Jang et al.⁹ describió la anodización de matrices de nanotubos de óxido de titanio como capas columnares y porosas de titanio formadas de manera electroquímica en electrolitos fluorados, estas incrementan la rugosidad de la superficie de los MT. Microtornillos convencionales fueron tratados con anodizado de superficie a varios voltajes e inmersos en una solución electrolítica de etilenglicol con 0,5% de fluoruro de amonio a 60 voltios, 60 minutos. Posteriormente, se abrieron los nanotubos con ultrasonido y se sometió a 60 voltios, 15 minutos. Se confirmó la formación de la microestructura con microscopía electrónica de barrido, encargada de dar la estabilidad inicial al MT. Tras ocho semanas de instalados, el porcentaje de contacto microtornillo-hueso fue significativamente mayor en los MT con matrices de nanotubos de óxido de titanio respecto a los convencionales. Jang et al.¹⁰ confirmó la capacidad de las matrices de nanotubos de óxido de titanio como dispensadores de fármacos, en este caso, ibuprofeno y factor de crecimiento óseo rhBMP-2. La osteointegración histológica se evaluó ocho semanas (estabilidad secundaria) después de la implantación midiendo la relación de contacto implante-hueso (BIC). El BIC aumentó significativamente en el grupo con nanotubos cargados con ibuprofeno, de 44,3% a 71,6% en promedio. La rhBMP-2 no probó aumentar la estabilidad de los MT.

La fotofuncionalización mediada por rayos UV-A y UV-C puede utilizarse para envejecer la superficie de los MT de titanio aumentando su capacidad biológica que genera una superficie super-hidrofílica incrementando el reclutamiento y adhesión de células osteogénicas. Tabuchi et al.¹¹ utilizó este método en los MT durante 12 minutos previamente a su instalación. Se observó mediante microscopio electrónico que los MT tratados con rayos UV tenían una morfología similar a los convencionales, pero mostraron super-hidrofilia, lo que permitió que la sangre de la médula ósea tuviera contacto inmediato con el MT. El torque de remoción a las tres semanas fue significativamente mayor en los MT tratados con rayos UV. Este método no aumenta la rugosidad de superficie, por lo que se evita las posibles fracturas del MT al retirar, favoreciendo la estabilidad secundaria, sin embargo, se encontró que el complejo microtornillo-hueso pareció producir falla en la interfase, no fractura cohesiva, pero sí afectando la estabilidad primaria.

El láser utilizado en la superficie crea microporosidades en un patrón estrictamente regular, mejorando la dureza, rugosidad y resistencia a la corrosión. Kang et al.¹² investigó el uso de láser de longitud de onda de 1064 nanómetros en MT de acero inoxidable. En microscopía electrónica, se comprobó que los MT tratados tenían una superficie con elevaciones esféricas y fusión extensa, por lo que a pesar de que la rugosidad estaba aumentada respecto al grupo control, se considera que el tratamiento con láser sigue manteniendo la superficie lisa. La estabilidad primaria máxima se obtuvo de inmediato mediante la retención mecánica, principalmente del hueso cortical y se redujo gradualmente mientras se producía la remodelación ósea alrededor. A las ocho semanas se midió el torque de remoción y porcentaje de contacto entre microtornillo-hueso, no observándose diferencias estadísticamente significativas entre ambos grupos. Se concluyó que el uso de láser no aumenta la estabilidad primaria de los MT.

La anodización de superficie es una pasivación electrolítica, que aumenta el grosor de la capa de óxidos en la superficie de los metales. Karmarker et al.¹ la utilizó para comprobar el aumento de la estabilidad primaria en los MT. La capa formada en la superficie contiene dióxido de titanio enriquecida en iones calcio y fósforo que ayuda a lograr una unión química entre el MT y hueso. A las seis semanas se midió el máximo torque de remoción, siendo mayor en los MT tratados con anodizado de superficie, habiendo una diferencia estadísticamente significativa respecto al control. La resistencia a la cizalla de la interfase microtornillo-hueso, fue significativamente mayor en el grupo anodizado. La superficie anodizada tiene más porosidades, creando un estrés desigual en el hueso periimplantario y una consecuente remodelación ósea diferencial, aumentando la traba mecánica.

