Novas estratégias para aprimorar as propriedades de superfície do titânio e controle de biofilmes relacionados à infecções peri-implantares [recurso eletrônico] = Newly strategies to enhance titanium surface properties and to control biofilm-related peri-implant infections
Raphael Cavalcante Costa
DISSERTAÇÃO
Inglês
T/UNICAMP C823n
[Newly strategies to enhance titanium surface properties and to control biofilm-related peri-implant infections]
Piracicaba, SP : [s.n.], 2020.
1 recurso online (120 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Valentim Adelino Ricardo Barão
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba
Resumo: A osseointegração deficiente na interface osso/implante e as infecções peri-implantares são as principais causas relacionadas com as falhas das reabilitações com implantes dentários a base de titânio (Ti). Considerando estes fatores etiológicos, estratégicas terapêuticas estão sendo...
Ver mais
Resumo: A osseointegração deficiente na interface osso/implante e as infecções peri-implantares são as principais causas relacionadas com as falhas das reabilitações com implantes dentários a base de titânio (Ti). Considerando estes fatores etiológicos, estratégicas terapêuticas estão sendo desenvolvidas visando aumentar as taxas de sucesso das reabilitações orais com implantes. Dentre estas abordagens, os tratamentos de superfície têm um papel promissor para aplicações biomédicas por tornar a superfície do Ti mais bioativa e aprimorar o processo de osseointegração. Portanto, (1) o primeiro estudo objetivou desenvolver um tratamento de superfície experimental (PEO-BG) baseado em 45S5-bioglass (45% SiO2, 245% CaO, 24.5% NaO e 6% P2O5) utilizando o plasma eletrolítico de oxidação (PEO) como nova via para incorporação no Ti. As propriedades de superfície, mecânicas, tribológicas, eletroquímicas, microbiológicas e biológicas foram avaliadas. O recém-desenvolvido PEO-BG mostrou alta rugosidade e área de superfície determinando uma topografia de superfície complexa, status super-hidrofílico, composição química e camada de óxido mimética ao 45S5-BG. O revestimento experimental aprimorou as propriedades mecânicas e tribológicas (p<0,05) e melhorou a resistência à corrosão após degradação simulada in vitro (28 dias) (p<0,05). O revestimento PEO-BG também foi capaz de modular a adesão microbiana (2 h) e a formação de biofilme oral (24 h) alterando o perfil bacteriano e reduzindo o potencial patogênico (p<0,05). Além disso, o novo revestimento pode ser considerado bioativo devido a capacidade de induzir a formação de hidroxiapatita partir da liberação progressiva de íons com consequente aumento do pH. Em adição, PEO-BG favoreceu a maior adsorção de proteínas plasmáticas do sangue humano sem apresentar toxicidade para fibroblastos, o que sugere efeitos biológicos promissores in vivo. Além das falhas da osseointegração, superfícies de implantes também são suceptíveis ao acúmulo crônico de biofilmes poli-microbianos que são imersos em uma matriz extracelular (ME). A ME atua como uma barreira protetora e torna dificil o controle do biofilme e tratamento das infecções peri-implantares. Desta forma, (2) o segundo estudo avaliou por um modelo in vitro que simula o processo de transição da peri-implantite (biofilme supragengival para subgengival) o papel da ME na patogenicidade do biofilme oral e na resistência contra antimicrobianos na superfície do Ti. Além disso, foi testada uma estratégia terapêutica combinada utilizando um emergente agente de desestruturação da matriz (iodo povidine) associado com antibióticos em biofilmes formados in situ na cavidade oral. Identificou-se que ME leva a disbiose do biofilme oral, aumentando a virulência bacteriana e o dano as células do hospedeiro (p<0,05). Adicionalmente, a ME também aumentou a resistência antimicrobiana de biofilmes na superfície do Ti (p<0,05). Assim, a abordagem de duplo direcionamento reduziu a formação de biofilme oral aumentando a eficácia de antimicrobianos direcionados para peri-implantite (p<0,05). Conclui-se que, tratamentos de superfícies bioativos, como o recém desenvolvido PEO-BG que melhora as propriedades de superfície do Ti, buscando aprimorar a osseointegração e aumentar a longevidade dos tratamentos com implantes dentários, assim como, a recente estratégia combinada visando a degradação da ME é uma estratégia eficaz e promissora para controle do biofilme e tratamento não-cirúrgico da peri-implantite
Ver menos
Abstract: The decreases osseointegration at the bone/implant interface and peri-implant infections are the main causes related to failures in rehabilitation with titanium (Ti) based dental implants. Considering these etiological factors, therapeutic strategies have been developed recently aiming to...
