REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ch10202411211434
Damião Ricardo Pereira Martins;
Orientadora: Profa. Esp. Trinit Di Lu Soares Germano
RESUMO
Biomateriais são aqueles materiais projetados para serem implantados ou incorporados ao sistema vivo, a fim de substituir ou regenerar tecidos e suas funções. Classicamente, os biomateriais são divididos em quatro grupos: polímeros, metais, cerâmicas e materiais naturais. Quando dois materiais diferentes são combinados, obtém-se um material compósito, representando uma quinta classe de biomaterial. Principalmente para a área odontológica e ortopédica, o uso de implantes metálicos e substitutos ósseos em cirurgias reconstrutivas desempenha um papel importante na terapia moderna. Os biomateriais devem ser biocompatíveis, idealmente osteoindutores, osteocondutores, osteopromotores, porosos e mecanicamente compatíveis com o osso receptor para cumprir o papel desejado na engenharia do tecido ósseo. Esses materiais proporcionam locais de ancoragem celular, estabilidade mecânica e atuam como guia estrutural, oferecendo a interface para responder às alterações fisiológicas e biológicas, bem como remodelar a matriz que permite sua integração ao tecido receptor. O presente artigo tem por objetivo elucidar acerca de técnicas e inovações de biomateriais no reparo ósseo na odontologia.
Palavras-chaves: Biomateriais; Odontologia; Reparo ósseo; Biocompatibilidade.
ABSTRACT
Biomaterials are those materials designed to be implanted or incorporated into the living system in order to replace or regenerate tissues and their functions. Classically, biomaterials are divided into four groups: polymers, metals, ceramics and natural materials. When two different materials are combined, a composite material is obtained, representing a fifth class of biomaterial. Mainly for the dental and orthopedic field, the use of metal implants and bone substitutes in reconstructive surgeries plays an important role in modern therapy. Biomaterials must be biocompatible, ideally osteoinductive, osteoconductive, osteopromoting, porous and mechanically compatible with the recipient bone to fulfill the desired role in bone tissue engineering. These materials provide cellular anchoring sites, mechanical stability and act as a structural guide, offering the interface to respond to physiological and biological changes, as well as remodeling the matrix that allows its integration into the recipient tissue.
Keywords: Biomaterials; Dentistry; Bone repair; Biocompatibility
1 INTRODUÇÃO
Os biomateriais em odontologia desempenham um papel fundamental na qualidade dos mecanismos de regeneração e na cicatrização após diferentes técnicas de reabilitação. Os diferentes campos da odontologia, incluindo a periodontia e a cirurgia oral e de implantes são os principais beneficiários da eficácia dos biomateriais, que, de um sucesso a nível biomolecular, se traduz num sucesso clínico altamente interligado com o método cirúrgico praticado, a cicatrização dos tecidos duros e moles e os retalhos cirúrgicos utilizados (Ferraz, 2023).
Nas últimas décadas, diferentes abordagens têm sido analisadas e desenvolvidas com o objetivo de otimizar os vários biomateriais dentários com o objetivo de melhor atender às necessidades clínicas e estéticas dos pacientes. Neste sentido, os esforços dos pesquisadores se concentraram na estabilidade e capacidade biológica do material, para melhorar sua biocompatibilidade, velocidade de integração e implementar os processos de osteoindução e regeneração tecidual (Zhao et al., 2021).
Atualmente, os materiais odontológicos mais utilizados incluem compósitos de liga de titânio, substitutos ósseos e células progenitoras relacionadas aos tecidos ósseo e periodontal, com um papel claro desempenhado pelo estudo do comportamento dos materiais com análises de bioengenharia de tecidos (Zhao et al., 2021).
Em implantodontia, como a cicatrização óssea é fundamental na interação osso-biomaterial, a característica da superfície é importante para acelerar a osseointegração. Neste campo, muitos estudos têm se concentrado em melhorar a condição da superfície de Ti incorporando rugosidade superficial ótima, como jateamento de areia usinado, ataque ácido, anodização, modificações a laser e revestimento de superfície com biomateriais osteocondutores. Além disso, hidroxiapatita, fosfato de cálcio e biomoléculas (BMP-2) foram desenvolvidos para melhorar a osseointegração (Kumar et al., 2013).
A este respeito, biomoléculas osteoindutoras ou condutoras têm se mostrado essenciais nos principais e iniciais mecanismos de diferenciação de células mesentéricas em células ósseas maduras e funcionais, acelerando os mecanismos de osteogênese e osseointegração. Especificamente, os mecanismos de osteoindutividade e condutividade foram demonstrados quando o biomaterial utilizado tem a capacidade de mimetizar o máximo possível a matriz extracelular (MEC) e a biomimética do tecido ósseo, fator essencial para o sucesso da implantodontia e odontologia (Ferraz, 2023).
Com base nessas considerações, novos biomateriais e tecnologias desempenham um papel fundamental no desenvolvimento da odontologia moderna, o que requer pesquisa multidisciplinar de alta qualidade. Entender os avanços recentes no biomaterial da odontologia levaria a encontrar a melhor aplicação e as estratégias de tratamento mais bem-sucedidas para melhorar os resultados do tratamento do paciente (Kumar et al., 2013).
