Evaluación de la colonización bacteriana de la interfase implante-pilar en implantes de conexión interna: estudio piloto

Evaluation of bacterial colonization of the implant-abutment interface in implants with internal connection: pilot study

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Se ha reportado que los implantes de dos piezas generan una pérdida ósea peri-implantar aproximada de 1,5 mm durante el primer año de carga. Esto obedece a diferentes causas dentro de las cuales se encuentra: trauma quirúrgico, sobrecarga oclusal, peri-implantitis, posición y tamaño de la interfase implante-pilar, formación del ancho biológico, respuesta inmune y factores de estrés (1).

La unión entre la superficie del pilar y la plataforma del implante da lugar a la formación de la interfase implante-pilar, esta zona es susceptible a ser colonizada por bacterias que son capaces de formar reservorios en la cavidad interna del implante y que además se movilizan de manera bidireccional y pueden desencadenar activación de mecanismos inmunes tisulares, que eventualmente se traducen en pérdida ósea peri-implantar, afectando así el éxito del tratamiento (2, 3).

El tamaño y el comportamiento de la interfase son afectados por diferentes factores biomecánicos como el tipo de conexión, los micromovimientos, la precarga y el material del tornillo de fijación, el material y el tipo de fabricación del pilar protésico. La desadaptación de las partes y la pérdida del ajuste pasivo puede conducir a fractura de los componentes, además, funcionalmente puede causar sobrecarga (4). Por este motivo, diferentes estudios se han enfocado en el análisis del comportamiento de la interfase, bajo condiciones estáticas (5) y dinámicas (6, 7), comparando: diferentes tipos de conexiones disponibles (3, 8, 9), filtración utilizando diversos microorganismos – bacterias y hongos– (1) o productos bacterianos como la endotoxina(10).

Los pilares protésicos disponibles son elaborados por diferentes mecanismos y en diversos materiales: pilares prefabricados en serie en titanio o zirconia; pilares calcinables o parcialmente calcinables; y pilares personalizados en titanio, alúmina o zirconia elaborados por diseño asistido por computador (CAD) y manufactura asistida por computador (CAM) (11). La zirconia es alrededor de 10 veces más dura que el titanio (12), por lo cual puede generar daños en la plataforma del implante. Stimmelmayr et al (12) concluyeron en su estudio que el desgaste en la plataforma de implantes conectados a pilares de zirconia fue mayor en comparación con aquellos conectados a pilares de titanio. Yeliz Cavusoglu et al (13) compararon las interfaces de implantes (bone-level Regular Crossfit Straumann) conectados a pilares elaborados en titanio y zirconia, utilizando microscopía electrónica de barrido luego de ser sometidos a carga dinámica. Encontraron que la interfase titanio-titanio presentó pequeñas áreas de desgaste y deformación mínima, en contraste con la interfase titanio-zirconia, donde se observó una superficie dramáticamente afectada (13, 14).

Hamilton et al (15) compararon el ajuste de componentes verticales y horizontales en pilares prefabricados versus realizados con manufactura CAD/CAM, encontrando que los pilares prefabricados SynOcta (Straumann Standard Plus®) y Nobel Esthetic presentaron un tamaño de la interfase menor con respecto a los pilares personalizados Nobel Procera CAD/CAM titanio, con un valor p = 0,002 y p =0,059 respectivamente. Este estudio concluye que se puede encontrar espacios mayores entre los componentes internos de los pilares elaborados mediante CAD/CAM, en comparación con los prefabricados. Se pueden encontrar diferencias en los diseños de la conexión y esto puede afectar el ajuste de los componentes internos con los pilares, estas diferencias generadas en el ajuste traen consecuencias en la estabilidad, a nivel técnico y biológico.

El comportamiento biomecánico de la interfase y el material de los componentes juegan un papel importante en la capacidad de bloquear el paso de microorganismos. Autores como Jansen et al. (8) evaluaron en 1997 la microfiltración en conexiones externas e internas (Astra, Bego, Degussa, Friatec, Mathys, Nobel Biocare, Straumann, and S. & W. Dental-Med) encontrando que todas presentaron presencia de E. coli en su porción interna, concluyendo así que ninguna fue 100% eficaz bloqueando la filtración. Al igual que Smith et al. (16) evaluaron la filtración de Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis y Fusobacterium nucleatum en la interfase de implantes NoberBiocare de conexión interna hexagonal, conectados con pilares en titanio y zirconia. Pudieron concluir que existe variación en la filtración de microorganismos de acuerdo al tipo de pilar utilizado y el material del mismo.

Dado el incremento acelerado en el uso de pilares personalizados realizados mediante técnicas de CAD/CAM, el objetivo de este estudio fue evaluar la filtración de bacterias en la interfase implante-pilar de implantes con conexión interna sometidos a carga dinámica, con pilares prefabricados y personalizados en titanio y zirconia. La hipótesis nula fue que la filtración de microorganismos es igual para todos los pilares.

Tipo de estudio: experimental in vitro.

Este trabajo fue revisado y aprobado por el comité de ética de la Facultad de Odontología de la Universidad Nacional de Colombia CIE 312-14.