Ver mais
Abstract: The decreases osseointegration at the bone/implant interface and peri-implant infections are the main causes related to failures in rehabilitation with titanium (Ti) based dental implants. Considering these etiological factors, therapeutic strategies have been developed recently aiming to increase the success rates of implant rehabilitation. Among these approaches, surface treatments have a promising role for biomedical applications due to the ability to able the Ti surface more bioactive and improve the osseointegration. Thus, (1) the first study aimed to develop a surface treatment (PEO-BG) based on 45S5-bioglass (45% SiO2, 245% CaO, 24.5% NaO and 6% P2O5) using plasma electrolytic oxidation (PEO) as a new route for incorporation on Ti. The surface, mechanical, tribological, electrochemical, microbiological and biological properties were evaluated. The newly developed PEO-BG showed high roughness and surface area determining a complex surface topography, super-hydrophilic status, chemical composition and oxide layer mimetic to the 45S5-BG. Experimental coating improved the mechanical and tribological properties (p<0.05) and enhanced the corrosion resistance after simulated in vitro degradation (28 days) (p<0.05). The PEO-BG coating was also able to modulate microbial adhesion (2 h) and the formation of oral biofilm (24 h), changing the bacterial profile and reducing the pathogenic potential (p<0.05). Furthermore, developed coating can be considered bioactive due to hydroxyapatite-inducing ability with progressive release of bioactive ions and increase of pH. In addition, PEO-BG favored greater adsorption of plasma proteins from human blood without presenting toxicity to fibroblasts, which suggests promising biological effects in vivo. Another relevant point is that implant surfaces are also susceptible to the chronic accumulation of microorganisms immersed in biofilm extracellular matrix (ME). ME acts as a protective barrier and to able it difficult to control biofilm and peri-implant infections treatment. Then, (2) the secondy study evaluated the role of ECM in the pathogenicity of oral biofilm and resistance against antimicrobials on Ti surface using an in vitro model that simulates the transition process to peri-implantitis (from supragingival to subgingival biofilm). Additionally, a dual-targeting therapeutic approach was tested using an emerging matrix disrupting agent (iodo povidone) in biofilms formed in situ in the oral environment. ECM biofilm leads to oral biofilm dysbiosis, increasing virulence and damage to host cells (p<0.05). In addition, ECM biofilm also increased the antimicrobial resistance of Ti surface biofilms (p<0.05). Hence, dual-targeting therapeutic approach reduced oral biofilm formation enhanced the efficacy of peri-implant targeted antimicrobials (p<0.05). In conclusion, bioactive surface treatments such as the newly developed PEO-BG coating, which improves the surface properties of Ti aiming to enhance osseointegration and increase the longevity of treatments with dental implants as well as the recent combined strategy for ECM degradation is an effective and promising strategy for biofilm control and non-surgical treatment of peri-implantitis
Ver menos
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Barão, Valentim Adelino Ricardo, 1983-
Orientador
Aires, Carolina Patrícia, 1973-
Avaliador
Novas estratégias para aprimorar as propriedades de superfície do titânio e controle de biofilmes relacionados à infecções peri-implantares [recurso eletrônico] = Newly strategies to enhance titanium surface properties and to control biofilm-related peri-implant infections
Raphael Cavalcante Costa
Novas estratégias para aprimorar as propriedades de superfície do titânio e controle de biofilmes relacionados à infecções peri-implantares [recurso eletrônico] = Newly strategies to enhance titanium surface properties and to control biofilm-related peri-implant infections
Raphael Cavalcante Costa