O objetivo deste trabalho é revisar e analisar as técnicas e inovações relacionadas ao uso de biomateriais no reparo ósseo dentro da odontologia, abordando suas propriedades biológicas, mecânicas e funcionais. Pretende-se esclarecer como esses materiais contribuem para a regeneração e cicatrização óssea, sua importância na prática clínica odontológica, e os avanços tecnológicos que têm permitido seu uso seguro e eficaz. Além disso, busca-se identificar os desafios e perspectivas para a aplicação de biomateriais, visando aprimorar a qualidade e a eficiência dos tratamentos odontológicos.
2 METODOLOGIA
Diante do que foi apresentado, esta pesquisa segue a classificação de Gil (2008) que divide as pesquisas sob diferentes modos: quanto à natureza, é uma pesquisa básica; quanto aos objetivos é uma pesquisa exploratória; segundo a abordagem é qualitativa; conforme os procedimentos é uma pesquisa bibliográfica.
Assim, para esta revisão de literatura, a busca pelo material foi realizada por meio de livros e através do portal de Periódico da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD), o buscador Google Acadêmico e a Scientific Eletronic Library Online (SCIELO). Para essa finalidade foi realizada pesquisa por meio de termos “Biomateriais; Odontologia; Reparo ósseo; biocompatibilidade”.
3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 BIOLOGIA ÓSSEA
O osso é um tecido conjuntivo altamente dinâmico, que fornece resistência mecânica adequada e suporte estrutural ao corpo. No nível macroscópico, é classificado como osso cortical ou compacto e esponjoso ou trabecular. Ambos os compartimentos são caracterizados por uma arquitetura 3D orquestrada com alta complexidade estrutural (Hart et al., 2020).
Além disso, o tecido ósseo é composto de fases inorgânicas e orgânicas. O componente mais prevalente na fase inorgânica é a hidroxiapatita (HA; Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) com citrato, carbonato e íons como F −, K +, Sr 2+, Pb 2+ , Zn 2+ , Cu 2+ e Fe 2+ . A fase orgânica óssea inclui colágeno tipo I e proteínas não colágenas, como osteocalcina, osteonectina, sialoproteínas ósseas e vários proteoglicanos que têm um papel importante no processo de maturação da matriz e podem regular a atividade funcional das células ósseas (Besio et al., 2019).
Além disso, o tecido ósseo apresenta quatro tipos de células: osteoblastos, osteócitos, células de revestimento ósseo e osteoclastos. Os osteoblastos são amplamente conhecidos como células formadoras de ossos e sua diferenciação é controlada principalmente pelo fator de transcrição relacionado ao runt (RUNX2), bem como outros fatores de transcrição (Hart et al., 2020).
Os osteócitos, que são células de vida longa dentro da matriz óssea, derivam dos osteoblastos quando se tornam incorporados dentro da matriz óssea. Durante essa transição, os osteoblastos interrompem a produção da matriz extracelular e se diferenciam em osteócitos. Os osteócitos são comprometidos, como atividades principais, a remover organelas e macromoléculas danificadas usando vias de controle de qualidade, como a autofagia. Os osteócitos expressam a proteína esclerostina, que impede a sinalização Wnt (Amini et al., 2012).
A expressão dessa proteína pode ser inibida pela sinalização do hormônio da paratireoide para permitir que ocorra a formação óssea direcionada por Wnt. Além disso, os osteócitos podem inibir a osteoclastogênese secretando o fator de crescimento transformador β (TGF-β). No entanto, após a estimulação, os osteoblastos e os osteócitos induzem a remodelação óssea porque produzem fatores osteoclastogênicos, como CSF-1 e RANKL, o ativador do receptor do ligante NF-Κb. Finalmente, as células de revestimento ósseo são osteoblastos quiescentes que cobrem as superfícies ósseas, onde a reabsorção óssea ou a formação óssea não são necessárias (Bose et al., 2012).
Por outro lado, a diferenciação dos osteoclastos, células de reabsorção óssea, é regulada por citocinas específicas que controlam sua formação, maturação e atividade. Além disso, elas regulam a síntese de enzimas da matriz que levam à reabsorção óssea. O conhecimento desse mecanismo leva ao desenvolvimento de agentes terapêuticos que podem interromper a osteoclastogênese, reduzindo a perda óssea (Florencio-Silva et al., 2015),
As vias dominantes que levam à formação e atividade dos osteoclastos são representadas pelo membro da superfamília do ligante do fator de necrose tumoral (RANKL) e pelo fator estimulador de colônias de macrófagos (M-CSF ou CSF-1). O RANKL está envolvido na diferenciação dos osteoclastos, enquanto o CSF-1 é necessário para a proliferação e sobrevivência das células precursoras dos osteoclastos (Zaidi et al., 2020).
Os osteoblastos, os osteoclastos, as suas células precursoras e as células associadas, por exemplo, as células endoteliais e as células nervosas, são constituídos por unidades especializadas denominadas unidades multicelulares ósseas (Besio et al., 2019).
