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Italian Oral Surgery 2/2009 81

Microgeografia di superfici implantari: analisi al SEM-EDS

Parole chiaveTitanio

SabbiaturaMordenzatura acida

del titanioDecontaminazione

SEM-EDS

Key wordsTitanium

Sand blastingTitanium acid etching

DecontaminationSEM-EDS

L A V O R O O R I G I N A L E ( 8 1 - 9 4 )

M. ANDREASI BASSI

**F. MONTECARLO

**E. RAHO

***D.A. DI STEFANO

Libero professionista, Roma

*Libero professionista, Perugia

**Libero professionista, Sava (TA)

***Libero professionista, Milano

IOS

Riassunto■ Obiettivi. Nel presente lavoro vengono analizzate le caratteristiche ultramicro-

scopiche e composizionali di campioni di titanio di grado 2 a seguito di vari

trattamenti di superficie. ■ Metodi. Sono stati suddivisi 20 dischetti in titanio in cinque gruppi con ca-

ratteristiche di superficie inizialmente identiche. Ogni gruppo ha, in seguito,

subito un differente trattamento di superficie che è stato poi valutato me-

diante SEM equipaggiato con uno spettrometro a dispersione di energia

(EDS).■ Risultati e Conclusioni. I risultati dimostrerebbero che l’utilizzo di Al2O3, im-

piegato nella procedura di sabbiatura degli impianti dentali, non consente, nel-

la successiva fase di mordenzatura acida, un’idonea decontaminazione delle

superfici implantari; invece, l’utilizzo di sabbie acido-solubili, o l’impiego di

trattamenti di superficie sottrattivi esclusivamente chimici, permette di ottenere

superfici più efficacemente decontaminabili.

Abstract Micro-geography of implant surfaces: a SEM-EDS analysis■ Objectives. In the present paper the ultramicroscopical characteristics andcomposition of grade 2 titanium samples were investigated after different super-ficial treatments.■ Methods. 20 titanium disks, initially with identical implant surfaces, were di-vided in 5 groups. Each group underwent a different surface treatment, whichhas been evaluated using the Scanning Electron Microscopy (SEM) with EnergyDispersive X-ray Spectroscopy (EDS).■ Results and Conclusions. The results show that using Al2O3 in the sand blastingof dental implants does not allow a suitable decontamination of implant sur-faces in the following step of acid etching. On the contrary, the use of acid-solu-ble sands or the use of etching chemical treatments only allows to obtain sur-faces more effectively decontaminable.

Clinical implications

■ La microgeografia della superficie implantare è in grado di condizio-

nare la rapidità del processo di osteointegrazione e l’entitità del con-

tatto tra osso e impianto. Questa assume particolare rilevanza soprat-

tutto nella gestione del carico immediato e nelle procedure chirurgi-

che atte ad aumentare i volumi ossei ai fini implantari.

081-094_IOS_2-09_Andreasi_bassi.qxp 30-03-2009 11:25 Pagina 81

Introduzione

■ Negli ultimi anni si è assistito a un crescente inte-resse della ricerca e del mercato riguardo alla micro-geografia della superficie implantare (MSI). Questoperché studi in vitro e in vivo dimostrano che la MSIè in grado di influenzare il contatto tra osso e im-pianto (BIC, Bone to implant contact) e l’attività cel-lulare nelle fasi precoci della guarigione ossea epertanto di influire sulla sopravvivenza a breve elungo termine degli impianti osteointegrati (1-9).È stato dimostrato che la MSI ha effetti sulla proli-ferazione, sulla sintesi proteica e sulla differenzia-zione di cellule mesenchimali totipotenti in osteo-blasti. La prima reazione tra le cellule e l’impiantoè condizionata dai fluidi interstiziali; è infatti ladeposizione di uno strato di macromolecole eacqua che influenza il comportamento delle cellu-le quando queste interagiscono con la superficie.Questa interazione porta al rilascio di fattori che-miotattici e della crescita che modulano l’attivitàcellulare nel tessuto circostante (2,8). La MSI può,quindi, facilitare o meno il sequestro dal circolo ela concentrazione dei fattori di crescita normal-mente implicati nel processo ripartivo dei tessuti,fungendo quindi da regolatrice geometrica dell’an-giogenesi e della osteogenesi (2,3). Considerandoche la dimensione media di un osteoblasta è intor-no ai 10 μm, dovrebbe esistere un range di rugo-sità “ideale” che viene percepito dalla cellula e chene condiziona l’espressione fenotipica. In buonasostanza, una superficie accidentata e con distanzatra i picchi inferiore alle dimensioni cellulari nonconsentirebbe l’appiattimento cellulare e forzereb-be le cellule a mantenere il fenotipo osteoblasticopiuttosto che quello fibroblastico (7).Come la morfologia, anche la chimica di superficieinfluenza il processo di osteointegrazione. Il titanioè un metallo non nobile, protetto da uno stratopassivato biologicamente inerte, composto da bios-sido di titanio (TiO2), ossido di titanio (TiO), pen-

