ES2539435B1 - Implante dental con un recubrimiento biocompatible y procedimiento de fabricación - Google Patents
Implante dental con un recubrimiento biocompatible y procedimiento de fabricaciónInfo
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Abstract
La invención se refiere a un implante dental de los que comprenden una zona de anclaje adaptada para el anclaje del implante en el hueso maxilar. El implante está provisto, al menos en la zona de anclaje, de un recubrimiento superficial biocompatible y bioactivo que comprende una sal de niobio y sodio, preferiblemente niobato de sodio en forma de hidrogel. La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación del implante dental a partir de un implante dental provisto de una capa externa de niobio, que es sometido a una etapa de introducción en una solución básica, a una etapa de lavado o aclarado y finalmente a un tratamiento térmico.
Description
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DESCRIPCION
Implante dental con un recubrimiento biocompatible y procedimiento de fabrication Sector tecnico de la invention
La presente invencion se refiere a un implante dental, preferiblemente de titanio, que comprende una zona de anclaje adaptada para el anclaje del implante en el hueso maxilar y en el que la zona de anclaje esta al menos parcialmente provista de un recubrimiento biocompatible. Ademas, el citado recubrimiento es bioactivo ya que reacciona con el tejido vivo promoviendo la osteointegracion del implante.
Conforme a un segundo aspecto, la presente invencion tambien se refiere a un procedimiento de fabricacion del implante dental descrito.
Antecedentes de la invencion
En los ultimos anos, los tratamientos mediante implantes dentales han ganado importancia y popularidad debido a los grandes ventajas funcionales y esteticas que ofrecen respecto a otros tratamientos alternativos como la utilization de protesis removibles. Basicamente, se puede considerar a un implante dental como un tornillo, que es introducido en el hueso mandibular o maxilar con la funcion de soportar de manera permanente una estructura dental artificial denominada protesis. Por tanto, en las condiciones de servicio, los implantes dentales, y sobre todo sus zonas de anclaje, estan en contacto Intimo con diversos tejidos y medios biologicos. Las interacciones de caracter biologico que tienen lugar en la superficie de los implantes juegan un papel fundamental en el exito del tratamiento.
Cuando se realiza un tratamiento con implantes dentales, el paciente debe esperar entre 10 y 20 semanas antes de que se le coloque la protesis dental y recupere asl la funcionalidad y la estetica dental. Este periodo de tiempo es necesario para que los tejidos biologicos rodeen el implante y doten a este de una cierta estabilidad mecanica. Uno de los aspectos mas estudiados es la modification flsico-qulmica de la superficie de los implantes para acortar el periodo de osteointegracion y con ello aumentar la calidad de vida del paciente. El objetivo a alcanzar pasarla por permitir la aplicacion de tecnicas de carga inmediata donde al paciente se le colocan los implantes y la corona o protesis dental en una sola etapa.
La osteointegracion se inicia cuando las celulas osteoblasticas formadoras de hueso se
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adhieren a la superficie del implante. Estas celulas proliferan y comienzan a producir tejido oseo. Es bien sabido que la velocidad a la que se desarrollan estos procesos se ve afectada por las caracterlsticas topograficas y qulmicas de la superficie del implante.
En este sentido, en diferentes trabajos se ha estudiado la aplicacion de recubrimientos de niobio sobre titanio con el fin de mejorar la biocompatibilidad de los implantes. Ensayos biologicos in vitro han mostrado que las superficies recubiertas con niobio promueven una mayor proliferation celular que las superficies de titanio.
Serla deseable potenciar la utilization del niobio en implantes dentales como superficie bioactiva, capaz de enlazarse qulmicamente al tejido oseo, mejorando la migration celular y de formation osea respecto a los implantes de titanio puro. El objetivo es que en dichos implantes dentales, una vez implantados, se obtenga una capa de apatita similar a la composition del hueso que acelere la osteointegracion.
Explication de la invention
Con objeto de aportar una solution a los objetivos planteados, se da a conocer un implante dental que comprende una zona de anclaje adaptada para el anclaje del implante en el hueso maxilar, estando el implante provisto, al menos en la zona de anclaje, de un recubrimiento superficial biocompatible.
En esencia, el implante dental se caracteriza porque el recubrimiento es bioactivo y comprende una sal de niobio y sodio. Preferiblemente, la sal de niobio que forma el recubrimiento del implante objeto de la invencion es niobato de sodio, que sorprendentemente ha demostrado su bioactividad y una gran capacidad de osteointegracion.