A função mais importante das unidades multicelulares ósseas no esqueleto adulto é mediar a ‘remodelação óssea’, que é um mecanismo que visa manter a integridade do esqueleto. Dessa forma, o osso antigo de alta densidade mineral, que é submetido a uma alta prevalência de microfraturas por fadiga, é removido por meio de ciclos repetitivos de reabsorção óssea e formação óssea (Amini et al., 2012).
A remodelação óssea normal é necessária para a cura da fratura e adaptação óssea ao uso mecânico, bem como para a homeostase do cálcio. Por outro lado, alterações na reabsorção/formação óssea neste processo resultam em várias doenças esqueléticas. Por exemplo, a osteoporose é determinada por uma reabsorção excessiva pelos osteoclastos sem uma quantidade correspondente de nova formação óssea pelos osteoblastos, enquanto o contrário pode resultar em osteopetrose (Hart et al., 2020).
3.2 A CAVIDADE ORAL
A biocompatibilidade só pode ser abordada quando o ambiente biológico específico foi claramente definido e, mesmo dentro da cavidade oral, o ambiente pode ser drasticamente alterado por muitos fatores externos (Roato et al., 2021).
O tipo mais simples de estresse que os biomateriais enfrentam é o mecânico. Na cavidade oral, a mastigação é responsável tanto por cargas compressivas quanto por desgaste abrasivo na interface entre os dentes opostos Apesar da mastigação ser modelada centenas de vezes na literatura, variações anatômicas e hábitos podem influenciar radicalmente o número de ciclos, pico de carga e forças de deslizamento aos quais os biomateriais dentais estão sujeitos, além disso, todos esses parâmetros mudam ao longo do tempo, tornando o resultado final de alguma forma imprevisível (Peng et al., 2022).
Os biomateriais são projetados com uma margem de segurança significativa, muitas vezes capazes de suportar cargas e tensões muito além do que é esperado em condições normais, essa prática de superprojeto está enraizada no princípio de garantir a máxima segurança para pacientes e usuários de dispositivos médicos ou implantes, mas ocasionalmente até mesmo os biomateriais mais bem projetados podem apresentar falhas devido ao desgaste excessivo, concentração inesperada de tensões ou falta de estabilidade (Deo et al., 2019).
O segundo estresse que os biomateriais precisam enfrentar é o químico. Apesar da saliva atuar como uma solução tampão de pH, as condições locais podem ser exacerbadas pela presença de fendas, tártaro ou biofilme bacteriano, levando à acidificação. Além disso, alimentos e bebidas podem alterar temporariamente o pH de toda a cavidade oral, enquanto ingredientes específicos, como ácido acético e cítrico, podem levar à desmineralização dos dentes (Iyer et al., 2023).
Os cromógenos podem alterar a aparência dos dentes enquanto outras moléculas, como a nicotina, podem causar vários tipos de outros danos, de modo geral, a maioria das substâncias que presumimos irá interagir com a cavidade oral e trazer alguma alteração temporária que, em condições particulares, também pode se tornar permanente (Peng et al., 2022).
Considerando a flora microbiana, a cavidade oral é um dos locais mais densamente povoados do corpo humano. À medida que as condições ambientais mudam de local para local, diferentes microrganismos colonizam diferentes áreas, e os próprios microrganismos alteram o ambiente circundante (Iyer et al., 2023).
A atividade assacarolítica em relação à cisteína e à metionina, por exemplo, é responsável pelo mau hálito oral, enquanto a atividade de estreptococos não mutans e actinomyces no ecossistema supragengival causa acidificação, com consequente introdução de mais microrganismos cariogênicos e desmineralização da superfície dentária. No geral, a cavidade oral contém muitas espécies de bactérias, incluindo Actinomyces, Arachnia, Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Lactobacillus, Leptotrichia, Peptococcus, Peptostreptococcus, Propionibacterium, Selenomonas, Treponema e Veillonella (Deo et al., 2019).
Esses microrganismos interagem constantemente entre si e com o ambiente, criando um microbioma incrivelmente complexo. Isso pode levar a alterações no pH, respostas inflamatórias e patologias orais que podem alterar drasticamente o resultado de um tratamento médico, bem como impedir a integração do dispositivo com os tecidos circundantes (Roato et al., 2021).
3.3 BIOMATERIAIS
3.3.1 Osso Autólogo
O osso autólogo tem sido aplicado como material para aumento ósseo com resultados muito bons. Apresenta as propriedades ideais do enxerto, osteogênicas, osteocondutoras e osteoindutoras; Além de sua rápida cicatrização, incomparável a qualquer outro material, tornou-se o “padrão ouro” para cirurgia reconstrutiva óssea (Ferraz, 2023).
No entanto, apresenta várias desvantagens, incluindo a rápida revascularização e reabsorção do material, dificultando a obtenção de grandes aumentos ou elevações do rebordo do seio maxilar e exigindo a rápida inserção do implante para evitar a reabsorção. Outras limitações a acrescentar são a morbilidade e complicações relacionadas com a área doadora, como infecção, hemorragia, dor, edema e danos nos nervos e vasos sanguíneos; bem como a disponibilidade limitada do enxerto, não permitindo a obtenção de quantidades ilimitadas de material (Heboyan et al., 2022).