tossido di titanio (TiO5) e contaminanti in piccolequantità. Il biossido di titanio è predominante, con-ferisce al titanio un’altissima resistenza alla corro-sione ed è uno dei fattori decisivi per l’osteointe-grabilità del titanio e delle sue leghe (10,11). In presenza di titanio puro, virtualmente privo dicontaminanti superficiali, le eventuali differenzenella modulazione cellulare sono verosimilmenteda imputarsi alle variazioni della MSI (2,3). La chi-mica di superficie ha un indubbio ruolo nell’appo-sizione di osso perimplantare, in quanto questainfluenza largamente l’energia di superficie e,quindi, la bagnabilità dell’impianto (12,13). È com-prensibile, perciò, che un aumento della bagnabi-lità della superficie implantare implichi un’aumen-tata interazione di quest’ultima con l’ambiente bio-logico che la circonda (11,13). La MSI viene realizzata tramite procedure di addi-zione o sottrazione.Le procedure di addizione sono state le prime aessere proposte e utilizzate con successo a livellocommerciale; esse prevedono il rivestimento dellasuperficie implantare con plasma di titanio (TPS,Titanium plasma spray), previo irruvidimento del-l’impianto tramite sabbiatura computerizzata. Taleprocedimento si esegue con un bruciatore al pla-sma ad arco voltaico, idoneo a elevare la tempera-tura di un gas nobile o di una miscela azoto-idroge-no. Il plasma si produce fra un anodo di rame e uncatodo di tungsteno raffreddati. Con questo sistemapolveri di idruro di titanio, di granulometria com-presa tra i 50 e 100 μm, aderiscono sul corpo del-l’impianto (4).Le procedure di sottrazione prevedono che lasuperficie implantare microritentiva venga realizzatatramite un processo di sabbiatura e mordenzaturaacida. Le sabbie impiegate presentano una granulo-metria variabile e possono essere: allumina, micro-sfere di vetro, miscele delle due (variabili sia nelrapporto percentuale che nella granulometria),idrossiapatite oppure diossido di titanio (4,14,15).

M. Andreasi Bassi et al.

82 2/2009 Italian Oral Surgery

■ The micro-geography of implant surfaces is able to condition the

quickness of osteointegration and the area of bone-implant interfaces.

This is particularly relevant in the management of immediate loading

and in surgical procedures aiming at increasing bone volumes in im-

plant dentistry.


Successivamente, si procede al trattamento dellesuperfici sabbiate mordenzandole (decapaggio) conacidi. In letteratura è riportato che il decapaggiocon miscele in soluzione acquosa di acidi (come:HNO3-HF oppure HCL-H2SO4) costituisce un effica-ce metodo di pulizia dopo sabbiatura (4,13).Tramite il processo di mordenzatura, si formano deimicrocrateri, che producono un ulteriore aumentodella superficie implantare rispetto alla superficieliscia. Tale aumento varia in funzione del tratta-mento eseguito. Numerose case produttrici utilizza-no, come fase finale della decontaminazione, unprocesso di pulizia sotto vuoto in presenza di unplasma freddo di argon (4,16). La superficie neo-strutturata si ossida spontaneamente passivandosi;in taluni casi vengono, però, adottate delle proce-dure di ossidazione in condizioni fisico-chimichecontrollate (ossidazione anodica) (17,18). Le proce-dure di trattamento sottrattive sono attualmentepreferite, perché più versatili e a basso costo (4).Come già accennato, la finalità della sabbiatura èquella di produrre delle microscalfitture sulla super-ficie dell’impianto. Perché questo si verifichi, ènecessario che le particelle della sabbia utilizzataabbiano una sufficiente durezza, possibilmentesuperiore a quella del materiale su cui impattano,per poter generare indentature sulla sua superficie.La duttilità e malleabilità del titanio facilitano, però,l’incuneamento di queste particelle. Un requisitofondamentale richiesto ai materiali, con cui sonorealizzate le sabbie, è che siano biocompatibili,caratteristica questa tipica dei materiali chimicamen-te inerti. L’inerzia chimica implica un’elevata resi-