Choi et al.¹³ analizó cuantitativamente los cambios en la rugosidad de la superficie de los MT (superficie mecanizada frente a superficie oxidada anódica) utilizando tanto microscopía electrónica de barrido (SEM) como microscopía de fuerza atómica (AFM). En todos los MT, se aplicó una fuerza de ortodoncia inmediatamente después de la colocación y se continuó durante 12 semanas. Las mediciones realizadas demostraron que todos los parámetros de rugosidad de la superficie de los bordes de los MT con anodizado utilizados se redujeron significativamente en comparación con los no utilizados. No se logró un efecto en la estabilidad secundaria como se esperaba.

La aleación de titanio es utilizada en la fabricación de MT, caracterizándose por tener fuerza y resistencia al calor, pero liberar iones de vanadio y aluminio, lo que causa hipersensibilidad y citotoxicidad. Oh-E et al.¹⁴ quiso mejorar la biocompatibilidad y capacidad de oseointegración de los MT, con anodizado de superficie a 20 voltios por 60 minutos en solución de agua, glicerol y fluoruro de amonio, 30 ciclos de precalcificación cíclica, para cargar la matriz con partículas de calcio y fósforo, y calor a 500ºC. Los MT tratados con APH tenían mayor torque de remoción, hidrofilia y bioactividad a las tres y seis semanas que los convencionales. La hidrofilia implica una mayor humectabilidad, es decir, una reacción celular aumentada. Al observar los MT tratados con APH, presentaron fallas cohesivas con neoformación ósea, estando el MT cubierto casi completamente por hueso neoformado. El tratamiento con APH provee una superficie bioactiva induciendo una oseointegración temprana, que a su vez propicia a una estabilidad secundaria por las características ya descritas.

Gansukh et al.⁸ realizó el arenado con RBM sobre la superficie de MT utilizando ácido nítrico y fosfato de calcio. Hubo una diferencia estadísticamente significativa en los torques de inserción y remoción obtenidos a las dos semanas de la implantación, siendo mayores en el grupo tratado con RBM. No hubo diferencias en el porcentaje de contacto microtornillo-hueso. Existió una mayor remodelación con mayor cantidad de osteoblastos y osteoclastos en el hueso circundante a los MT convencionales, presentando reabsorción ósea temprana que disminuye la estabilidad. Los MT tratados con RBM preservaron el hueso laminar en etapas tempranas del tratamiento, siendo un apoyo a la estabilidad inicial.

Kim & Kim¹⁵, utilizó arenado con fosfato de calcio y RBM en los dos tercios superiores de MT y los instaló junto a MT con grabado ácido y maquinados-convencionales. A la cuarta y octava semana el grupo tratado mostró mayor torque de remoción, estadísticamente significativo respecto a los demás. Los MT tratados con RBM en los dos tercios superiores tienen una mayor estabilidad secundaria.

Lemes-Vilani et al.¹⁶ estudió el grabado ácido con ácido nítrico, hidroclorhídrico y sulfúrico en la superficie de MT. Tras tres semanas, el porcentaje de éxito del grupo con grabado ácido fue mayor al porcentaje de éxito de los MT maquinados, con un 88,8% y 77,7% respectivamente. Los MT con grabado ácido tuvieron un mayor torque de remoción y menor movilidad asesorada con periotest (instrumento usado para la medición de la oseointegración de implantes dentales), aun así, no hubo una significancia estadística con respecto a los maquinados.

Fernandes et al.¹⁷ realizó en MT pulido de superficie con 0,05 microlitros de alúmina y agitación magnética, en una disolución de ácido sulfúrico y nítrico, seguido de pasivación en ácido nítrico. Después de una semana la disminución del torque de remoción en relación al torque de inserción para el MT sin tratamiento de superficie (16,29%) fue mayor que la del implante tratado (3,45%). El torque de inserción y remoción fue mayor en el grupo tratado con ácido. El microscopio electrónico de barrido mostró una capa mineralizada de Ca/P con osteoblastos extendidos adherida a la superficie porosa de los MT tratados a las cuatro semanas, y neoformación de hueso a las ocho semanas. Se concluyó que el tratamiento de superficie con ácido modifica la morfología de la superficie, mejora la estabilidad mecánica y la biocompatibilidad. El tratamiento con ácido mejoró la estabilidad primaria y secundaria.