Asl, mediante el recubrimiento formado por el niobato sodico, se contribuye en la extension de la vida util de los implantes dentales, como mejora de la interfaz entre el hueso y la superficie del implante que determina la capacidad de osteointegracion, propiedad de especial relevancia en implantes dentales de carga inmediata. La naturaleza de la interfaz hueso-implante es un resultado de la competencia entre la regeneration osea y la formacion de tejido fibroso. Los materiales bioactivos ofrecen una solucion para el incremento sustancial de la osteointegracion de los implantes dentales, y por la presente invencion se
ha descubierto la bioacitivad del niobato sodico especialmente util para su aplicacion en el
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campo de la odontologla debido a su capacidad de enlazarse qulmicamente al tejido oseo. Ademas de lo anterior, al implante dental objeto de la invention se le atribuye una excelente resistencia a la corrosion, derivada del niobio.
El recubrimiento formado, en su mayorla o preferiblemente en su totalidad, por niobato sodico asegura el deposito de una fina capa de apatita sobre la superficie, similar a composition del hueso, despues de la implantation en tejidos vivos. Debido a la similitud de la composicion qulmica, el hueso no puede reconocer la capa de apatita formada como cuerpo extrano y, por lo tanto, el hueso se enlaza directamente con el implante, sin la formation del tejido fibroso.
Segun otra caracterlstica de la invencion, el recubrimiento bioactivo formado por la sal de niobio tiene un espesor comprendido entre 5 nm y 10p.m.
Conforme a otra caracterlstica de la invencion, el material del implante dental que esta provisto superficialmente del recubrimiento bioactivo esta hecho de un material base seleccionado del grupo formado por titanio, zirconio, una aleacion de titanio o de zirconio, o un material ceramico. Preferiblemente dicho material base es titanio comercialmente puro.
De acuerdo con otra caracterlstica de la invencion, la sal de niobio esta en forma de hidrogel.
Preferiblemente el implante dental esta provisto en su totalidad del recubrimiento superficial bioactivo de niobato de sodio, es decir, no solamente la zona de anclaje.
Segun otra caracterlstica, al menos la zona de anclaje del implante dental tiene cierta rugosidad en su superficie.
El implante dental objeto de la invencion descrito anteriormente, y en especial su recubrimiento bioactivo de la sal de niobio de un metal alcalino, es obtenible llevando a cabo las siguientes etapas:
a) disponer de un implante dental inicial que comprende una capa externa de niobio;
b) introducir el implante dental, o al menos la zona del implante que comprende la capa externa de niobio, en una solution de hidroxido de sodio con una concentration
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comprendida entre 0,05 y 4 M durante un periodo de tiempo comprendido entre 15 y 30 horas a una temperatura comprendida entre 30 y 90 °C;
c) extraer el implante dental de la solucion y lavarlo con agua destilada;
d) calentar el implante lavado a una temperatura comprendida entre 400 y 800 °C durante un periodo de tiempo comprendido entre 30 y 90 minutos; y
e) dejar enfriar el implante.
Segun una realization preferida, la concentration de la solucion de hidroxido de sodio de la etapa b) es aproximadamente igual a 0,1 M. Tambien preferiblemente en la etapa b) el implante queda introducido en la solucion de hidroxido de sodio durante 24 horas a una temperatura de 60 °C, en la etapa d) de calentamiento el implante se mantiene a 600°C durante al menos 1 hora, y entre la etapa c) y d) se realiza una etapa de precalentamiento del implante a razon de 2 °C/min y 8 °C/min, preferiblemente 5 °C/min, durante un periodo de tiempo comprendido entre 1 y 5 horas.
Segun otra caracterlstica de la invention, el implante dental inicial de la etapa a) es un implante de titanio comercialmente puro y comprende una capa externa de niobio, preferiblemente depositado por la tecnica de deposition flsica en fase vapor (PVD, Physical Vapor Deposition) de arco catodico.
De acuerdo con otro aspecto de la invencion, se da a conocer un procedimiento de fabrication del implante anteriormente descrito, consistente en la realizacion de las etapas expuestas anteriormente.