Se utilizaron como muestra 9 implantes de titanio de conexión interna hexagonal (titanio grado IV, 4 x 11.5 mm, Osseotite® Tapered Certain®, 3i Biomet). Los pilares prefabricados en titanio Provide® tenían dimensiones de altura 5,5 mm y de diámetro 4,8 mm. Los pilares personalizados Zirkonzahn® (Milling unit M5) elaborados en titanio y zirconia mediante técnica CAD/CAM se realizaron tomando como referencia los pilares Provide®. El complejo implante-pilar fue ensamblado con un torque de 20N cm, se sometió a carga dinámica en un dispositivo estandarizado según la norma ISO/FDIS 14801:2007(17), previo a la evaluación microbiológica, similar a lo expuesto por Alves en 2016 (18).

Grupos de estudio

Los grupos de estudio se dividieron de la siguiente forma: grupo 1 pilares prefabricados en titanio Provide®, grupo 2 pilar personalizado en titanio CAD-CAM Encode® y grupo 3 pilar personalizado en zirconia CAD-CAM Encode®.

Figura 1.
Dispositivo de carga cíclica
elaboración propia

Evaluación del tamaño de la interfase implante-pilar

Se tomaron tres fotografías de cada complejo implante-pilar utilizando microscopía electrónica de barrido (MEB, Microscopio FEI Quanta 200-r) con magnificaciones 50x, 500x y 3000x. Esta última fue utilizada para realizar la medición de la interfase con el software analizador de imágenes Image J del National Institutes of Health, tomando 8 mediciones sobre la microfotografía y posteriormente se obtuvo el promedio (19).

Condiciones de cultivo bacteriano

Se realizó el crecimiento de Escherichia coli ATCC 35218 en agar nutritivo por 24 horas, en incubadora a 37°C. Posteriormente se sembró en caldo infusión cerebro corazón (Brain heart infusión BHI) Oxoid a una escala de Macfarland 0.5 (1x10. unidades formadoras de colonias).

Utilizando una cámara de flujo laminar, se selló la chimenea de cada pilar con Systemp.onlay Ivoclar Vivadent®. Cada complejo implante-pilar fue sumergido en un tubo con 25 ml de caldo BHI contaminado con E. coliy se introdujeron en incubadora por 24 horas a 37°C. Control positivo: un análogo estéril sumergido en un medio contaminado. Control negativo: medio BHI sin contaminar se puso a incubar.

Figura 2.
Complejo implante-pilar sumergido en caldo BHI inoculado con E. coli.
fotografía original

Toma de la muestra

Se utilizó un microbrush estéril para la toma de la muestra en la plataforma del implante una vez desensamblados los pilares y se introdujo en un tubo con 1 ml de medio BHI estéril. El tornillo de fijación se introdujo en un tubo de ensayo con medio BHI estéril. Se incubaron por 24 horas más.

Evaluación de la filtración

Se observó la presencia de filtración por la turbidez en el medio y fue evaluada mediante espectrofotometría (espectrofotómetro Génesis 20), registrando el valor de la absorbancia.

Se observaron variaciones en el tamaño de la interfase implante-pilar entre los grupos de estudio. Los implantes ensamblados con pilares prefabricados elaborados en titanio presentaron los valores más bajos.

El promedio del tamaño del microgap en el grupo 1 fue de 3, 68 μm, en el grupo 2 10,42 μm y en el grupo 3 9,70 μm. Estos valores muestran que el grupo que demostró mejor acople entre las partes fue el ensamble con pilar prefabricado en titanio.

El gráfico 1 ilustra la variabilidad intra e intergrupal, además, revela que el grupo Encode titanio presentó mayor variabilidad intra-grupo y el grupo Provide titanio mostró menor variabilidad. La variabilidad intergrupal es menor, encontrando que para todos los grupos el tamaño de la interfase se encontró en el mismo rango.

Gráfico 1.
Gráfico de caja y bigotes. Se observa la comparación entre tipo de pilar con el tamaño de la interfase medida en μm. P pilares Provide, ET pilares Encode Titanio, EZ pilares Encode Zirconi
elaboración propia

Figura 3
Microfotografías en SEM del tamaño de la interfase, con aumento 3000X. Obsérvese la diferencia en el tamaño del espacio. De izquierda a derecha: Provide titanio, Encode titanio, Encode zirconia
elaboración propia

Se realizó el test ANOVA para comparar el tamaño de la interfase implante-pilar, donde se encontró el valor p = 0,000, señalando que la medida de la interfase implante pilar es diferente para todos los grupos.

Datos de absorbancia

La muestra del implante ENC Ti 8 no pudo ser tomada, debido a que no fue posible desatornillar el pilar. La muestra del tornillo de fijación del implante Pro Ti 17 fue eliminada porque el tornillo de fijación se contaminó. El gráfico 2 muestra que los valores de absorbancia fueron, en términos generales, menores en el tornillo de fijación que en la plataforma del implante, además, muestra que los valores de absorbancia son muy similares entre los grupos. El control positivo mostró el valor más alto de absorbancia y en el control negativo fue nula.