A princípio, o enxerto ósseo autólogo sofre necrose parcial e posteriormente é reabsorvido, atuando como suporte para nova formação óssea. Sua rápida manipulação e fixação no leito permitirão a sobrevivência celular e a revitalização do enxerto em seu novo local. A sobrevivência dos osteócitos é determinada pela proximidade do suprimento vascular; não conseguirem sobreviver se estiverem a mais de 200 µm de distância de um vaso sanguíneo (Ferraz, 2023).
Os enxertos autógenos podem conter osso cortical, esponjoso ou córtico-esponjoso e podem apresentar-se em bloco. Os enxertos corticais possuem menos células osteogênicas, portanto podem não ser capazes de manter a viabilidade celular; Por outro lado, as células esponjosas a princípio apresentam maior sobrevivência devido à maior difusão de nutrientes e grau de revascularização do leito receptor ( Alarcón-Sánchez et al., 2023).
A cicatrização do enxerto autólogo envolve tanto a osteocondução, onde novo osso se forma ao redor do enxerto à medida que ele é reabsorvido, quanto a osteoindução, onde as proteínas presentes no osso são capazes de estimular os osteoblastos ou suas células precursoras para a neoformação óssea (Zhang et al., 2019).
Outro aspecto importante é a origem embriológica do enxerto, pois sugere-se que a taxa de reabsorção do enxerto depende de sua origem embriológica. os de origem membranosa (enxerto de calvária ou maxilar) não são tão reabsorvidos quanto os de origem endocondral (enxertos); ). da crista ilíaca). Os enxertos ósseos esponjosos são reabsorvidos mais rapidamente que os enxertos corticais, indicando que a reabsorção depende principalmente da estrutura e da microarquitetura do enxerto (Zhang et al., 2019).
Do ponto de vista clínico, os enxertos em bloco apresentam maior dificuldade de adaptação à área receptora; Portanto, é comumente combinado com material particulado para preencher defeitos e assim evitar espaços vazios e reduzir o risco de invasão de tecidos moles à região regenerada (Ferraz, 2023).
3.3.2 Aloenxertos
Complicações associadas à obtenção de enxertos autólogos, principalmente extraorais; Além disso, a disponibilidade limitada em alguns pacientes explica a necessidade do uso de substitutos ósseos para minimizar essas complicações e restrições. Os aloenxertos provêm de tecido ósseo de indivíduos da mesma espécie; Possuem propriedades osteocondutoras, que estimulam a formação óssea. Exemplos são osso fresco congelado, osso congelado desidratado e osso desmineralizado liofilizado (Girón et al., 2021).
Os bancos de ossos permitem ter uma quantidade ilimitada de osso e sem a morbidade da sua extração. Inevitavelmente, existe o risco de transmissão de doenças aos receptores de aloenxertos, por isso o desafio de manter os enxertos seguros é essencial e uma premissa fundamental é ter um banco de ossos e tecidos adequado e confiável (Zhao et al., 2021).
Os aloenxertos apresentam uma série de vantagens sobre os enxertos autólogos: evitam a morbidade do local doador e o comprometimento dos tecidos saudáveis do hospedeiro; disponibilidade imediata, possibilidade de obtenção de tamanhos, formas e quantidades adequadas e armazenamento por longos períodos de tempo. Contudo, não se deve esquecer as suas desvantagens, como a potencial transmissão de doenças e a resposta antigênica (Mosaddad et al., 2022).
3.3.3 Xenoenxertos
O xenoenxerto é um substituto ósseo de espécies diferentes do receptor, seja de animais ou de minerais semelhantes ao osso, derivados de corais ou algas. São biocompatíveis e possuem propriedades osteocondutoras, apoiando o crescimento vascular, a migração e diferenciação celular e a consequente formação óssea, sempre num ambiente osteogénico favorável (Girón et al., 2021).
Com o tempo, observa-se que os espaços interarticulares são preenchidos com osso novo. Os xenoenxertos estão facilmente disponíveis e completamente livres do perigo de transmissão de doenças, desde que sejam seguidos os protocolos de processamento de esterilização. Os xenoenxertos mais utilizados na prática diária são aqueles derivados de osso bovino, suíno e equino (Priyadarsini et al., 2017).
O xenoenxerto mais documentado clínica e histologicamente é o de origem bovina. Estudos anteriores demonstraram a integração de implantes dentários em áreas regeneradas com este biomaterial; apresentando reabsorção lenta, sendo observadas partículas do biomaterial até 3 anos após a intervenção cirúrgica. Dentro deste grupo. O osso bovino mineralizado é o que conta com maior respaldo científico na literatura, pois foi testado tanto in vitro como in vivo em grande número de estudos.Com relação aos de origem suína, autores confirmaram as propriedades osteocondutoras desse material e observaram como ele foi reabsorvido e remodelado com formação de ósteons nas proximidades das partículas do xenoenxerto (Montoya et al., 2021).
Recentemente, defeitos ósseos preenchidos com diferentes xenoenxertos, os quais recobriram com membrana de colágeno, para avaliar a porcentagem (%) de preenchimento do defeito após 4 meses de estudo. O osso particulado corticocanceloso suíno foi comparado com/sem gel de colágeno, com o bloco ósseo equino e com um grupo controle (somente membrana) (Kumar et al., 2013).
