to the inherent limitations
of this investigation, it was not possible to conclude at which step of
implant development the chemical element aluminum became adhered
to the samples or whether their concentractions presented here are
harmful to the organism. Larger samples still need to be investigated.
Key words – Implants; Surfaces; Aluminium; Blasting; Purity.
ANÁLISE MICROSCÓPICA QUALITATIVA DE TRATAMENTOS
DE SUPERFÍCIE DE OITO SISTEMAS DE IMPLANTES
DENTÁRIOS: JATEADOS VERSUS NÃO JATEADOS
Qualitative microscopic analysis of eight different dental implant
systems: blasted vs non-blasted surfaces
Nilton Penha1, Marcel Ferreira Kunrath2
Penha N | Kunrath MF
INPerio 2018;3(4):700-9700
INPerio 2018;3(4):700-9
Existem no mercado diferentes tipos de
implantes, podendo ser de titânio puro, em
diferentes graus ou em ligas que agregam titânio
a outros elementos. Além disso, cada sistema tem
seu tratamento de superfície. Todas as fases do
processo de fabricação podem infl uenciar nos
resíduos pontuais, contaminantes sistemáticos
e processos que podem se corromper em uma
linha de produção1-2. Os fabricantes utilizam
tratamentos como: superfícies usinadas,
jateadas, anodizadas, tratadas com laser, com
apenas ataque ácido e tratadas com spray de
plasma3.
INTRODUÇÃO
Existem no mercado diferentes tipos de implantes,
podendo ser de titânio puro, em diferentes graus ou em ligas
que agregam titânio a outros elementos. Além disso, cada
sistema tem seu tratamento de superfície. Todas as fases
do processo de fabricação podem in( uenciar nos resíduos
pontuais, contaminantes sistemáticos e processos que podem
se corromper em uma linha de produção1-2. Os fabricantes
utilizam tratamentos como: superfícies usinadas, jateadas,
anodizadas, tratadas com laser, com apenas ataque ácido e
tratadas com spray de plasma3. Muitas empresas mesclam
esses tratamentos, como no caso do SLA (sandblasted and
acid-etched). Além disso, existem segredos industriais, como
variações dos tamanhos dos grânulos, pressão aplicada, tempo
de ataque, temperatura, umidade relativa do ar, limpeza
do processo, pureza de todos os líquidos e equipamentos
empregados. Deve-se levar em consideração também a
matéria-prima, pois existem diferentes minerais dos quais
são extraídos o titânio, além do processo pelo qual ele é
extraído e transformado em barras para a usinagem de
implantes dentários. Depois disso, passa-se pela estocagem
e transporte dessas barras4.
O titânio para a comercialização de implantes dentários
pode ser puro ou em forma de ligas, podendo ter alumínio e
vanádio ou zircônio, largamente utilizados para a fabricação
Pesquisa Básica Caderno científi co [ IMPLANTE ]
de implantes dentários, com signi7 cante taxa de sucesso5.
A ASTM F67 classi7 ca o titânio puro com diferentes graus de
pureza, sendo que o grau I tem a mais alta pureza, devido
ao seu baixo teor de oxigênio e ferro, e o grau IV o maior
percentual de oxigênio e ferro, porém o mais resistente
mecanicamente dentre esses quatro graus de titânio puro.
O grau V é uma liga de titânio com 4% de alumínio e
6% de vanádio (Ti-4Al-6V), e a liga Roxolid é uma liga com
85% de titânio e 15% de zircônio6. Cada um desses titânios,
em liga ou não, apresenta diferentes resistências mecânicas.
Depois da escolha das barras de titânio, a empresa as trans-
forma em implantes. Eles variam de tamanho, forma, tipo
de conexão, plataforma, se possuem ou não roscas, qual a
medida, espaçamento entre elas e se apresentam corte ou
não. Essas etapas necessitam de muito controle de qualidade,
pois falhas nessa produção podem gerar contaminantes ou
até falhas de resistência físico-química1-2,7.
As reações biológicas acontecem pela interação do íon
liberado com uma molécula do hospedeiro, sendo a compo-
sição da liga de fundamental importância. Reações tóxicas
causam danos severos e morte celular8-10. A toxicidade das
ligas depende da fabricação e pré-tratamento do material, da
condição da superfície, da composição das fases e da técnica
de fabricação. A alergia pode ser causada como uma reação
adversa a metais como níquel, ouro, paládio, cobalto e outros.
O alumínio merece especial atenção, devido ao jateamento
do tratamento de superfície ser anunciado pelas indústrias
como algo positivo2-3,11.
