Questa breve trattazione fa riferimento a uno studio pubblicato su una rivista che non guarda esclusivamente al settore medicale, il Journal of Alloys and Compounds e potrà risultare per certi versi un po' tecnico. È però interessante che chi si occupa di implantologia si interessi delle basi non solo biologiche – aspetto su cui gli odontoiatri vantano una notevolissima expertise – ma anche fisiche e ingegneristiche del processo di osteointegrazione. Il potenziale di sviluppo dell'implantologia, in effetti, dipende da questi aspetti tanto quanto che dalla clinica.
La formazione passiva di uno strato, in gran parte formato da biossido di titanio, sulla superficie, è fondamentale ai fini delle applicazioni medicali del titanio stesso. Questo layer ha la funzione di proteggere la superficie metallica, alla quale conferisce un carattere inerte. D'altra parte, il titanio inerte ha ridotta capacità di controllare i processi infiammatori/infettivi e il metabolismo cellulare osseo, requisito questo indispensabile ai meccanismi di guarigione. Da qui, l'idea di agire su disegno e composizione della superficie stessa, tramite diverse tecniche di modificazione e coating.
L'osteointegrazione richiede la formazione di uno strato di apatite bone-like sulla superficie dell'impianto, subito dopo che questo viene inserito. Tale processo viene generalmente valutato, insieme con la sua bioattività, immergendo il materiale in una soluzione detta SBF (simulated body fluid), a 1, 7 e 14 giorni.
Superficie implantare e trattamenti di superficie
Lo studio a cui si fa riferimento, condotto recentemente dal gruppo di Godoy Pérez e di cui si raccomanda la lettura completa, ha valutato le evoluzioni strutturali e microstrutturali e le proprietà meccaniche delle leghe Ti13Nb13Zr e Ti35Nb7Zr5Ta, in diverse condizioni di trattamento termico e grave deformazione plastica mediante la metodica della torsione ad alta pressione (high-pressure torsion, HPT).
Ha inoltre studiato morfologia e struttura chimica delle rispettive superfici, anche in questo caso in condizioni diverse, dopo modificazione della micro/nano-topografia mediante anodizzazione o trattamento chimico. Alcuni risultati riguardanti la lega Ti13Nb13Zr sono stati recentemente pubblicati
Dopo l'elaborazione mediante HPT, le misurazioni della durezza hanno fornito valori di circa 390 HV e 320 HV e moduli di Young di circa 60 GPa e 44 GPa, rispettivamente per le leghe Ti13Nb13Zr e Ti35Nb7Zr5Ta; il secondo risulta, in effetti, assai vicino al modulo dell'osso.
Anodizzazione e trattamenti chimici di superficie sono volti a indurre risposte specifiche da parte delle cellule osteoblastiche, subito dopo l'inserimento dell'impianto. In ultima analisi, i risultati dei test di bioattività hanno indicato che le nanostrutture di ossido prodotte dopo anodizzazione sarebbero in grado di attivare le superfici di entrambi i campioni, mentre il trattamento chimico è riuscito a fare altrettanto solo con la lega Ti13Nb13Zr.
La bioattività della lega Ti13Nb13Zr è risultata, pertanto, assai più elevata di quella della lega Ti35Nb7Zr5Ta ed è aumentata ulteriormente dopo l'elaborazione tramite HPT.
Riferimenti bibliografici
https://www.researchgate.net/publication/335631282_Severe_plastic_deformation_and_different_surface_treatments_on_the_biocompatible_Ti13Nb13Zr_and_Ti35Nb7Zr5Ta_alloys_Microstructural_and_phase_evolutions_mechanical_properties_and_bioactivity_analysis