O grupo de osso particulado suíno sem colágeno apresentou o maior preenchimento do defeito, seguido pelo particulado com colágeno e depois pelo bloco. Não houve diferenças significativas entre os três grupos, exceto para o grupo controle. Esses dados sugerem que esses biomateriais possuem alta biocompatibilidade e são capazes de formar tecido ósseo mais rapidamente 33 . Se comparado o osso corticoesponjoso suíno colagenado com o osso cortical suíno, o primeiro apresenta melhores propriedades por apresentar menor redução volumétrica após 3 meses de estudo (Zhao et al., 2021).
Outro estudo recente comparou um biomaterial sintético (60% hidroxiapatita/40% fosfato tricálcico) com um suíno, e observou-se que este último apresentou maior taxa de reabsorção, pois foi observado menor percentual de biomaterial residual. Da mesma forma, apresentou maior ganho de osso novo regenerado. A adição de gel de colágeno para pré-hidratar as partículas ósseas colagenadas de origem suína proporciona melhor apresentação e maior capacidade adesiva do biomaterial, facilitando seu manejo clínico, sem influenciar nas propriedades osteocondutoras do material (Kumar et al., 2013).
O enxerto ósseo esponjoso equino foi recentemente introduzido no mercado. Na sua fabricação é submetido a um método que evita o revestimento cerâmico dos cristais de hidroxiapatita, acelerando assim a taxa de reabsorção fisiológica; Degrada-se mais rapidamente do que as partículas ósseas bovinas. Contêm colágeno, o que torna os blocos desse tipo de enxerto mais compactos e menos frágeis quando manipulados e adaptados à área receptora, reduzindo muito o risco de fratura sem a necessidade do uso de placas ou parafusos de osteossíntese para fixação (Priyadarsini et al., 2017).
O bloco ósseo equino para aumento do setor posterior mandibular tem sido utilizado com a técnica inlay. Nesse sentido, pode-se obter um ganho ósseo médio em altura de 4,8 mm. Nestes casos, a histologia das biópsias mostra osso novo em íntimo contato com o biomaterial, sem sinais de inflamação ou reação de corpo estranho. Esses achados foram observados anteriormente em outro estudo, não sendo observadas lacunas ou tecido conjuntivo na interface osso-biomaterial (Priyadarsini et al., 2017).
3.3.4 Aloplásticos
Os substitutos ósseos aloplásticos são materiais de natureza inerte (não orgânica), sintéticos e, como os xenoenxertos osteocondutores. Existe uma grande variedade de materiais, biocerâmicas e cristais bioativos. Existem diferenças estruturais entre eles, também em sua composição e propriedades mecânicas e biológicas (Zhao et al., 2021).
Os mais comercializados são os cristais bioativos, incluindo o beta fosfato tricálcico (β-TCP) e a hidroxiapatita (HA), que permitem a formação de novo tecido ósseo, permitindo a estabilização do coágulo sanguíneo e apoiando a osteogênese durante as primeiras fases de regeneração 39 . A mistura desses cristais bioativos demonstrou apresentar bioatividade e osteocondutividade satisfatórias (Priyadarsini et al., 2017)
A taxa de reabsorção é completamente diferente entre osso bovino e β TCP. Este último foi reabsorvido até seu completo desaparecimento aos 4 anos, enquanto no osso bovino a fração particulada permaneceu praticamente inalterada durante o tempo de avaliação.Foi demonstrado que os substitutos aloplásticos têm a capacidade de atrair células gigantes multinucleadas em diferentes estágios da remodelação do enxerto. Acredita-se que essas células sejam responsáveis pelo processo de degradação desses substitutos ósseos, participando em uníssono na ativação de fatores de crescimento vascular e na liberação de enzimas inflamatórias, como as citocinas (Mosaddad et al., 2022).
3.4 ANÁLISE DE DADOS E DISCUSSÃO
Apesar de ser conceitualmente fácil de entender, o consenso sobre a definição oficial e científica de “biomaterial” apresentou muitos desafios e exigiu várias revisões ao longo do tempo. O biomaterial é definido como qualquer substância ou combinação de substâncias, que não sejam drogas, de origem sintética ou natural, que possa ser usada por qualquer período de tempo, que aumente ou substitua parcial ou totalmente qualquer tecido, órgão ou função do corpo, a fim de manter ou melhorar a qualidade de vida do indivíduo conforme Florencio-Silva et al., (2015).
O uso de um parâmetro subjetivo como qualidade de vida como parte de uma definição padronizada tem algumas desvantagens importantes, mas reflete claramente a importância que hoje em dia é dada à resposta subjetiva do paciente quando comparada às práticas médicas brutais de apenas um século atrás, quando os pacientes eram frequentemente considerados nada mais do que um sujeito de teste dispensável. Por essas razões, tal definição seria inadequada para uma revisão histórica, pois “conforto do paciente” é um conceito relativamente moderno segundo Singh et al., (2023). Não há acordo atual sobre o que distingue biomateriais de outros. Um material pode ser definido como “biomaterial” apenas com base nos resultados de experiências clínicas anteriores, através de um processo de tentativa e erro e esta é exatamente a mesma abordagem usada pelos pioneiros da ciência dos biomateriais segundo Lakshmi et al., (2024).