Breve description de los dibujos
En los dibujos adjuntos se ilustra, a tltulo de ejemplo no limitativo, el procedimiento de obtencion del recubrimiento bioactivo en el implante dental objeto de la invencion asl como resultados obtenidos para dicho implante. En dichos dibujos:
la Figura 1 es un esquema del procedimiento de obtencion del recubrimiento bioactivo, particularmente del recubrimiento de niobato de sodio del implante objeto de la invencion;
la Figura 2 muestra dos imagenes de SEM (espectrometro de dispersion de energla; barra: 10 pm), realizadas en distintos aumentos, de la superficie del recubrimiento de niobato de
sodio de una zona del implante dental obtenido segun el procedimiento de la invencion,
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concretamente tras la etapa de inmersion en una solucion de NaOH 0,1 M a 60 °C durante 24 h;
la Figura 3 muestra dos imagenes de SEM (espectrometro de dispersion de energla; barra: 6 pm), realizadas en distintos aumentos, de otra zona distinta de la de la Figura 2, de la superficie del recubrimiento de niobato de sodio del implante dental obtenido segun el procedimiento de la invention, concretamente tras la etapa de inmersion en una solucion de NaOH 0,1 M a 60 °C durante 24 h;
la Figura 4 es una imagen de un EDS tipo (microscopio electronico de barrido) obtenido de las agujas de niobato de sodio mostradas en la segunda imagen de la Figura 3;
la Figura 5 muestra el ensayo de citotoxicidad indirecta de muestras bioactivas de niobato sodico obtenido segun el procedimiento de la invencion, con celulas osteoblasticas SaOS-2; y
la Figura 6 representa esquematicamente la imagen de SEM de una superficie bioactiva de niobato de sodio obtenida segun el procedimiento de la invencion as! como las imagenes de SEM correspondientes a las superficies de las que proviene, concretamente las de una superficie de un sustrato de titanio con una superficie rugosa mediante granallado y de un sustrato de titanio con un recubrimiento de niobio mediante PVD.
Description detallada de los dibujos
Con el objeto de mejorar la capacidad osteointegradora de los implantes dentales existentes, se ha desarrollado un nuevo recubrimiento superficial bioactivo formado por una sal de niobio de un metal alcalino, particularmente niobato de sodio, especialmente apto para su aplicacion en superficies microestructuradas de implantes dentales. El recubrimiento superficial bioactivo estara recubriendo al menos la zona de anclaje destinada al anclaje o fijacion del implante al hueso maxilar, aunque preferiblemente puede recubrir toda la superficie exterior del implante dental.
Valorando la morfologla del recubrimiento obtenido por microscopia electronica de barrido (SEM) y la cuantificacion qulmica por espectrometrla de energla de dispersion de rayos X (EDS) se ha obtenido el procedimiento optimo de obtencion del citado recubrimiento
bioactivo de niobato de sodio en un implante dental, partiendo de un implante dental de
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titanio comercialmente puro cubierto de niobio. Debido a su versatilidad y menor coste economico en comparacion con otras tecnicas de recubrimiento, se contempla que el niobio de la capa externa del implante de titanio haya sido depositado mediante la tecnica de deposition flsica en fase vapor (PVD) de arco catodico, configurandose como una tecnica facilmente extrapolable a escala industrial. Las imagenes de SEM de las superficies del implante de titanio antes y despues de la deposicion del niobio sobre su superficie externa se muestran en las dos primeras imagenes de la Fig. 6, pudiendose comparar con la ultima imagen correspondiente a la superficie del revestimiento bioactivo de niobato de sodio obtenido segun el procedimiento que se expone a continuation.
El procedimiento optimo consiste basicamente en tres etapas, representadas esquematicamente en el diagrama de la Figura 1: un tratamiento qulmico, un lavado o aclarado, y un tratamiento termico.
El tratamiento qulmico consiste en introducir el implante dental con la capa exterior de niobio en una solution de NaOH con una concentration comprendida entre 0,05 y 4 M, preferiblemente 0,1 M durante 24 horas a unos 60 °C, tras lo cual se obtiene un hidrogel de niobato de sodio recubriendo el implante dental. Se ha previsto que durante esta etapa de introduction o inmersion en la citada solucion de hidroxido de sodio, el implante dental este sujeto de tal manera que el ataque qulmico producido por el contacto del niobio con el hidroxido de sodio sea homogeneo en toda la pieza del implante dental.
Posteriormente, se procede a lavar o a aclarar el implante tratado qulmicamente con abundante agua destilada, por ejemplo, aproximadamente durante unos 40 minutos.
