Studio pilota in vitro per valutare la capacità di pulizia e gli effetti dei diversi metodi di decontaminazione sulle superfici degli impianti

Summary

Il presente studio pilota in vitro mirava a valutare l'efficacia della pulizia di tre diversi strumenti di decontaminazione e le possibili alterazioni superficiali dopo il trattamento, utilizzando inchiostro rosso permanente per imitare la presenza di biofilm orale.

Abstract

Un componente essenziale del trattamento della peri-implantite è la decontaminazione efficace delle superfici dell'impianto. La tecnica ideale di decontaminazione dovrebbe rimuovere il biofilm in modo sicuro ed efficiente senza danneggiare la superficie dell'impianto. Questo studio pilota mirava a valutare l'efficacia della pulizia e le alterazioni superficiali associate a tre protocolli meccanici di decontaminazione. Qui, 12 impianti sono stati tinti con inchiostro rosso indelebile e montati in blocchi acrilici per simulare difetti peri-implantali orizzontali. La decontaminazione superficiale è stata eseguita per 2 minuti dallo stesso esaminatore utilizzando uno dei seguenti dispositivi: spazzola di titanio (TiB), spazzola di chitosano (ChB) o curette in titanio (TiC). Non sono stati utilizzati agenti chimici di decontaminazione in combinazione con gli strumenti meccanici. Fotografie standardizzate sono state scattate prima e dopo la decontaminazione dalle viste frontali buccali e orali, così come con angolazioni di 30° e 60°. L'area superficiale non pulita dell'impianto è stata calcolata digitalmente. La microscopia elettronica a scansione (SEM) è stata utilizzata per valutare la morfologia superficiale. Nessuno dei metodi testati ha risolto completamente la macchia d'inchiostro. Sebbene il 75,98% ± il 2,42% della colorazione sia rimasto, TiB ha mostrato la maggiore efficacia di pulizia nelle viste buccale e orale frontale (p = 0,027), seguita da TiC (80,3% ± 0,86% di colorazione rimasta) e ChB (90,34% ± 6,07% di colorazione rimasta). Sono state osservate differenze significative tra i gruppi ChB e TiB (p = 0,022). L'analisi SEM ha rivelato che il TiC ha causato i danni superficiali maggiori, mentre il TiB ha prodotto alterazioni minime. Entro i limiti di questo studio pilota, TiB ha dimostrato una pulizia efficace preservando la morfologia della superficie dell'impianto. Questi risultati suggeriscono che le spazzole in titanio potrebbero rappresentare un'opzione di decontaminazione meccanica più sicura ed efficiente durante il trattamento della peri-implantite. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per valutare combinazioni di tecniche meccaniche e chimiche al fine di migliorare l'efficacia della pulizia.

Introduction

La peri-implantite è definita come infiammazione della mucosa peri-implantale accompagnata da una progressiva perdita ossea. Si tratta di una condizione associata al biofilm che colpisce i tessuti intorno agli impianti^{dentali 1}. I pazienti con una storia di parodontite grave, scarsa igiene orale o mancanza di mantenimento regolare dopo la terapia con impianti sono a maggior rischio di sviluppare^{peri-implantite 1,2}. La prevalenza media della peri-implantite è stata riportata da Diaz et al. al 19,53% a livello di paziente, mentre^{al livello 3} dell'impianto era 4,8%-23,0%, e questi dati sono stati molto variabili anche dopo le restrizioni alla definizione clinica^{del caso 2}. La storia di diabete e parodontite sono indicati come indicatori di rischio per la peri-implantite. Tuttavia, non esiste consenso sulle relazioni tra peri-implantite e fumo, sulla sovrastruttura dell'impianto e sulla quantità di mucosa^{cheratinizzata 2,3}. Sebbene attualmente non esistano metodi standardizzati e comprovati per la prevenzione della peri-implantite, la profilassi, un'adeguata igiene orale e la conformità alla manutenzione regolare sono considerate i passaggi più cruciali per farlo ^3,4.