stenza del materiale agli acidi e agli alcali (17,18). Imateriali, come l’allumina e il vetro, rispondono aquesta caratteristica. Nel presente studio si vuoleverificare l’ipotesi che l’utilizzo delle comuni sabbienella procedura di sabbiatura degli impianti dentalinon consenta, nella successiva fase di mordenzatu-ra acida, un’idonea decontaminazione delle superfi-ci implantari, mentre l’utilizzo di sabbie acido-solu-bili o l’impiego di trattamenti di superficie sottrattiviesclusivamente chimici consentano di otteneresuperfici più efficacemente decontaminabili.

Materiali e metodi

■ Lo scopo del lavoro è stato di confrontare il gradodi purezza e di rugosità ottenibile con diversi tratta-menti di superficie eseguiti su 20 dischetti di titaniodi grado 2 (diametro 8 mm, spessore 1 mm) (4).I 20 dischetti sono stati suddivisi in cinque gruppidi quattro ciascuno. Tutti i campioni presentavano,inizialmente, identiche caratteristiche di superficieche erano esclusivamente il prodotto del procedi-mento di tornitura (machined). Ogni gruppo ha,in seguito, subìto un differente trattamento disuperficie (tabella I).

Gruppo 1: sgrassaggio con soluzione satura abase di tensioattivi anionici (STA) in bagno ultra-sonico, sterilizzazione con calore secco.Gruppo 2: sgrassaggio con STA in bagno ultraso-nico, decontaminazione con acido nitro-fluoridrico(HNO3-HF) ad alta concentrazione, sterilizzazionecon calore secco.

Gruppo STA Al2O3 CaCO3 HNO3-HF Dec. HNO3-HF HCl Steril.

1 x x

2 x x x

3 x x x x

4 x x x x x

5 x x x x

Tabella I - Tabella riassuntiva dei trattamenti effettuati su ciascun gruppo di campioni

STA: sgrassaggio con soluzione satura a base di tensioattivi anionici; Al2O3: sabbiatura con allumina; CaCO3: sabbiatura con carbonato di calcio; HNO3-HF: mordenzatura con acido nitro-fluoridrico a bassa concentrazione; Dec. HNO3-HF: decontaminazione con acido nitro-fluoridrico ad alta concentrazione; HCl: trattamento con acido cloridrico; Steril.: sterilizzazione con calore secco per 3 ore.


Gruppo 3: sabbiatura con allumina (Al2O3) congranulometria da 177±78 μm, sgrassaggio con STAin bagno ultrasonico, decontaminazione conHNO3-HF ad alta concentrazione, sterilizzazionecon calore secco.Gruppo 4: sabbiatura con carbonato di calcio(CaCO3) con granulometria da 100±44 μm, tratta-mento con acido cloridrico (HCl), sgrassaggio conSTA in bagno ultrasonico, decontaminazione conHNO3-HF ad alta concentrazione, sterilizzazionecon calore secco.Gruppo 5: mordenzatura con HNO3-HF a bassaconcentrazione, decontaminazione con HNO3-HFad alta concentrazione, sgrassaggio con STA inbagno ultrasonico, sterilizzazione con calore secco.