Finalmente el implante lavado se introduce en un horno, por ejemplo un horno tubular con atmosfera no controlada, para tratarlo termicamente, sometiendolo durante aproximadamente 1 hora a 600 °C, habiendo llegado a dicha temperatura mediante una rampa inicial de calentamiento a razon de 5 °C/minuto. Transcurrido este tiempo, se deja el implante enfriandose en el horno para densificar el hidrogel de niobato de sodio, obteniendose de esta forma el implante provisto del recubrimiento superficial bioactivo de niobato de sodio.
Conviene mencionar que el procedimiento descrito es el que da resultados optimos en
cuanto al comportamiento bioactivo de osteointegracion por el recubrimiento de niobato de
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sodio que presenta el implante dental. Otras variaciones en los parametros indicados en el procedimiento tambien dan lugar al comportamiento bioactivo del niobato de sodio, por ejemplo, los parametros relativos a la molaridad de la solucion basica y a la temperatura de esta.
Las Figuras 2 y 3 muestran algunas imagenes de microscopla SEM de dos zonas de la superficie del recubrimiento de niobato obtenido al final de la etapa de tratamiento qulmico que conlleva una inmersion de una solucion de concentration 0,1 M de NaOH a 60°C durante 24 h. Se observa que el tratamiento qulmico reproduce adecuadamente la topografla del recubrimiento que ya presentaba el implante dental inicial de titanio cubierto por una capa de niobio, conservandola, y que el hidrogel de niobato de sodio formado como revestimiento permanece sobre la superficie del implante. Particularmente, en la Figura 3 se observan las agujas del niobato obtenidas.
En las citadas figuras se aprecia que la capa de niobato sodico obtenida presenta una cierta rugosidad. Esta rugosidad recibe el nombre de andamio ("scaffold” en ingles) y es donde se depositara la apatita, es decir, el contenido mineral que presenta el hueso. Cabe mencionar que es preferible que la inmersion en la solucion de NaOH dure 24 h para asegurar la maxima formation de niobato sodico, aunque se ha comprobado que con 12 h ya existe una gran formacion desarrollada en la superficie externa del implante dental. La capa de niobato sodico recubre por completo la superficie del implante, es decir, no queda rastro de titanio en su superficie.
La Figura 4 muestra la composition qulmica obtenida mediante EDS de los hidrogeles de niobato formados por las agujas que se han observado en las imagenes SEM de la Figura 3. Principalmente se detecta Ti del sustrato del implante dental inicial, Al de las partlculas de granallado con las que se ha creado previamente cierto grado de rugosidad (de ahl la topografla exterior) sobre la capa externa de niobio del implante dental inicial, Nb de la citada capa externa de niobio y del niobato sodico, y Na del niobato sodico.
Por el tratamiento termoqulmico con NaOH concentrado, seguido del lavado o aclarado y posterior tratamiento termico, se ha comprobado la obtencion de un niobiato de sodio que, en un medio que simula el plasma sangulneo, puede producir cristales de apatita del mismo contenido mineral que el hueso humano y, por tanto, denota un comportamiento bioactivo.
La comprobacion se ha realizado mediante observation en microscopla electronica de
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barrido y se ha confirmado mediante difraccion de rayos X rasantes que indican los picos propios de la apatita.
Se ha realizado la evaluacion biologica in vitro y determinado la citotoxicidad de los 5 implantes dentales obtenidos mediante cultivos celulares con celulas osteoblasticas SaOS-2 siguiendo la norma UNE-EN-ISO 10993: Evaluacion biologica de productos sanitarios, aplicable hasta la fecha. La citada norma establece diferentes condiciones de concentration celular, introduciendo de menor a mayor concentracion de celulas en contacto con el implante dental y su superficie, y se evaluan los disenos del implante y la superficie de 10 niobato de sodio. Los resultados obtenidos de los ensayos han mostrado que a las diferentes concentraciones de celulas utilizadas no hay citotoxicidad, por lo que puede asegurarse el buen comportamiento del implante dental recubierto de niobato sodico obtenido segun el procedimiento anteriormente descrito. Este resultado queda avalado por la Figura 5 en la que aprecia que ninguna condition presenta un porcentaje de citotoxicidad 15 superior al 10%.
Claims (23)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. - Un implante dental que comprende una zona de anclaje adaptada para el anclaje del implante en el hueso maxilar, estando el implante provisto, al menos en la zona de anclaje, de un recubrimiento superficial biocompatible, caracterizado porque el recubrimiento es bioactivo y comprende una sal de niobio y sodio.