De acordo com Khaohoen et al., (2023) esses materiais enfrentam um dos ambientes biológicos mais severos da como a cavidade oral. Detalhes sobre os desafios mecânicos, químicos, biológicos e estéticos enfrentados serão fornecidos na próxima seção, mas devemos enfatizar que, conforme declarado na definição de 1982, um material pode ser definido como “biomaterial” apenas em relação ao seu ambiente. Materiais que podem ser aplicados no campo ortopédico não são automaticamente adequados também para aplicações odontológicas, e vice-versa. Além disso, diferentes localizações anatômicas, mesmo dentro da mesma cavidade oral, estão sujeitas a diferentes estímulos , e os desafios enfrentados aumentam exponencialmente no que diz respeito a condições patológicas, morfologias individuais, hábitos pessoais, tamanho corporal, idade, sexo, etnia, etc.
Apesar da morfologia e do tamanho do implante desempenharem papéis claros na taxa de falhas, os fatores de risco associados à falha precoce de implantes dentários estão associados à idade, sexo, hábitos (tabagismo), localização do implante e qualidade/quantidade óssea. Mesmo quando esses fatores de risco não estão influenciando diretamente as propriedades do biomaterial implantado, eles influenciam diretamente as cargas químicas e mecânicas que ele precisa suportar segundo Montoya et al., (2021).
Mesmo biomateriais confiáveis, como o titânio comercialmente puro, precisam enfrentar interações imunológicas adversas que resultam em alterações dos tecidos biológicos circundantes. Essas interações imunológicas também são influenciadas por muitos fatores, um dos quais parece estar relacionado à idade, com pacientes possivelmente mais jovens rejeitando implantes com mais frequência do que os idosos (Heboyan et al., 2022).
Além disso, condições específicas do paciente, como alergias, também podem alterar drasticamente o resultado de um dispositivo perfeitamente biocompatível: látex, níquel, amálgama, PMMA, cobalto e até mesmo paládio e titânio são relatados como causadores ocasionais de reações alérgicas quando usados em dispositivos biomédicos (Khaohoen et al., 2023)
Há uma grande falha comum a todas as definições de biomateriais: para serem tão gerais e onicompreensivas quanto possível, elas acabam ignorando todas as condições ambientais e outras limitações específicas que são realmente essenciais para o sucesso dos dispositivos. Na história, materiais que não deveriam ser considerados biocompatíveis poderiam ser usados bem o suficiente — ou por tempo suficiente — para serem encontrados mais tarde no local de sepultamento de seu hospedeiro. Além disso, como em tempos históricos a expectativa de vida era apenas uma fração daquelas de hoje e os humanos tinham prioridades muito diferentes das atuais, mesmo um implante malfuncionando que pudesse durar apenas três ou quatro anos poderia ter tido um impacto geral positivo na vida de seu hospedeiro (Lakshmi et al., 2024).
De acordo com Zhang; Lawn (2019) todas as definições apontam para a biocompatibilidade dos materiais como um todo, enquanto são apenas as camadas mais externas da superfície que realmente interagem com o ambiente. A maioria dos metais biocompatíveis (titânio, ligas de cobalto e aço inoxidável em particular) são cobertos por camadas semelhantes de óxidos protetores, mas também polímeros e até mesmo cerâmicas têm, em suas superfícies mais externas, diferentes propriedades e estruturas químico-físicas. Al 2 O 3 , por exemplo, apesar de ser uma das cerâmicas quimicamente mais estáveis conhecidas pela humanidade, tende a formar Al 2 OH em água [Camadas biocompatíveis nanométricas (ou mesmo subnanométricas) perfeitas seriam suficientes para garantir biocompatibilidade à maioria dos materiais conhecidos, mas, devido à sua alta energia, as superfícies são sempre defeituosas.
É importante notar que mesmo técnicas de deposição controlada de superfície muito bem-sucedidas, como a deposição de camada atômica, falham em produzir camadas perfeitas. Além disso, mesmo filmes inicialmente não defeituosos estão fadados a eventualmente falhar sob estresse mecânico ou químico. Ainda assim, ao contrário dos revestimentos feitos pelo homem, as camadas de óxido formadas espontaneamente possuem capacidades de autocura (Singh et al., 2023).
A definição de “biomateriais”, possui duas falhas principais e, como resultado, pode ser enganosa. Um conceito fenomenologicamente mais preciso seria o de “biointerfaces compatíveis”, onde o ambiente biológico circundante e a camada de superfície externa quimicamente alterada do dispositivo biomédico são estudados enquanto acoplados segundo Mosaddad et al., (2022).
Nos últimos avanços em cirurgia oral, a investigação tem-se baseado na manutenção e regeneração de órgãos e tecidos naturais; Entre esses avanços encontramos os biomateriais, que são todos aqueles materiais aceitos pelo organismo como fatores de crescimento. Podem ser indicados em diferentes disciplinas da odontologia, como periodontia e traumatologia dentária. A capacidade destes fatores de crescimento para induzirem a proliferação e diferenciação celular pode torná-los uma fonte útil para o desenvolvimento de estruturas naturais (Lakshmi et al., 2024).