Tutti i campioni sono stati sigillati singolarmente incontenitori di vetro con tappo a tenuta stagnaprima della procedura di sterilizzazione, al fine dimantenerne inalterate le caratteristiche superficiali.Le caratteristiche di superficie dei campioni dei cin-que gruppi sono state in seguito investigate con unmicroscopio elettronico a scansione (SEM) (SEMPhilips XL30), equipaggiato con uno spettrometro adispersione di energia (EDS), collegato a un analiz-zatore EDAX (Genesis DX4) in grado di effettuareun’analisi quali-quantitativa finalizzata all’individua-zione di eventuali contaminanti sulla superficie deicampioni non metallizzati. L’analisi microscopica èstata condotta con un rilevatore standard di elettronisecondari (SE) a vari ingrandimenti (da 50 a 3000×).Non esiste una tecnica ideale per la misurazionedella microrugosità di superficie: il SEM è lo stru-mento tra i più impiegati con questa finalità, sebbe-ne consenta analisi quantitative della rugosità limita-te, come la misura della distanza tra i picchi e ledimensioni dei crateri. Per la misurazione dei princi-pali parametri utilizzati nella definizione della rugo-sità superficiale, sono necessarie altre tecniche diindagine, come la profilometria con stilo meccanicoo la profilometria laser oppure la microscopia ainterferenza (19). Al fine di ottenere un maggiornumero di informazioni sulla rugosità dei campioni,le immagini a 1000× sono state processate mediantedue software per l’analisi digitale dell’immagine(Image Pro Plus 4.1, Media Cybernetics; Image J1.38x, Wayne Rasband, NIH). Le immagini avevanouna profondità di grigi a 8-bit (256 toni di grigio).Per l’analisi è stata selezionata, su ciascuna immagi-ne, un’area di 42.081 μm² (249 × 169 μm) della

quale è stata rappresentata la distribuzione dei tonidi grigio (GT) mediante istogramma. È stato, inoltre,selezionato un profilo dei GT su un asse di analisilungo 50 μm, rappresentativo di ciascuna area ana-lizzata, al fine di misurare la distanza tra i picchi.

Risultati e discussione

Gruppo 1I campioni di questo gruppo hanno una superficiemachined e quindi prevalgono le asperità e i solchiconcentrici prodotti dal procedimento meccanico ditornitura (figg.1-5). La superficie è poco rugosa e ilsuo profilo si colloca all’estremo inferiore del rangedi rugosità di superficie (distanza media tra i picchi2,23±0,93 μm) (fig. 6). L’istogramma mostra unadistribuzione dei GT su un intervallo ristretto divalori (GT media 66,9±9,2) (fig. 7); ciò è imputabile



Fig. 1 - Immagine al SEM di un campione tornito non deconta-minato (gruppo 1): sono evidenti le asperità e i solchi concentriciprodotti dal procedimento meccanico di tornitura (250×)

Fig. 2 - Immagine al SEM dello stesso campione a più forteingrandimento (500×)




Fig. 3 - Particolare di un campione del gruppo 1 (1000×)

Fig. 6 - L’analisi dei profili mostra che i picchi e le valli sono scar-samente rappresentati

Fig. 7 - L’istogramma di uno dei campioni del gruppo 1 mostrache la superficie è particolarmente omogenea

60000

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100

0

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40000

30000

20000

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0100 200

0 10 20 30 40 50

Line Profile

Distance (μm)

Intensity

Fig. 4 - Particolare di un campione del gruppo 1: è evidente lapresenza di contaminanti (1000×)

Fig. 5 - Elaborazione 3D della superficie di un campione delgruppo 1 (1000×)

a un procedimento poco aggressivo che crea picchie valli scarsamente pronunciati, rendendo la superfi-cie relativamente omogenea. Sono evidenti contami-nanti confermati dall’analisi EDS (boro, azoto, allu-minio, tecnezio e palladio) (fig. 8).

Gruppo 2Rispetto a quelli del gruppo 1, la superficie diquesti campioni risulta priva di contaminanti all’a-nalisi EDS (fig. 9); inoltre, i rilievi prodotti dal pro-cedimento di tornitura risultano attenuati, a dimo-strazione del fatto che il trattamento di decontami-nazione è un procedimento a tutti gli effetti di tiposottrattivo in grado di erodere il titanio e al con-tempo di rimuovere eventuali contaminanti su diesso presenti (figg. 10-14). Sono evidenti inoltredei crateri dai contorni irregolari poco profondi edelle micro-cavità sia puntiformi che di formaallungata prodotte dall’attacco acido (figg. 12, 13).È verosimile che la corrosione puntiforme siainnescata da differenze nella composizione super-ficiale del titanio che creano zone di minor resi-stenza (17). Le caratteristiche di superficie sono,quindi, simili a quelle del gruppo 1: infatti l’isto-gramma mostra, anche in questo caso, una distri-buzione dei valori in un range ristretto di GT (GT