O alumínio é um elemento que a literatura de7 ne como
neurotóxico, neF otóxico e ligado à osteomalacia, ao passo
que a toxicidade depende do tempo de resposta, podendo
ser aguda, subcrônica e crônica em relação à severidade,
podendo ser leve, moderada ou severa segundo a graduação,
e podendo ser local ou sistêmica, ambas com seus graus de
cronicidade ou agudicidade, passando até por mecanismos
desconhecidos, imediatos e retardados12-13.
O objetivo deste trabalho foi analisar a superfície
de diferentes sistemas de implantes por meio de análise
físico-química de dez implantes dentários, sendo duas marcas
nacionais e três importadas. Entende-se como sistema de
implantes as diferentes escolhas dentro do processo industrial,
cuja 7 nalidade é a comercialização de implantes por vincu-
lação a uma marca. Também teve como objetivo veri7 car a
presença de elementos químicos fora dos padrões de registro
das normas internacionais da ASTM nos implantes de titânio
e comparar os tratamentos de superfície.
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MATERIAL E MÉTODOS
Amostras
Foram escolhidas oito marcas comerciais de implantes:
Straumann (STM), Ankylos (AKL), Implacil De Bortoli (ICB),
Neodent (NDT) e TitaniumFix (TFX), por serem superfícies
que mesclam ataque ácido e jateamento; Nobel Biocare
(NBC), por usar tratamento com anodização; DenR ix (DTX),
por tratar apenas com triplo ataque ácido; e Baumer (IBM),
por fazer uso do tratamento a laser. As especi7 cações dos
produtos estão referenciadas no Quadro 1.
Foram utilizadas duas amostras de cada sistema, sendo
um implante de cada lote, pela possibilidade de variação de
matéria-prima, variação do processo de fabricação do implante
e variação de controle de qualidade (limpeza, usinagem e
pureza) em cada lote, todos eles registrados como titânio
puro grau II e IV, norma ASTM F67 – menos a marca STM, que
relata utilizar a liga Roxolid (85% de titânio e 15% de zircônio).
Análise por MEV (microscopia eletrônica de varredura)
As amostras foram retiradas da embalagem com pinça
de titânio puro e capturadas dentro da área de conexão,
viradas para análise da parte que não foi pega com a pinça,
colocadas em 7 ta adesiva dupla face e posicionadas em
método patenteado (INPI: BR 10 2017 000197 0). Todas as
análises foram realizadas pelo mesmo pro7 ssional.
Após o preparo inicial, as amostras foram analisadas nos
microscópios eletrônicos de varredura FEI Quanta 250 e Jeol
JSM 6390 LV, com o parâmetro 15 Kv em diferentes magni7 -
cações, variando de 15x a 40x em menores aumentos, e de
1.500x até 2.000x em maiores aumentos.
Análise por EDS (espectroscopia por energia dispersiva)
Com a presença de elementos em escala de cinza
variada, a EDS foi aplicada, sendo que na norma ASTM F67
são considerados apenas os elementos nitrogênio, carbono,
hidrogênio, ferro, oxigênio e titânio. Todos os implantes foram
analisados em toda a sua estrutura, cabeça, corpo, roscas
internas, externas e ápice. Foram apresentadas neste artigo
as imagens e análises qualitativas apenas para elementos
químicos que se apresentaram nas duas amostras de uma
mesma marca, em ambos os aparelhos, de modo a sugerir
a sistematização do processo. Considerou-se contaminação
qualquer elemento químico presente, fora os normatizados
pela ASTM F67 e com exceção para STM, onde se considerou
a inclusão do zircônio no EDS, por sua liga apresentar 15%
desse elemento na matéria-prima, e da NBC, com a inclusão
do fósforo no EDS por sua superfície ter um tratamento
diferenciado.
QUADRO 1 – IMPLANTES USADOS NESTE ESTUDO (N=2 PARA CADA MARCA)
Marca Dimensões Lotes
STM4,1 mm x 12 mm – conexão interna4,1 mm x 10 mm – conexão interna
HV935KN523
AKL3,5 mm x 9,5 mm – cone-morse4,5 mm x 11 mm – cone-morse
B160010812B160007544
ICB3,5 mm x 9 mm – conexão hexágono externo3,5 mm x 7 mm – conexão hexágono interno
60525316050292
NDT3,5 mm x 10 mm – conexão hexágono externo
3,5 x 10 mm – conexão hexágono externo800176035800209005
TFX3,75 mm x 10 mm – conexão hexágono externo3,75 mm x 10 mm – conexão hexágono externo
012316008316
NBC5 mm x 11,5 mm – conexão interna5 mm x 13 mm – conexão interna
491783456901
DTX3,75 mm x 10 mm – cone-morse
3,75 mm x 11,5 mm – cone-morse37312744
IBM4 mm x 8,5 mm – conexão hexágono externo3,5 mm x 10 mm – conexão hexágono externo
004259356004276006
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RESULTADOS
Na Tabela 1, podemos veri7 car a normatização F67 da
ASTM (International Standards Worldwide Organization) e os
elementos permitidos nos diferentes graus de pureza do titânio.