Park et al.¹⁸ realizó un estudio en 40 pacientes mayores de 13 años en tratamiento ortodóncico que debían tener todas las piezas dentarias erupcionadas, a excepción del tercer molar, y necesidad de instalación de MT en ambas hemiarcadas por un tiempo mayor a seis meses, entre segundo premolar y primer molar para retracción en masa, luego de fase de alineación y nivelación. Para evaluar la estabilidad primaria se midió el par máximo de inserción en forma de valores de movilidad inmediatamente después de la inserción y 6 meses después. Se consideró como éxito la ausencia de movilidad clínica mayor a un milímetro, esto ocurrió en un 91,8% de los MT con tratamiento de superficie y en 85,7% de los maquinados. Si bien la diferencia no fue estadísticamente significativa en la estabilidad primaria según el tratamiento de la superficie y la mandíbula, el grabado ácido facilita la retención de las células sanguíneas y osteogénicas, mejorando la biocompatibilidad y estabilidad secundaria.

La contaminación durante algunos tratamientos de superficie puede afectar la energía superficial y la hidrofilia. Jang et al.¹⁹ investigó la efectividad clínica del grabado ácido e inmersión en cloruro de calcio para prevenir la contaminación de superficie en MT. Luego de instalar, se midió el torque de remoción a las semanas uno, cuatro y siete, resultando mayor en todas las mediciones, en ambos grupos de MT tratados con grabado ácido, siendo superior en el grupo con inmersión en cloruro de calcio. Esta diferencia fue estadísticamente significativa únicamente en la semana uno, respecto al grupo control. Se concluye que el grabado ácido aumenta la rugosidad de superficie, y la solución de cloruro de calcio previene la contaminación, indicador de que puede mejorar la reacción ósea en fase temprana y prevenir la pérdida de MT, favoreciendo la estabilidad primaria.

Yücesoy et al. ⁽²⁰, estudió este método en tibias de conejos, dividiéndolos en tres grupos: control, fotobiomodulación y ozonoterapia. En todos los grupos los implantes se cargaron con 500 gr a las cero, cuatro y ocho semanas. Aunque los grupos de fotobiomodulación y ozonoterapia no revelaron puntuaciones significativamente más altas en los implantes de MT cargados inmediatamente, estos tratamientos fueron significativamente más efectivos cuando se cargaron después de cuatro u ocho semanas de oseointegración, viéndose favorecida su estabilidad secundaria por sobre la primaria con estos métodos.

La técnica de arenado con agentes abrasivos y posterior grabado ácido es utilizada para aumentar la rugosidad de la superficie. Maino et al.²¹ utilizó la técnica en MT y a las doce semanas midió el torque de remoción, arrojando resultados mayores en los MT tratados. La estabilidad secundaria una vez más se vio favorecida: en microscopía óptica y electrónica se observó gran cantidad de hueso y matriz extracelular con cristales de calcio alrededor de los MT tratados y una mínima en los maquinados. El tipo de superficie no mostró promover directamente una mayor formación de hueso alrededor de los MT.

Mo et al.²² utilizó la técnica en MT, que fueron retirados durante la etapa temprana de la curación (tercer día y una semana), y cuando ya existía oseointegración (seis y diez semanas), midiendo el torque de remoción, significativamente mayor en el grupo tratado, mostrando mayor estabilidad y tolerancia a la aplicación de fuerzas desde el tercer día de medición.

Kim et al.²³ luego de ocho semanas desde la instalación de MT, midió el torque máximo y momento angular de la remoción, obteniéndose valores aumentados en los MT que recibieron tratamiento de superficie, con respecto a los maquinados. No hubo una diferencia estadísticamente significativa. Se concluye que esta técnica aumenta la energía total necesaria para la remoción proporcionando mayor estabilidad secundaria.

Chaddad et al.²⁴ instaló MT como dispositivo de anclaje temporal en humanos de 13 a 65 años. Controló a los pacientes a los siete, catorce, treinta, sesenta y 150 días. El 93,5% de los MT tratados con arenado-grabado ácido fueron exitosos frente a un 82,5% de los MT maquinados. Esta diferencia no fue estadísticamente significativa. Las características de la superficie no parecen influir en las tasas de supervivencia de los MT cargados inmediatamente.

Calderón et al.²⁵ estudió la estabilidad de los MT tratados con arenado y grabados con ácido en pacientes en tratamiento de ortodoncia, a quienes realizó radiografías oclusales mensualmente por un período de seis meses. El 65% de los MT, después de haber sido cargados, mostraron hasta 1 grado de desplazamiento, mientras que el 35% mostró un desplazamiento ≥2º. La modificación de la superficie del MT con SAE/SLA ofrece un buen anclaje óseo para fines de ortodoncia.