Fig. 9 - Lo spettro EDS dei campioni del grup-po 2 conferma l’assenza di contaminanti cps

60

50

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00,90 1,80 2,70 3,60 4,50 5,40 6,30 7,20 8,10 9,00

Energy (KeV)

Ti

Ti

Fig. 10 - Immagine al SEM di un campione tornito decontamina-to (gruppo 2), i rilievi prodotti dal procedimento di torniturarisultano attenuati a causa dell’attacco acido (250×)


Fig. 8 - L’analisi EDS conferma la presenza dicontaminanti cps

60

50

40

30

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10

00,70 1,40 2,10 2,80 3,50 4,20 4,90 5,60 6,30 7,00

Energy (KeV)7,70

B

NAl Tc Pd

Ti




Fig. 12 - Particolare di un campione del gruppo 2 (1000×)


Fig. 15 - L’istogramma dei campioni del gruppo 2 mostra che lasuperficie è più eterogenea rispetto ai campioni del gruppo 1,probabilmente a causa della presenza delle microcavità prodottedall’attacco acido

Fig. 13 - Particolare di un campione del gruppo 2: sono presentidei crateri dai contorni irregolari poco profondi e delle microca-vità sia puntiformi sia di forma allungata prodotte dall’attaccoacido (1000×)

30000

20000

10000

01000 200

media 77,1±8,5) (fig. 15). L’analisi dei profili dimo-stra una maggiore eterogeneità di valori, probabil-mente da imputarsi alla presenza delle microcavitàpuntiformi assenti nel gruppo 1 (distanza mediatra i picchi 2,9±2,2 μm) (fig. 16).

Gruppo 3La superficie dei campioni di questo gruppo risultafortemente tormentata (figg. 17-21). Al maggioringrandimento è evidente la presenza di particelledi allumina incuneatesi sulla superficie del cam-pione durante il procedimento di sabbiatura (figg.19, 20). È evidente che il procedimento di decon-taminazione non è in grado di rimuovere comple-tamente i contaminanti, qualora questi manifestino

un’evidente inerzia chimica, o risultino profonda-mente incuneati nella superficie del titanio. Non èda escludere che tempi di decontaminazione piùlunghi o soluzioni decontaminanti più aggressivepossano, erodendo il titanio, eliminare completa-mente il biossido di alluminio. Non sono noti,però, al momento gli effetti di un trattamento chi-mico più aggressivo sulla rugosità di questo tipodi superficie. L’istogramma dimostra che l’interval-lo dei GT copre quasi tutta la scala dei valori, adimostrazione dell’eterogeneità della superficie(GT media 95,9±41,5) (fig. 22); l’elevato valoredella deviazione standard indica la presenza sia dirilievi che di depressioni, anche se queste ultimesono maggiormente rappresentate a causa della





Fig. 19 - Immagine al SEM di un campione del gruppo 3: è evi-dente la presenza di particelle di allumina incuneatesi sullasuperficie del titanio (1000×)

Fig. 20 - Particolare di un campione del gruppo 3: oltre all’allu-mina è evidente la presenza di microcavità sulla superficie deltitanio prodotte dalla procedura di decontaminazione acida(1000×)


Fig. 16 - L’analisi dei profili dei campioni del gruppo 2 mostrache questi sono più accidentati rispetto a quelli del gruppo 1 Fig. 17 - Immagine al SEM di un campione sabbiato con allumi-

na e decontaminato (gruppo 3): la superficie risulta particolar-mente tormentata (250×)

200

100

0

0 10 20 30 40 50

Line Profile

Distance (μm)

Intensity




Fig. 22 - L’istogramma dei campioni del gruppo 3 indica la pre-senza sia di rilievi che di depressioni, anche se queste ultimesono maggiormente rappresentate a causa della prevalenza deitoni bassi

Fig. 23 - I campioni del gruppo 3 presentano dei profili caratte-rizzati da picchi e valli particolarmente pronunciati

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12000

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01000 200

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Line Profile

Distance (μm)

Intensity

prevalenza dei toni bassi (fig. 22). I profili mostra-no picchi e valli particolarmente pronunciati (di stan -za media tra i picchi 3,1±1,1μm) (fig. 23). L’analisi EDS dei campioni evidenzia la contami-nazione della superficie in titanio con biossido dialluminio (fig. 24).

