Un proceso inédito para el tratamiento de la superficie de titanio que sirve de material base para implantes dentales está llevándose a cabo en el Instituto de Química (IQ) de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) en el campus de Araraquara. La nueva técnica, mantenida en secreto debido a que se encuentra en fase de patentamiento, asegura una mejor integración entre el implante y el hueso. Y va a permitirles a los fabricantes de los pernos que sostienen a los dientes implantados dar un plus de calidad a sus productos.
Con la coordinación del profesor Antônio Carlos Guastaldi, las investigaciones comenzaron hace cuatro años, acompañando el desarrollo del uso del titanio como biomaterial. Para Guastaldi, biomaterial es cualquier substancia o combinación de substancias que no sean drogas o fármacos de origen natural o sintético. Son usados por un lapso de tiempo indeterminado, como parte de un sistema o como un sistema completo, para la sustitución de tejidos, órganos o funciones del cuerpo. Para que la coexistencia no desencadene reacciones adversas o incontrolables en los sistemas biológicos, el material extraño al cuerpo humano debe ser biocompatible.
El titanio es usado como biomaterial en ortopedia, para la sustitución de huesos, desde hace por lo menos 20 años. Para profundizar el conocimiento de dicho material en el área odontológica, Guastaldi tomó como base el proyecto de auxilio a la investigación financiado por la FAPESP, Estudio de las Propiedades Mecánicas y de Corrosión del Titanio y Aleaciones Aplicadas como Biomaterial y contó con la colaboración de varios proyectos de maestría y doctorado.
Las investigaciones parten de la principal característica del titanio: es un material muy reactivo en presencia de oxígeno y, por lo tanto, capaz de oxidarse rápidamente. Con ello, en la superficie del metal se forma óxido, con gran estabilidad termodinámica, lo que dificulta las reacciones químicas posteriores. Aun así el titanio es utilizado con éxito en aplicaciones como biomaterial. El gran desafío de los investigadores de la Unesp-Araraquara es desarrollar un proceso que permita la alteración de las características de la capa oxidada. El objetivo consiste en lograr una respuesta más adecuada a los requisitos esenciales de buen un uso como biomaterial por parte de los implantes y las prótesis: ser biocompatibles y biofuncionales, tener bioadhesión y precio compatible con la realidad brasileña.
Aleación sintética
“Nuestra preocupación es generar un cambio en la superficie del titanio, haciendo del mismo un soporte apropiado, con un área específica para depositar la hidroxiapatita, un material sintético similar a la parte inorgánica del hueso, que efectúa la aleación entre el implante y el hueso, fenómeno denominado osteointegración”, explica Guastaldi. “Nuestra investigaciones van por un camino completamente diferente al que se sigue en el resto del mundo”, dice Guastaldi, añadiendo apenas que el secreto de la técnica consiste en promover mutaciones sutiles en la superficie del titanio.
Incluso las soluciones más modernas tienen limitaciones. “Visualmente, los implantes dentales parecen perfectos”, dice Guastaldi. “Pero cuando son sometidos a sistemas electrónicos de análisis, como la microscopía electrónica de barredura con ampliación de 35 a 10 mil veces, se verifican imperfecciones en la superficie de los materiales utilizados que podrán comprometer la anhelada osteointegración.”
Una de las consecuencias es la apertura de minúsculas fisuras en las piezas implantadas. En dichas fisuras, las sustancias existentes en la saliva favorecen el crecimiento de la placa bacteriana, responsable por la corrosión inducida por microorganismos, comprometiendo así el desempeño del biomaterial implantado. Para dar cuenta de esos desafíos se requieren conocimientos de química básica y química de materiales. Con esas preocupaciones y necesidades, Guastaldi armó uno equipo, llamado Grupo de Biomateriales, que incluye químicos, odontólogos, farmacéuticos, ingenieros de materiales y matemáticos.
Un estudio pionero
El primer estudio de titanio en el Grupo de Biomateriales fue realizado por el químico Ivan Ramires en su tesis de doctorado: Estudio de los Mecanismos de Corrosión Empleando Espectroscopía de Impedancia Eletrocquímica de los Biomateriales Titanio y Aleaciones Metálicas a Base de Titanio, que contó con una beca de la FAPESP. Ramires investiga, con el auxilio del matemático Jorge Caporla, los mecanismos de corrosión y los tipos de películas formados sobre la superficie do material, cuando éstos entran en contacto con medios que simulan la agresividad de la saliva.
La química Luci Cristina de Oliveira estudia en su tesis de doctorado: Modificación de la Superficie del Titanio y de la Aleación Ti-6Al-4V para Implantes Dentales, también con beca de la FAPESP, la modificación de la superficie de los materiales, con posterior incorporación de fosfato de calcio que puede formar la hidroxiapatita, responsable por la osteointegración.
Técnica de plasma
Otro químico, Anselmo Colombo de Alencar, inició en 1998 su doctorado con el tema Estudio de las Modificaciones en la Superficie del Ti c.p. – Titanio Comercialmente Puro – y de la Aleación Ti-6Al-4V Usados como Biomateriales, Utilizando Deposición por Plasma Spray, con beca del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). Alencar utilizó la técnica de plasma spray, que es una de las más utilizadas para el recubrimiento de implantes metálicos con gases ionizados por medio de aspersión térmica.
Con esta técnica, el polvo del metal que se desea depositar en el material a tratar es asperjado junto con una llama de plasma (el cuarto estado de la materia) con una pistola de alta temperatura, e impulsado por el gas inerte argón. De ese modo, el polvo metálico es dirigido y fundido en la superficie del titanio. El resultado es el aumento de la durabilidad del revestimiento y la mejora de la biocompatibilidad. El problema en todos los casos es la inestabilidad o la poca durabilidad del proceso de adherencia de depósitos de metal. “Con ello”, explica Guastaldi, “las piezas del implante y los depósitos presentan propiedades mecánicas diferentes y, consecuentemente, trabajan con módulos de elasticidad diferentes: o sea: en vez de actuar en movimiento armónico, reaccionan de modo antagónico durante los movimientos de masticación, levando al implante al fracaso”.
Interés empresarial
El equipo de Guastaldi espera finalizar las pruebas de los nuevos implantes de titanio durante este semestre. “Puede ser que demore un poco más, pero vamos a tomar todos los recaudos para que el descubrimiento tenga aplicación práctica en forma rápida”, dice.
Guastaldi informa también que la empresa brasileña Conexão Sistemas de Prótese, fabricante de material para implantes dentales, está actuando conjuntamente con el Grupo de Biomateriales y tiene gran interés en los resultados comentados por los investigadores. Después que el método sea completamente testeado y la patente registrada en Brasil y otros países, proceso que contará con el apoyo de la FAPESP, los investigadores de la Unesp negociarían la transferencia de la tecnología a Conexão. La empresa tiene gran interés en fabricar piezas para implantes que brinden mayor seguridad y calidad. Si todo sale bien, los nuevos pernos dentales saldrán al mercado odontológico en 2002.
EL PROYECTO
Estudio de las Propiedades Mecánicas y de Corrosión del Titanio y de susAleaciones Aplicadas como Biomaterial
Modalidad
Auxilio a proyecto de investigación
Coordinador
Antônio Carlos Guastaldi – Institutode Química de la Unesp-Araraquara
Inversión
R$ 13.173,27 y US$ 34.475,00