Segundo Alarcón-Sánchez et al., (2023) outro material útil são as células-tronco, consideradas uma ferramenta promissora para a compreensão do desenvolvimento e da regeneração dos tecidos presentes na polpa dentária, nos folículos periapicais e nos ligamentos periodontais. Construções de engenharia de tecidos têm o potencial de induzir a regeneração do complexo osso-ligamentar, tratando danos induzidos por doença periodontal ou trauma. Um adjuvante nesses procedimentos são as membranas de colágeno bioabsorvíveis que são rotineiramente utilizadas na regeneração óssea guiada para direcionar seletivamente o crescimento e repovoamento de células ósseas em áreas de volume insuficiente (Haugen; Chen, 2022).
Como complemento, injeções de gordura são amplamente utilizadas para preencher tecidos moles e defeitos para restaurar o volume facial. O enxerto de gordura possui características positivas de um enxerto autólogo, apresentando alta tolerância imunológica quando infiltrado. O complexo, composto por diversas populações celulares diferentes, caracteriza-se por rápida renovação e grande capacidade de renovação e remodelamento na correção de volumes de tecidos moles e defeitos de contorno na região facial como um desafio considerável na cirurgia plástica estética (Heboyan et al., 2022).
As propriedades desejáveis dos fatores de crescimento propostos como agentes biológicos para aumentar o volume dos enxertos de gordura autólogos e prolongar sua sobrevivência, neste sentido, as plaquetas, que desempenham papel fundamental na hemostasia, poderiam ser utilizadas como fonte natural de fatores de crescimento devido ao seu capacidades de armazenamento (Ananth et al., 2015).
Outros fatores importantes incluem o sítio anatômico, bem como a mobilidade e vascularização do sítio receptor quando se utilizam marcadores celulares para monitorar transplantes de gordura. A correção de defeitos de contorno e o aumento do volume de partes moles representam um desafio considerável na cirurgia plástica. A fibrina rica em plaquetas (FRP) é uma matriz autóloga específica para aplicações em cirurgia bucomaxilofacial e pode ser classificada como concentrado de plaquetas de segunda geração por conter leucócitos e não necessitar de anticoagulante, uma vez que o fator de crescimento fibroblasto (FGF)- 2 aumenta a regeneração do tecido periodontal, dentre eles os scaffolds desempenham papel importante no armazenamento do fator de crescimento e espaço para reconstruções teciduais na proliferação e diferenciação de células-tronco de acordo com Girón et al., (2021).
Em outro estudo, demonstraram que a nano hidroxiapatita, que tem sido utilizada como novo biomaterial para terapia periodontal, aumentou a expressão endógena de BMP-2. É importante ressaltar que o aumento dos níveis de expressão endógena de BMP-2 pode ser um processo significativo durante a regeneração periodontal, pois o derivado da matriz do esmalte (EMD), que é usado clinicamente como material regenerativo periodontal, melhora a expressão de BMP-2 em células PDL in vitro . O maior conhecimento sobre os fatores expressos durante o reparo ósseo poderia servir de base para novas alternativas terapêuticas e abordar situações clinicamente desafiadoras conforme Hart et al., (2020).
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diferentes métodos de tratamento odontológico passarão por uma transformação completa como resultado do desenvolvimento desses materiais inteligentes mais novos e superiores, tornando-os mais convenientes para o operador e o paciente. O investimento de um dentista nesses materiais inteligentes será, sem dúvida, sábio, dado seu nível de inteligência constantemente crescente. Com base em sua capacidade de reconhecimento, análise e discriminação, esses materiais bioresponsivos são capazes de prever problemas. Sempre há espaço para um avanço maior, o que acabará resultando na obtenção de um excelente efeito dos processos de tratamento odontológico.
Concluindo, estamos agora na nova era dos biomateriais e da engenharia de biomateriais, incluindo a medicina regenerativa, e as aplicações são numerosas na odontologia moderna. Biomateriais avançados inspirados por sistemas e processos biológicos provavelmente influenciarão o desenvolvimento de novas tecnologias para uma ampla variedade de aplicações.
Com base nessas considerações, novos biomateriais e tecnologias estão desempenhando um papel fundamental no desenvolvimento da odontologia moderna, e seu desenvolvimento requer pesquisas de alta qualidade baseadas em multidisciplinaridade. A compreensão dos avanços recentes em biomateriais da odontologia levaria a encontrar a melhor aplicação e as estratégias de tratamento mais bem-sucedidas para melhorar os resultados do tratamento dos pacientes.
Os achados desse estudo apresentam que a pesquisa sobre materiais odontológicos bioativos ainda está em seus estágios iniciais, no entanto, as soluções concluídas já estão mostrando muito potencial. A tecnologia promete ajudar a reforçar a tecnologia existente, ajudar na regeneração dos dentes e tecidos e melhorar a estrutura e a força óssea, é um sinal de que as soluções odontológicas não precisam mais ser um substituto/preenchimento passivo, mas um contribuidor ativo para a saúde bucal, além disso mais pesquisas no campo podem permitir que os pacientes desfrutem de seus sorrisos rejuvenescidos rapidamente e de uma forma natural.