As Figuras 1 mostram o posicionamento dos implantes para
análise em um dos microscópios. As Figuras 2 apresentam os
resultados obtidos com microscopia eletrônica de varredura
no implante da marca STM. Na Figura 2A, o implante aparece
com o montador, o qual não foi retirado para a análise.
TABELA 1 – NORMA F67 DA ASTM COM OS ELEMENTOS QUÍMICOS E QUANTIDADE MÁXIMA
Normas
ASTM F67 – Titânio puro grau I
Elemento químico Nitrogênio (máx.) Carbono (máx.) Hidrogênio (máx.) Ferro (máx.) Oxigênio (máx.) Titânio
Percentual máximo permitido (%) 0,03 0,08 0,015 0,2 0,18 Bal.
ASTM F67 – Titânio puro grau II
Elemento químico Nitrogênio (máx.) Carbono (máx.) Hidrogênio (máx.) Ferro (máx.) Oxigênio (máx.) Titânio
Percentual máximo permitido (%) 0,03 0,08 0,015 0,3 0,25 Bal.
ASTM F67 – Titânio puro grau III
Elemento químico Nitrogênio (máx.) Carbono (máx.) Hidrogênio (máx.) Ferro (máx.) Oxigênio (máx.) Titânio
Percentual máximo permitido (%) 0,05 0,08 0,015 0,3 0,35 Bal.
ASTM F67 – Titânio puro grau IV
Elemento químico Nitrogênio (máx.) Carbono (máx.) Hidrogênio (máx.) Ferro (máx.) Oxigênio (máx.) Titânio
Percentual máximo permitido (%) 0,03 0,08 0,015 0,5 0,4 Bal.
Figuras 1 – Posicionamento
das amostras (STM e NBC).
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Figuras 2 – Corpo e cabeça do implante STM. A e B. Aumento de 49x no MEV, imbricamento do grão de Al em maior aumento.
C e D. Aumento de 1.900x no MEV.
Nas Figuras 2A e 2B são apresentados cabeça e corpo do
implante, sendo possível notar pequenos grãos de óxido de
alumínio de coloração mais clara cobrindo algumas regiões.
Nas Figuras 2C e 2D ressalta-se o tamanho médio de cada
grão de óxido de alumínio imbricados mecanicamente (75,12
micrômetros verticalmente x 45,39 micrômetros horizontal-
mente). A Figura 3A apresenta o corpo do implante AKL, e a
Figura 3B mostra sua superfície. No implante STM, a Figura 4A
ressalta o imbricamento mecânico, e a análise qualitativa por
EDS mostra apenas os elementos oxigênio e alumínio na área
em cruz vermelha analisada. No implante AKL, a Figura 4B
ressalta o pico de alumínio na análise por EDS desse implante,
além de carbono, nitrogênio, oxigênio e titânio. Na Figura 5A,
é possível ver todo o implante da NBC e, à direita dela, os
elementos presentes na superfície na análise qualitativa por
EDS – destaque para o pico de fósforo, pela sua superfície
modi7 cada. A Figura 5B mostra o implante da marca DTX e, à
direita, os elementos presentes em sua superfície, em análise
por EDS, na qual não é possível notar o pico de alumínio.
A Figura 5C mostra o implante da marca IBM e, à direita, sua
análise qualitativa por EDS, na qual também não é possível
notar o pico de alumínio. As Figuras 6A a C apresentam mais
três análises de MEV e EDS, demonstrando picos de alumínio
em suas superfícies em variadas porcentagens.
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Figuras 3 – A. Implante AKL por MEV, aumento de 66x. B. Maior aumento (1.600x) na superfície do implante NBC.
Figuras 4 – A. Análise de EDS implante STM focalizado no grão de Al, imagem com aumento de 1.600x. B. Análise de EDS implante AKL
mostrando pico de Al, imagem com aumento de 1.500x.
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Figuras 5 – A. Implante NBC (aumento de 27x) e sua respectiva análise de EDS (aumento de 1.500x). B. Implante DTX
(aumento de 15x) e sua respectiva análise de EDS (aumento de 1.500x). C. Implante IBM (aumento de 34x) e sua
respectiva análise de EDS (aumento de 1.500x).