Considerate le caratteristiche istopatologiche complesse e la rapida e imprevedibile progressione della malattia, la peri-implantite rappresenta una sfida per ogni^{clinico 4,5}. L'obiettivo principale del trattamento della peri-implantite è sopprimere l'infiammazione e fermare la perdita ossea peri-implantale. Clinicamente, l'obiettivo è ridurre la profondità di sondaggio (PD), eliminare il sanguinamento durante il sondaggio (BoP) e/o il drenaggio del^{pus 6}. Una parte essenziale del trattamento della peri-implantite è la decontaminazione delle superfici degli impianti. La tecnica di decontaminazione ideale dovrebbe essere sicura da usare senza causare lesioni ai pazienti o danni all'impianto, anche se dovrebbe essere efficace nel rimuovere il^{biofilm 7}. Tuttavia, la morfologia superficiale e le caratteristiche dell'impianto ostacolano una decontaminazione ideale, limitando il successo del trattamento, poiché l'accesso totale ai siti interessati è principalmente limitato dalle caratteristiche della superficie dell'impianto ^5,8. Queste situazioni richiedono la necessità di nuovi materiali o tecniche per una corretta decontaminazione nel trattamento della peri-implantite.

Ad oggi, sono stati introdotti numerosi agenti/metodi di decontaminazione della superficie degli impianti, e la loro efficacia e modalità di applicazione sono ancora oggetto di^{indagine 9}. Le tecniche utilizzate per la decontaminazione della superficie peri-impianto sono generalmente classificate come metodi meccanici/fisici e chimici, e non sono ancora disponibili prove scientifiche chiare sulla superiorità di queste^{tecniche 7,8}. I risultati di una recente meta-analisi hanno riportato che le curette rivestite di titanio, prodotte specificamente per il debridement della superficie dell'impianto, non causano graffi sulla superficie perché hanno una durezza simile a quella dell'impianto e possono essere usate in sicurezza per la^{decontaminazione 7}. Nella stessa meta-analisi, l'uso di spazzole rotanti in titanio da sole per la decontaminazione della superficie dell'impianto ha dimostrato un miglioramento significativo dei parametri parodontali clinici, come la riduzione di PD e BoP. In uno studio clinico randomizzato che ha confrontato l'efficacia della rimozione del biofilm di curette in acciaio e plastica, ultrasuoni e spazzole rotanti in titanio dalle superfici dell'impianto, Toma et al. hanno riportato che le spazzole rotanti erano clinicamente più efficaci e preservavano la morfologia^{superficiale 10}. La spazzola in titanio (TiB), composta da setole di nichel-titanio (NiTi), ha un modulo elastico inferiore rispetto alla superficie dell'impianto, conferendo alla spazzola flessibilità e riducendo il rischio di graffiare la superficie^{dell'impianto 11}. Un altro agente di decontaminazione promettente è una spazzola non tossica e biodegradabile realizzata con il polisaccaride naturale chitosano, derivato dalla chitina, apprezzata per la sua biocompatibilità, biodegradabilità, proprietà batteriostatiche e antinfiammatorie. Il chitosano è stato segnalato come presentatore di proprietà batteriostatiche e antinfiammatorie e per indurre miglioramenti significativi nei parametri clinici nel trattamento delle malattie^{peri-implanti 12}. A differenza degli strumenti metallici, è non abrasivo e destinato a ridurre biologicamente e meccanicamente il carico^{batterico 5,12}. Tuttavia, non esiste ancora un consenso netto sull'agente ideale di decontaminazione^{per impianti 13}, e sono necessari ulteriori studi per valutare l'efficacia di queste nuove spazzole di chitosano durante la fase di decontaminazione del trattamento peri-impianti.

