Metodología para caracterización de la rugosidad superficial 3D en la superficie de implantes de titanio y su relación con la función de oseointegración

Abstract

Metodología para caracterización de la rugosidad superficial 3D en la superficie de implantes de titanio y su relación con la función de oseointegración

Actualmente existe un gran grupo de parámetros de superficie en 2D y 3D para caracterizar superficies rugosas por métodos ópticos. Los parámetros empleados para la caracterización de la rugosidad de la superficie de implantes de titanio no permiten hacer una diferenciación adecuada para investigaciones de superficies oseointegrables. En la literatura se describen más de 40 parámetros de análisis topográfico que fueron objeto de estudio.

De acuerdo con las propiedades como rugosidad, humectabilidad y anisotropía se plantearon diferentes objetivos para lograr caracterizar superficies oseintegrables y asociarlas con las etapas de la oseointegración. Las superficies podrían considerarse oseointegrables cuando su valor de rugosidad media, $ Sa \leq 2{\mu}m$. Como metodología se realizó una caracterización superficial de siete implantes de titanio con diferentes modificaciones superficiales (microarenado, microtexturizado y ataque con ácido) basados en la $ISO$ 25178 con un microscopio de variación focal marca Alicona Infinite Focus\texttrademark, teniendo en cuenta configuraciones de filtrado como forma, ondulación y rugosidad.

Siguiendo los lineamientos de la norma ISO 25178-2 y la ISO 4287/88 se realizaron caracterizaciones superficiales con parámetros de rugosidad clasificados en 4 grupos altura, híbridos, funcionales y espaciales. Las mediciones fueron hechas en la cara lateral de la rosca del implante.

Como el valor de rugosidad media $Sa$ no es suficiente para describir una superficie oseointegrable, utilizando métodos estadísticos y conceptos biológicos, se encontraron 8 parámetros de rugosidad significativos $S_z$, $S_d_r$, $S_d_q$, $S_p$ $S_t_r$ , $S_t_d$, $V_v_c$ y $V_v_v$ que lograron diferenciar las superficies analizadas.

En esta investigación se planteó un paquete de parámetros de rugosidad 3D para caracterizar superficies oseointegrables. (Texto tomado de la fuente)

Methodology for characterization of 3D surface roughness on the surface of titanium implants and its relationship to osseointegration function A large set of 2D and 3D surface parameters is currently available to characterize rough surfaces by optical methods. The parameters used for the characterization of the surface roughness of titanium implants do not provide a suitable differentiation for investigations of osseointegrable surfaces. More than 40 parameters of topographic analysis are described in the literature and have been studied.

According to the properties such as roughness, wettability and anisotropy, different objectives were proposed to characterize osseointegrable surfaces and associate them with the stages of osseointegration. Surfaces could be considered osseointegrable when their average roughness value, $ Sa \leq 2{\mu}m$. As a methodology, a surface characterization of seven titanium implants with different surface modifications (micro-sandblasting and acid etching and microtexturing) based on ISO 25178 was performed with an Alicona Infinite Focus\texttrademark, focus variation microscope, taking into account filtering configurations such as shape, waviness and roughness.

In accordance with the guidelines of ISO 25178-2 and ISO 4287/88, surface characterizations were carried out with roughness parameters classified into 4 groups: height, hybrid, functional and spatial. The measurements were made on the lateral face of the implant thread.

As the average roughness value $S_a$ is not sufficient to describe an osseointegrable surface, using statistical methods and biological concepts, 8 significant roughness parameters $S_z$, $S_d_r$, $S_d_q$, $S_p$ $S_t_r$ , $S_t_d$, $V_v_c$ and $V_v_v$ were found that managed to differentiate the analyzed surfaces.

In this study, a 3D roughness parameter package was proposed to characterize osseointegrable surfaces.