Cho et al.²⁶ comparó la estabilidad secundaria de los MT con implantación de iones de plasma y arenado y grabado ácido en maxilares de perros Beagles. Se aplicaron 250 - 300 gr. de fuerza de resortes helicoidales de Ni-Ti durante dos períodos: 12 y tres semanas. No se observaron diferencias significativas en la tasa de contacto implante-hueso, torque de inserción, movilidad, relación volumen óseo y el número de osteoblastos entre ambos grupos. Sin verse afectada ni su estabilidad primaria ni secundaria. Oh-E et al.¹⁴ tratando la superficie de los MT con APH que proporciona una superficie bioactiva para inducir una osteointegración temprana que si bien contribuye a mejorar la estabilidad secundaria, también conduce a una mejor estabilidad inicial, formando una interfaz biocompatible que convierte a la aleación en un material excelente para minitornillos osteointegrados.

Oh-N et al.²⁷ experimentó con conejos sanos y diabéticos, indicando que en pacientes diabéticos se precisa potenciar la estabilidad de los MT. A las cuatro semanas, equivalente a tres meses en humanos, se midió la energía total de remoción y momento del torque máximo de remoción. Fue significativamente mayor en los MT tratados con arenado-grabado ácido, los que también tuvieron un mayor porcentaje de contacto entre microtornillo-hueso, pero sin significancia estadística respecto a los valores obtenidos en los MT maquinados, ni entre conejos sanos y diabéticos. Sin embargo, determinaron que la diabetes mellitus tipo 1 y el método de tratamiento de la superficie sí afectaron la estabilidad primaria de los MT.

Sirisa Ard et al.²⁸ observó que el porcentaje de contacto microtornillo-hueso disminuyó en los MT convencionales desde el día cero a la semana ocho, mientras que en los tratados con arenado-grabado ácido, aumentó. El torque de remoción fue mayor en los tratados, no siendo una diferencia estadísticamente significativa respecto al grupo control, por lo tanto, la preparación de la superficie con SLA no aumenta la estabilidad primaria ni secundaria de los MT.

Yadav et al.²⁹ estudió los MT en las tibias y fémures de conejos blancos machos adultos, trató los MT con grabado ácido hidro-clorhídrico por sí solo, arenado con alúmina de 50 micrómetros y arenado-grabado ácido. Los conejos se sacrificaron después de ocho semanas y se midió el torque de remoción y el contacto entre el hueso y el implante. En los MT tratados con grabado ácido observó una superficie isotrópica rugosa, mientras que los que recibieron ambos métodos la superficie mostró una rugosidad aumentada y uniforme. La rugosidad de la superficie y la humectabilidad de los MT influyen en su respuesta biológica. También evidenciaron con significancia estadística, mayor torque de remoción y porcentaje de contacto microtornillo-hueso, mayor hidrofilia, representada por mayor humectabilidad y ángulo de contacto, necesaria para la adsorción de proteínas y adhesión celular.

Espinar-Escalona et al.³⁰ realizó tratamiento de los MT con ácido fluorhídrico y partículas de alúmina de 600 micrómetros con el fin de aumentar su estabilidad secundaria durante el tratamiento de ortodoncia. La rugosidad y el porcentaje de contacto microtornillo-hueso, a las diez semanas, fue mayor en los MT tratados con ambos métodos. El torque de remoción fue significativamente mayor en el grupo tratado con arenado-grabado ácido.

Chang et al.³¹ acreditó que además de la técnica de arenado-grabado ácido, es posible como alternativa el arenado con partículas grandes y grabado alcalino SL/NaOH. Se implantaron MT en la tibia de los conejos y se sacrificaron a las dos, cuatro, ocho y doce semanas. Los MT tratados con arenado-grabado alcalino y ácido, obtuvieron mayor porcentaje de contacto microtornillo-hueso, al compararlos con los maquinados. El torque de remoción en el grupo tratado con arenado-grabado alcalino aumentó después de dos semanas, alcanzando una diferencia significativa con los grupos SLA después de 12 semanas del proceso curativo, siendo el grabado alcalino una alternativa válida al grabado ácido para el tratamiento de superficies y aumento en la estabilidad primaria y secundaria.