REFERÊNCIAS
ALARCÓN-SÁNCHEZ, M.A et al. Impacto potencial de biomateriais protéticos no periodonto: uma revisão abrangente. Moléculas. 2023; 28 :1075. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36770741/
AMINI, A.R et al. Bone tissue engineering: recent advances and challenges. Crit Rev Biomed Eng. 2012;40(5):363-408. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3766369/
ANANTH, H et al. A Review on Biomaterials in Dental Implantology. Int J Biomed Sci. 2015. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26508905/
BESIO, R et al. Bone biology: insights from osteogenesis imperfecta and related rare fragility syndromes. FEBS J. 2019 Aug;286(15):3033-3056. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7384889/
BHAT, S; KUMAR, A. Biomateriais e bioengenharia para a saúde do amanhã. Biomatter. 2013;3(3). Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3749281/
BOSE, S et al. Avanços recentes em andaimes de engenharia de tecido ósseo. Trends Biotechnol. 2012;30:546–54. Disponível: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3448860/
DEO, PN; DESHMUKH, R. Oral microbiome: Unveiling the fundamentals. J Oral Maxillofac Pathol. 2019 Jan-Apr;23(1):122-128. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6503789/
FERRAZ, M.P. Bone Grafts in Dental Medicine: An Overview of Autografts, Allografts and Synthetic Materials. Materials (Basel). 2023 May 31;16(11):4117. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10254799/
FLORENCIO-SILVA, R et al. Biology of Bone Tissue: Structure, Function, and Factors That Influence Bone Cells. Biomed Res Int. 2015;2015:421746. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26247020/
GIRÓN, J et al.. Biomaterials for bone regeneration: an orthopedic and dentistry overview. Braz J Med Biol Res [Internet]. 2021;54(9):e11055. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34133539/
HART, N.H et al. Biological basis of bone strength: anatomy, physiology and measurement. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2020 Sep 1;20(3):347-371. PMID: 32877972; PMCID: PMC7493450.Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32877972/
HAUGEN, H.J; CHEN, H. Is There a Better Biomaterial for Dental Implants than Titanium?-A Review and Meta-Study Analysis. J Funct Biomater. 2022 Apr 20;13(2):46. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35645254/
HEBOYAN, A et al. Insights e avanços em biomateriais para próteses e odontologia de implantes. Moléculas. 2022; 27 :5116. Disponível em: https://www.mdpi.com/1420-3049/27/16/5116
IYER, P. Oral Cavity is the Gateway to the Body: Role of Oral Health Professionals: A Narrative Review. Journal of the California Dental Association, 51(1); 2023. Disponível em: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/19424396.2023.2193372#infosholder
KHAOHOEN, A et al. Biomaterials and Clinical Application of Dental Implants in Relation to Bone Density-A Narrative Review. J Clin Med. 2023 Nov 3;12(21):6924. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37959389/
KHAOHOEN. A et al. Biomaterials and Clinical Application of Dental Implants in Relation to Bone Density-A Narrative Review. J Clin Med. 2023 Nov 3;12(21):6924. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37959389/
KUMAR, P et al. Bone grafts in dentistry. J Pharm Bioallied Sci. 2013 Jun;5(Suppl 1):S125-7. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3722694/
LAKSHMI MOUNIKA, K et al. Comprehensive Evaluation of Novel Biomaterials for Dental Implant Surfaces: An In Vitro Comparative Study. Cureus. 2024 May 27;16(5):e61175. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38933613/
MONTOYA, C . et al. On the road to smart biomaterials for bone research: definitions, concepts, advances, and outlook. Bone Res 9, 12 (2021). Disponível em: https://www.nature.com/articles/s41413-020-00131-z
MOSADDAD, S.A et al. Stem cells and common biomaterials in dentistry: a review study. J Mater Sci: Mater Med 33, 55; 2022. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9206624/
PENG, X et al. Oral microbiota in human systematic diseases. Int J Oral Sci 14, 14; 2022. Disponível em: https://www.nature.com/articles/s41368-022- 00163-7
PRIYADARSINI S et al. Nanopartículas usadas em odontologia: uma revisão. J Oral Biol Craniofac Res. 2018;8(1):58–67. 10.1016/j.jobcr.2017.12.004. Disponível: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29556466/
ROATO, I et al. Oral Cavity as a Source of Mesenchymal Stem Cells Useful for Regenerative Medicine in Dentistry. Biomedicines. 2021 Aug 25;9(9):1085. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8469189/
SINGH, PV et al. Zirconia Facts and Perspectives for Biomaterials in Dental Implantology. Cureus. 2023 Oct 11;15(10):e46828. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37954766/
ZAIDI, M et al. Beyond bone biology: Lessons from team science. J Orthop Res. 2020 Nov;38(11):2331-2338. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7722176/
ZHANG Y; LAWN BR. Avaliação da zircônia dentária. Dent Mater. 2019; 35 (1):15–23. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30172379/ ZHAO, R et al. Bone Grafts and Substitutes in Dentistry: A Review of Current Trends and Developments. Molecules. 2021 May 18;26(10):3007. Disponível em: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8158510/