Nonostante l'ampia ricerca sulla decontaminazione della superficie dell'impianto, l'identificazione di un metodo/agente di decontaminazione che raggiunga un'efficacia ottimale della pulizia preservando l'integrità superficiale rimane una sfida clinica significativa. Da questo punto di vista, l'obiettivo del presente studio è valutare la capacità di pulizia e la modifica della superficie di tre diversi protocolli meccanici di decontaminazione. L'ipotesi nulla è che il TiB, la spazzola di chitosano (ChB) e la curetta in titanio (TiC) non presentino differenze significative nelle prestazioni di pulizia o nelle modifiche superficiali sulle superfici dell'impianto dopo la decontaminazione meccanica.

Protocol

NOTA: Le procedure di questa indagine sono state condotte in conformità con i criteri raccomandati per la standardizzazione degli esperimenti in vitro ¹⁴. Non era necessaria un'approvazione etica, poiché lo studio utilizzava superfici di impianto disponibili in commercio. Lo studio includeva impianti con un diametro di 3,2 mm e una lunghezza di 10 mm, caratterizzati da una superficie sabbiata, di grana grande e incisa acido (SLA). Sono stati esclusi impianti con dimensioni e caratteristiche superficiali diverse. Il calcolo della dimensione del campione è stato effettuato secondo Khalil et ^al.15. La dimensione dell'effetto è stata misurata come 0,90, l'errore alfa come 0,05 e il 95% della potenza statistica ha prodotto otto soggetti per ogni gruppo.

1. Preparazione dei campioni di studio

1. Immergere gli impianti in un ricevente con inchiostro permanente rosso che copre completamente la superficie dell'impianto per 10 secondi e asciugare all'aria per ottenere una distribuzione uniforme dell'inchiostro sulle superfici dell'impianto descritte da Sanz-Martin et ^al.16 con un portamanico per driver.
2. Una volta asciugata per 48 ore a temperatura^{ambiente 17}, confermare una copertura uniforme dell'inchiostro rosso senza accumuli dopo l'asciugatura.
3. Inserire manualmente gli impianti da 5 mm nei blocchi acrilici con dimensioni di 20 x 20 x 20 mm utilizzando un driver per impianti, per garantire un'inserzione controllata e una posizione uniforme fino al segno di profondità di 5 mm sul corpo dell'impianto, imitando i difetti orizzontali peri-impianto di^{Classe I 18} (Figura 1A).
4. Per mantenere un'angolazione costante e una posizione verticale, utilizza una guida parallelometrica personalizzata per allineare l'asse lungo dell'impianto perpendicolare (90°) alla superficie del blocco acrilico durante la posa.
   NOTA: Le superfici dell'impianto devono essere protette dal contatto con le mani e isolate con i manubri driver durante il processo di asciugatura.

2. Creare l'impostazione per la standardizzazione delle fotografie

1. Imposta i parametri della fotocamera: ISO 100, diaframma f/32 ed esposizione 1/80 s. In modalità messa a fuoco manuale, usa un obiettivo macro con una lunghezza focale di 100 mm.
2. Posizionare il flash ad anello (flash macro a doppio punto, bilanciato alla luce diurna 5500 K) a un angolo di 45° rispetto alla superficie dell'impianto per garantire un'illuminazione uniforme e minimizzare le riflessioni. Usa un diffusore per ammorbidire la luce e ridurre il riflesso dalla superficie metallica.
3. Posizionare la fotocamera a 15 cm dalla superficie dell'impianto e scattare fotografie standardizzate in vista frontale (0°) dall'asse longitudinale dell'impianto sulle superfici buccale e orale di ciascun impianto (Figura 1B).
4. Verifica l'allineamento della fotocamera con un righello di calibrazione prima di ogni sessione di imaging.
5. Preparare una tutora acrilica su misura per posizionare la fotocamera con angolazioni di 30° (vista superiore) e 60° (vista inferiore) rispetto all'asse lungo dell'impianto per valutare i filetti coronali e apicali in modo standardizzato (Figura 1C).