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Figuras 6 – A. Implante ICB (aumento de 28x) e sua respectiva análise de EDS (aumento de 1.500x). B. Implante
TFX (aumento de 28x) e sua respectiva análise de EDS (aumento de 1.500x). C. Implante NDT (aumento de 29x)
e sua respectiva análise de EDS (aumento de 1.500x).
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DISCUSSÃO
Uma vez que o titânio é extraído de diferentes reservas
de minerais4, podendo estes ser de purezas diferentes com
relação ao óxido de titânio (TiO2), através de diferentes
processos e até diferentes usinas, é possível que o titânio
possa ser “contaminado” ou “corrompido” em alguma fase
dessa cadeia, podendo ser desde a extração até a confecção
do implante em si. Dessa forma, o tipo de titânio depende
do tipo de mineral, do processo de obtenção e até da usina
e aparelhagem que é usada nesse processo. Para especi7 car
em qual momento da cadeia pode ocorrer uma contaminação,
é necessário analisar as rochas antes e após a extração, as
barras de implantes antes da sua preparação4, o implante em
cada fase preparatória e como produto 7 nal.
O presente estudo trouxe uma análise crítica da etapa
7 nal desses implantes, no seu modelo comercial anterior ao
uso clínico. A variação das marcas e tratamentos de super-
fícies dos implantes utilizados teve o objetivo de mostrar a
diversi7 cação de opções que temos no mercado atual para
escolher um implante e seu tratamento de superfície14-15.
As análises por MEV mostraram diferentes graus de superfícies
em termos de estrutura físico-química e topogra7 a.
Dos 16 implantes analisados, em dez foram encontrados
grânulos do elemento químico Al (alumínio) em sua superfície,
nos quais foram utilizados tratamento de jateamento em sua
superfície, o que sugere um possível método de risco para
contaminação de superfície. Além disso, outro estudo que
investigou 120 implantes de diferentes marcas evidenciou
contaminações por Ni (níquel) e Al (alumínio) em algumas
superfícies, sugerindo contaminação no tratamento de
superfície16, assim como os achados aqui relatados.
O alumínio, por sua vez, possui propriedades que, com
algum percentual elevado em locais do corpo humano,
apresentam reações citotóxicas que podem gerar problemas
clínicos nos humanos12-13,17-18. Entretanto, alguns trabalhos
mostram que um pequeno percentual do metal, quando
submetido a testes de citotoxidade, não mostram acome-
timento celular extenso a ponto de serem considerados
tóxicos19-20.
A análise por EDS (espectroscopia por energia dispersiva)
identifica a presença de elementos químicos e não os
quanti7 ca. Por essa razão, o presente artigo se propôs a
realizar uma análise somente qualitativa dos elementos
químicos presentes nas superfícies das amostras, mostrando
a necessidade de maiores trabalhos em sequência com a
quanti7 cação desse metal na superfície e posterior análise
de citotoxidade.
As contaminações no titânio ou ligas de implantes são
situações inaceitáveis em nosso meio clínico, principal-
mente em materiais que estão à disposição no mercado.
O controle de qualidade deve ser rígido em todas as fases da
confecção de um implante, até a distribuição comercial. Com
as limitações deste estudo, não é possível con7 rmar em qual
fase da confecção dos implantes foi aderido o alumínio, mas
a pesquisa sugere que existem riscos em superfícies jateadas,
possibilitando análises desse tratamento em trabalhos futuros.
CONCLUSÃO
As limitações deste trabalho não permitem dizer em
qual fase da confecção dos implantes o elemento químico
alumínio se tornou aderido, ou se as concentrações vistas
aqui seriam nocivas ao organismo. Amostras maiores precisam
ser periodicamente investigadas.
Nota de esclarecimentoNós, os autores deste trabalho, não recebemos apoio 7 nanceiro para pesquisa dado por organizações que possam ter ganho ou perda com a publicação deste trabalho. Nós, ou os membros de nossas famílias, não recebemos honorários de consultoria ou fomos pagos como avaliadores por organizações que possam ter ganho ou perda com a publicação deste trabalho, não possuímos ações ou investimentos em organizações que também possam ter ganho ou perda com a publicação deste trabalho. Não recebemos honorários de apresentações vindos de organizações que com 7 ns lucrativos possam ter ganho ou perda com a publicação deste trabalho, não estamos empregados pela entidade comercial que patrocinou o estudo e também não possuímos patentes ou royalties, nem trabalhamos como testemunha especializada, ou realizamos atividades para uma entidade com interesse 7 nanceiro nesta área.�
708
contato@implante.institute
www.implante.institute
Dr. Nilton Penha
Endereço para Correspondência:
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Pacientes maxilectomizados: o que é importante com o passar dos anos? Pág. 683
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