- 2. - El implante dental segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la sal de niobio es niobato de sodio.
- 3. - El implante dental segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el recubrimiento bioactivo formado por una sal de niobio tiene un espesor comprendido entre 5 nm y 10p.m.
- 4. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material del implante dental que esta provisto superficialmente del recubrimiento bioactivo esta hecho de un material base seleccionado del grupo formado por titanio, zirconio, una aleacion de titanio o de zirconio, o un material ceramico.
- 5. - El implante dental segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el material base del implante dental es titanio comercialmente puro.
- 6. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la totalidad del implante dental esta provisto del recubrimiento superficial bioactivo que comprende la sal de niobio y sodio.
- 7. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sal de niobio esta en forma de hidrogel.
- 8. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el recubrimiento bioactivo consiste en niobato de sodio.
- 9. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie de al menos la zona de anclaje del implante dental es una superficie rugosa.5101520253035
- 10. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es obtenible por la realization de las siguientes etapas:a) disponer de un implante dental inicial que comprende una capa externa de niobio;b) introducir el implante dental, o al menos la zona del implante que comprende la capa externa de niobio, en una solution de hidroxido de sodio con una concentration comprendida entre 0,05 y 4 M durante un periodo de tiempo comprendido entre 15 y 30 horas a una temperatura comprendida entre 30 y 90 °C;c) extraer el implante dental de la solucion y lavarlo con agua destilada;d) calentar el implante lavado a una temperatura comprendida entre 400 y 800 °C durante un periodo de tiempo comprendido entre 30 y 90 minutos; ye) dejar enfriar el implante.
- 11. - El implante dental segun la reivindicacion 10, caracterizado porque la concentracion de la solucion de hidroxido de sodio es 0,1 M.
- 12. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizado porque en la etapa b) el implante queda introducido en la solucion de hidroxido de sodio durante 24 horas a una temperatura de 60 °C.
- 13. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque entre la etapa c) y d) se realiza una etapa de precalentamiento del implante a razon de 2 °C/min y 8 °C/min durante un periodo de tiempo comprendido entre 1 y 5 horas.
- 14. - El implante dental segun la reivindicacion 13, caracterizado porque entre la etapa c) y d) se realiza una etapa de precalentamiento del implante a razon de 5 °C/min durante un periodo de tiempo de 2 horas.
- 15. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque en la etapa d) de calentamiento, el implante se mantiene a 600°C durante al menos 1 hora.
- 16. - El implante dental segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizadoporque el implante dental inicial de la etapa a) es un implante de titanio comercialmente puroy que comprende una capa externa de niobio.115101520253035
- 17. - Un procedimiento de fabrication de un implante dental definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:a) disponer de un implante dental inicial que comprende una capa externa de niobio;b) introducir el implante dental, o al menos la zona del implante que comprende la capa externa de niobio, en una solution de hidroxido de sodio con una concentration comprendida entre 0,05 y 4 M durante un periodo de tiempo comprendido entre 12 y 30 horas a una temperatura comprendida entre 30 y 90 °C;c) extraer el implante dental de la solution y lavarlo con agua destilada;d) calentar el implante lavado a una temperatura comprendida entre 400 y 800 °C durante un periodo de tiempo comprendido entre 30 y 90 minutos; ye) dejar enfriar el implante.
- 18. - El procedimiento de fabrication segun la revindication 17, caracterizado porque la concentration de la solution de hidroxido de sodio es 0,1 M.
- 19. - El procedimiento de fabrication segun una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 18, caracterizado porque en la etapa b) el implante queda introducido en la solution de hidroxido de sodio durante 24 horas a una temperatura de 60 °C.
- 20. - El procedimiento de fabrication segun una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado porque entre la etapa c) y d) se realiza una etapa de precalentamiento del implante a razon de 2 °C/min y 8 °C/min durante un periodo de tiempo comprendido entre 1 y 5 horas.
- 21. - El procedimiento de fabrication segun la revindication 20, caracterizado porque entre la etapa c) y d) se realiza una etapa de precalentamiento del implante a razon de 5 °C/min durante un periodo de tiempo de 2 horas.
- 22. - El procedimiento de fabrication segun una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque en la etapa d) de calentamiento, el implante se mantiene a 600°C durante al menos 1 hora.
- 23.- El procedimiento de fabrication segun una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22,caracterizado porque el implante dental inicial de la etapa a) es un implante de titanio12comercialmente puro y que comprende una capa externa de niobio.
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