Gruppo 4La superficie dei campioni di questo gruppo èirregolarmente ricoperta da scalfitture e depres-sioni irregolari, verosimilmente rappresentate daminus, conseguenti alla dissoluzione acida delleparticelle di CaCO3 precedentemente incuneatesisulla superficie del campione a seguito del proce-dimento di sabbiatura (figg. 25-29). La superficieè priva di contaminanti, a riprova dell’acido-solu-

bilità delle particelle di CaCO3 (fig. 30). La distri-buzione dei GT copre tutta la gamma dei valori,ma prevalgono i toni bassi, quindi c’è una preva-lenza delle depressioni sulle asperità (GT media91,4±39,7) (fig. 31). L’analisi dei profili dimostrache la distanza tra i picchi è simile a quella deicampioni del gruppo 2, ma tra questi sono inter-poste valli molto profonde (distanza media tra ipicchi 2,7±1,4μm) (fig. 32).

Gruppo 5Le superfici di questo gruppo presentano unaspiccata rugosità, dovuta esclusivamente ad acidifi-cazione e decontaminazione con acido HNO3-HF.Le microrugosità si presentano sotto forma di cra-teri, variabili per forma e dimensioni, che si inter-

Fig. 24 - L’analisi EDS dei campioni del grup-po 3 mostra una evidente contaminazionedella superficie con biossido di alluminio

cps60

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10

00,80 1,60 2,40 3,20 4,00 4,80 5,60 6,40 7,20

Energy (KeV)

Ti

Ti

AI




Fig. 27 - Particolare di un campione del gruppo 4 (1000×) Fig. 28 - Particolare di un campione del gruppo 4 (1000×): sonoevidenti le scalfitture prodotte dall’impatto delle particelle diCaCO3 sulla superficie del titanio


Fig. 25 - Immagine al SEM di un campione del gruppo 4: sonoevidenti scalfitture e depressioni irregolari conseguenti alla disso-luzione acida delle particelle di CaCO3, precedentemente incu-neatesi sulla superficie del campione a seguito del procedimentodi sabbiatura (250×)


secano tra loro (figg. 33-37). L’analisi SEM-EDS,eseguita su più punti della superficie, mostra che ilmetallo in esame ha caratteristiche costanti e omo-genee e non si notano differenze qualitativesostanziali tra le varie parti in esame. Questo tipodi trattamento determina un’elevata purezza super-ficiale difficilmente raggiungibile con le altre meto-diche analizzate (fig. 38). L’istogramma dei GTmostra un’ampia distribuzione con prevalenza ditoni bassi da riferirsi alla presenza di crateri (GTmedia 95,3±33,9) (fig. 39). L’analisi dei profili evi-denzia la presenza di depressioni e asperità moltopronunciate (distanza media tra i picchi 3,3±0,9μm) (fig. 40).




Fig. 30 - Lo spettro EDS dei campioni delgruppo 4 mostra la completa dissoluzionedelle particelle di CaCO3

cps60

50

40

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10

00,70 1,40 2,10 2,80 3,50 4,20 4,90 5,60 6,30 7,00

Energy (KeV)

Ti

Ti

Fig. 31 - L’istogramma dei campioni del gruppo 4 mostra unaprevalenza delle depressioni (toni bassi) sulle asperità (toni alti)

Fig. 32 - L’analisi dei profili dei campioni del gruppo 4 dimostramarcate depressioni interposte tra i rilievi

Fig. 33 - Immagine al SEM di un campione acidificato e decon-taminato (gruppo 5): le microrugosità si presentano sotto formadi crateri, variabili per forma e dimensioni, che si intersecano traloro (250×)


1000

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00 10 20 30 40 50

Line Profile

Distance (μm)

Intensity




Fig. 37 - Elaborazione 3D della superficie di un campione delgruppo 5 a 1000×

Fig. 38 - L’analisi EDS dei campioni del grup-po 5 conferma la loro elevata purezza super-ficiale

cps60

50

40

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20

10

00,70 1,40 2,10 2,80 3,50 4,20 4,90 5,60 6,30 7,00 7,70

Energy (KeV)