Gráfico 2
El gráfico ilustra los diferentes valores de absorbancia en las muestras de plataforma del implante y tornillo de fijación, en contraste con los grupos de estudio, y los controles positivo y negativo. Nótese que en promedio los valores son muy similares
elaboración propia

El gráfico 3 ilustra la variabilidad intragrupal, observándose que el grupo Provide presentó mayor variabilidad, mientras que Encode Titanio y Encode zirconia se mostraron muy similares. Se realizó el test ANOVA para los valores de absorbancia. Se encontró un valor p 0,41. Como p>0,05, la hipótesis nula se acepta. Por lo tanto, no hay diferencia estadísticamente significativa en los valores de absorbancia.

Gráfico 3
Gráfico de caja y bigotes. Se observa la comparación entre grupo de estudio y valores obtenidos de absorbancia en nanómetros. P pilares Provide ETi pilares Encode Titanio EZi pilares Encode Zirconia.
elaboración propia

En este estudio se realizó la evaluación del tamaño de la interfase implante-pilar y la filtración de E. coli en implantes de conexión interna hexagonal, ensamblados con pilares prefabricados y personalizados mediante técnica CAD/CAM en titanio y zirconia, desde fuera hacia adentro del implante al ser sometidos a carga dinámica in vitro. Los resultados muestran que el tamaño de la interfase implante-pilar presentó variación a nivel intergrupal e intragrupal (gráfico 2). La variación intragrupal fue mayor para los implantes ensamblados con pilares personalizados en titanio, esto puede deberse a un resultado atípico producto de aflojamiento del tornillo de fijación. Los implantes ensamblados a pilares prefabricados mostraron los mejores resultados por sus bajos valores de tamaño de interfase y la baja variabilidad de los datos a nivel intragrupo.

En este estudio se encontró que el tamaño de la interfase varía entre 2,3 μm y 20,9 μm. Estos valores pueden ser comparados con los hallazgos de Hamilton et al (15), quienes evaluaron la adaptación a nivel de la interfase implante-pilar comparando pilares personalizados y prefabricados, para lo cual utilizaron MEB, encontrando que con pilares CAD/CAM el tamaño de la interfase fue de 48,7 μm ± 6,0, y con pilares prefabricados 4 μm ± 1,2. Smith et al (16) evaluaron mediante estereomicroscopio el tamaño de la interfase implante-pilar utilizando pilares elaborados en titanio y zirconia; hallaron que el tamaño de la interfase con pilares en zirconia fue de 7,4 μm a 26,7 μm, mientras que, en aquellos ensamblados a pilares en titanio, oscilaba entre 2 μm a 6,6 μm. Se puede observar que los tamaños de interfase encontrados son similares con estos estudios.

La bacteria E.coli fue empleada porque este microorganismo permite realizar los ensayos en medio aerobio y sus condiciones de crecimiento no son exigentes. Además, este microorganismo ha sido utilizado satisfactoriamente en diversos estudios similares(6, 7).

Los resultados de microfiltración son similares a lo encontrado por Jansen et al (8), quienes evaluaron la filtración E. coli en implantes con conexión externa hexagonal, conexión interna hexagonal, cónica y trilobulada, donde pudieron concluir que ningún sistema de implantes fue eficaz evitando el paso de microorganismos. Smith et al (16) evaluaron la filtración en implantes NobelBiocare® de conexión interna hexagonal con pilares en titanio y zirconia, encontrando que todos presentaron filtración de microorganismos.

En el presente estudio se encontró presencia de filtración de E.coli en todos los complejos implante-pilar tanto a nivel de la plataforma del implante, como del tornillo de fijación, registrando diferentes niveles de absorbancia y mostrando que todos los grupos presentaron filtración (20, 21). Este hecho puede relacionarse con lo encontrado respecto al tamaño de la interfase, teniendo en cuenta que E. coli es un bacilo gramnegativo, anaerobio facultativo, con un tamaño promedio de 1,1-1,5 μm de diámetro y 2-6 μm de largo (22), lo que le permite colonizar micro-espacios como la interfase implante pilar.

De modo que podemos concluir que el tamaño de la interfase implante-pilar fue diferente en los tres grupos de estudio, siendo el menor para el grupo Provide con 3,68 μm y el mayor para el grupo Encode titanio con 10,42 μm. La filtración de E. coli no presento diferencias significativas entre los grupos.

Dentro de las limitaciones de este estudio se encuentra que la realización del ensayo de carga dinámica en un espacio y tiempo diferente al ensayo de micro-filtración, dado que el dispositivo no se encontraba diseñado para generar estas condiciones. Por otro lado, el tamaño de la muestra utilizado fue el mínimo requerido y la metodología para la evaluación de la microfiltración fue semicuantitativa.

Por lo tanto, se sugiere aumentar el tamaño de la muestra, mejorar las condiciones de carga dinámica adaptándolo a un medio húmedo o con las condiciones para crecimiento bacteriano, utilizar una metodología para el conteo de bacterias de tipo cuantitativo que permita la obtención de datos más precisos. Además, se sugiere evaluar la conexión interna cónica.