3. Applicazione dei trattamenti e ottenimento fotografico

1. Applicare tre diversi metodi di decontaminazione (vedi Tabella dei Materiali) sulle superfici buccali e orali esposte per impianto (8 superfici da 4 impianti) comunemente utilizzati per 2 minuti nel trattamento della peri-implantite da un singolo operatore per eliminare i bias (Figura 2). Controlla il tempo della strumentazione con un cronometro.
2. Eseguire tutte le procedure sotto irrigazione salina sterile solo per eliminare i potenziali effetti di confusione degli agenti chimici sull'efficacia della pulizia o sull'integrità della superficie.
   1. Per il TiC, applicare la mini curette Gracey tipo 11/12 con pressione laterale a un angolo di 60° rispetto alla superficie.
   2. Applicare ChB, immerso in soluzione salina sterile prima del trattamento, inserito in un portamano a bassa velocità impostato a 800 giri/min, con un delicato movimento di sondaggio in modo circolare.
   3. Applica TiB, posizionato in un portamano a bassa velocità impostato a 800 giri/min, con un movimento delicato e sondatore in modo circolare.
3. Ottenere nuovamente fotografie standardizzate post-trattamento, come descritto nel passo 2 (Figura 3).

4. Analisi delle fotografie

1. Una volta ottenute tutte le fotografie, digitalizzale e calibratele con un software di imaging (ImageJ v 1.54f). Poiché gli impianti erano incorporati verticalmente di 5 mm nell'acrilico, si inserì la parte rimanente da 5 mm vista nelle fotografie, insieme al diametro standard di 3,2 mm, nel programma utilizzando lo strumento Straight-Line per garantire la calibrazione.
2. Ritaglia le fotografie includendo solo i restanti 5 mm della superficie esposta dell'impianto, che rappresenta la regione di interesse (ROI).
3. Elabora le immagini in modalità colori rosso, verde e blu (RGB). Converti in pile di colori cliccando su Image > Type > RGB Stack per isolare le regioni colorate di rosso, che rappresentano l'inchiostro residuo.
4. Seleziona il canale rosso. Applica una soglia di colore cliccando su Immagine > Regola > Soglia di Colore, usando l'intervallo di tonalità 0°-25° e 330°-360°, saturazione 50-255 e luminosità 30-255. Attiva l'opzione Sfondo Scuro per garantire una rilevazione accurata della macchia.
5. Delinea manualmente il corpo dell'impianto usando lo strumento Selezione Poligoni, escludendo lo sfondo. Salva l'area selezionata nel ROI Manager cliccando su Analizza > Strumenti > ROI Manager per assicurarti che la stessa regione superficiale venga analizzata in modo coerente.
6. Calcola l'intera superficie dell'impianto e i residui di inchiostro rosso cliccando su Analizza > Misura >area di Area.
7. Riferisci alla completa rimozione dell'inchiostro all'assenza totale di pixel macchiati di rosso all'interno del ROI. Mantieni le impostazioni costanti durante l'analisi delle immagini per la standardizzazione.
8. Calcola la percentuale di colorazione residua come: colorazione residua x 100/superficie totale dell'impianto usando ImageJ (Figura 4).

5. Analisi della morfologia della superficie dell'impianto

1. Codifica i campioni, disidrata con etanolo e monta sui tronchi di alluminio con nastro di carbone, e inserisci nel dispositivo di sputing ionico.
2. Definire il terzo centrale della superficie esposta dell'impianto come il ROI per l'analisi SEM.
3. Rivestire i campioni con uno strato d'oro da 20 nm in un rivestimento a spruzzo per 90 secondi e posizionarli nella camera a vuoto a 10-3 torr di pressione di vuoto e 10 mA di potenza. Indossare sempre l'equipaggiamento protettivo da laboratorio e assicurarsi una ventilazione adeguata durante la preparazione del campione.
4. Posizionare i campioni rivestiti d'oro nella camera a vuoto del microscopio elettronico a scansione ed esaminarli con un angolo di inclinazione di 0° a una tensione di accelerazione di 5 kV con una distanza di lavoro di 9 mm.
5. Cattura micrografie SEM a ingrandimenti di 20x, 500x, 1000x e 5000x per valutare i cambiamenti topografici.