Ti

TiTi

Fig. 35 - Particolare di un campione del gruppo 5 (1000×) Fig. 36 - Particolare di un campione del gruppo 5: la superficie èomogeneamente tormentata da crateri dai contorni irregolari(1000×)

Conclusioni

■ L’analisi al SEM dei campioni dei vari gruppi dimo-strerebbe che esiste una differenza circa le caratteri-stiche superficiali del titanio a seguito dei vari tratta-menti di superficie. Pur escludendo le superfici ma-chined che, come è risaputo, sono caratterizzate daipiù bassi valori di BIC, allo stato attuale delle nostreconoscenze non è noto quale, tra le altre superficiprese in esame, sia la più idonea a promuovere l’o-steointegrazione (4). Certo è che il procedimento disabbiatura produce una contaminazione irreversibi-le dell’impianto, soprattutto se la sabbia impiegatanon è solubile negli acidi che normalmente non in-


taccano il titanio (per esempio acido ortofosforico).L’impiego di miscele di acidi inorganici, come il ni-tro-fluoridrico, in formulazioni particolarmente ag-gressive per il titanio potrebbero consentire la rimo-zione di buona parte del materiale incuneato sullasuperficie implantare, dopo la sabbiatura, con pro-babili effetti però sulla microrugosità finale dell’im-pianto. Per questo è auspicabile l’impiego di sabbieacido-solubili come quelle, per esempio, a base difosfato o carbonato di calcio, anche se la loro mino-re durezza, rispetto all’allumina e ai vetri silicici, im-plicherebbe una minore rugosità della superficieimplantare a seguito della sabbiatura. Inoltre, la ri-dotta durezza di queste sabbie provocherebbe la lo-ro frammentazione, durante la sabbiatura, con ridu-zione della grana e conseguentemente della rugo-sità prodotta sulla superficie implantare. Questo im-plicherebbe la necessità di una loro continua sosti-tuzione al fine di ottenere delle superfici implantaricon una rugosità ripetibile. Un’alternativa può essere rappresentata dalla sab-biatura con TiO2. Anche questa metodica, giàdescritta in letteratura, offre degli indubbi vantag-gi in quanto non contamina virtualmente la super-ficie implantare, e il materiale utilizzato è sensibi-le alle comuni soluzioni impiegate per il decapag-gio acido (14).Come già descritto, i materiali comunementeimpiegati per la sabbiatura (allumina, idrossiapati-te, TiO2) devono essere necessariamente inerti dalpunto di vista biochimico, in modo da noninfluenzare negativamente l’osteointegrazione qua-lora persistano in tracce, sulla superficie implanta-re, anche dopo il procedimento di decontamina-zione mediante mordenzatura acida (19).

Il trattamento chimico con acido nitro-fluoridrico abassa concentrazione sembrerebbe in grado diprodurre un livello di rugosità, paragonabile aquello prodotto dai procedimenti di sabbiatura,senza compromettere la purezza superficiale deltitanio. Per questo motivo è consigliabile che que-st’ultimo procedimento sia, in un prossimo futuro,ulteriormente studiato al fine di valutare se offra omeno vantaggi concreti rispetto ai tradizionalimetodi di sabbiatura associati a blande decontami-nazioni con acido nitro-fluoridrico.

Ringraziamenti

Si ringrazia la ditta FMD per la preziosa collaborazione

offerta sia nella realizzazione dei campioni in titanio

sia nei loro vari trattamenti di superficie.

Conflitto di interessi

Gli autori dichiarano di essere esenti da conflitto di interessi.

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Fig. 39 - L’istogramma dei campioni del gruppo 5 mostra unaprevalenza delle depressioni sulle asperità

Fig. 40 - L’analisi dei profili dei campioni del gruppo 5 evidenziala presenza di depressioni e asperità molto pronunciate

16000

14000

12000

10000

8000

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4000

2000

01000 200

200

100

00 10 20 30 40 50

Line Profile

Distance (μm)

Intensity


roughness on proliferation, differentiation and protein

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Mirko Andreasi Bassi

via Lucio Elio Seiano 15

00174 Roma

tel. 06 7480736

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