6. Analisi statistica

1. Eseguire l'analisi statistica utilizzando il software SPSS (versione 27). Esprimi le variabili categoriche come media ± deviazione standard, mediana e valori minimi e massimi.
2. Valutare la normalità della distribuzione tramite il test di Shapiro-Wilk. Usa il test di Kruskal-Wallis per confronti tra tre gruppi. Applicare il test Mann-Whitney U corretto da Bonferroni per confronti a coppie quando i dati sono distribuiti in modo non normale. Imposta il significato a p < 0,05.

Results

Dopo i trattamenti, nessuna delle superfici trattate ha mostrato una completa rimozione delle macchie d'inchiostro. La percentuale di inchiostro residuo variava a seconda del tipo di dispositivo utilizzato e dell'angolazione della fotografia. Il confronto delle percentuali di colorazione residua per ciascun gruppo di decontaminazione è mostrato nella Tabella 1.

Alla vista buccale e orale frontale, la massima efficacia di pulizia è stata raggiunta in ciascun metodo di decontami...

Discussion

Nel presente studio, è stato testato il debridement della superficie dell'impianto con tre diversi metodi di strumentazione. Tra i tre metodi di decontaminazione meccanica testati, il TiB ha dimostrato la maggiore efficacia nella pulizia e una minima alterazione superficiale sulle superfici dell'impianto. L'analisi SEM ha confermato che TiB ha preservato in modo più efficace la morfologia superficiale dell'impianto, mentre TiC ha causato il maggior danno superficiale, e l'ipotesi dello s...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acrilico	Imicryl	Konya, Turkiye	Utilizzato per la produzione di supporti fotografici e difetti orizzontali sperimentali
Camera	Canon EOS 80D	Tokyo, Giappone	Utilizzato per ottenere fotografie standardizzate di impianti
Spazzola chitosana	Labrida BioClean, Institut Straumann AG	Basilea, Svizzera	Utilizzato per la decontaminazione della superficie dell'impianto
Sistema di illuminazione a torcia	Sigma	Roedermark, Germania	Utilizzato per ottenere fotografie standardizzate di impianti
Software di immagine	ImageJ	NIH, MD, USA	Utilizzato per l'analisi delle immagini
Impianti	Bilimplant, PBL 3210	Istanbul, Turchia	Materiale di studio principale
Portamano a bassa velocità	NSK AR-Y	Nippon, Giappone	Utilizzato nella decontaminazione eseguita con spazzole rotanti
Inchiostro rosso permanente	Staedtler Lumocolor	Norimberga, Germania	Colorazione dell'impianto per imitare il biofilm orale
Microscopio elettronico a scansione	Jeol, JSM 6335F	Peabody, MA, USA	Utilizzato per l'analisi superficiale
Rivestimento a sputter	Polaron Emitech, SC7640	East Essex, Regno Unito	Ridurre la carica elettrica dei campioni SEM per ottenere la massima qualità possibile di imaging
Software statistico	SPSS 27, IBM	New York, USA	Utilizzato per l'analisi statistica dei risultati
Soluzione salina sterile	Polifarma, % 0,9	Istanbul, Turchia	Utilizzato per l'irrigazione durante la decontaminazione
Ti Brush	NiTi Brush, Hans Corea	Gyeonggi, Corea	Utilizzato per la decontaminazione della superficie dell'impianto
Ti curette (11/12T mini)	Hu-Friedy	Chicago, USA	Utilizzato per la decontaminazione della superficie dell'impianto