Uso da termografia e ultrassonografia power dopplerpara avaliação da resposta tecidual em falhas ósseas preenchidas com biomaterial em ovinos / Termography and power doppler sonography assessment for tissue response evaluation in sheep bone defects filled with biomaterial

Biomateriaistem diversas indicações como auxiliares no processo de reparação óssea, além de terem função de substituto ósseo em perdas extensas. Diversas são as vantagens de sua utilização, como por exemplo, auxílio na osteocondutividade, estímulo de neovascularização, potencial antimicrobiano, entre outros. Falhas ósseas foram realizadas nas tíbias de seis ovinos da raça Santa Inês e preenchidas com biomaterial à base de quitosana, colágeno e hidroxiapatita. Um membro foi considerado controle e outro membro tratado segundo estudo randomizado. Foram realizadas avaliações termográficas e por ultrassonografia Power Dopplerem todos os animais do estudo, semanalmente, nos dias D0, D7, D14, D21, D28, D35, D42 e D56. Não houve diferenças significativas com relação à temperatura mínima, máxima e média entre os grupos com biomaterial e controle nas imagens termográficas. Houveram variações com relação ao tempo dentro de ambos os grupos. Com relação à presença de vasos na ultrassonografia Power Dopplernão houve diferenças estatísticas entre os grupos, exceto no dia 21 (P=0,031). Dentro das possibilidades de avaliação que os exames de imagem fornecem, a termografia e a ultrassonografia Power Dopplermostraram-se ferramentas não invasivas de avaliação pós-operatória de processo inflamatório e neovascularização, sendo realizadas semanalmente, permitindo acompanhamento fidedigno e detalhado ao longo do experimento, sem gerar desconforto ou estresse aos animais. Não houve indícios de complicações relacionadas ao biomaterial.(AU)

Biomaterials have several indications supporting the bone repair process, besides having bone substitute function in extensive losses. There are several advantages of its use, such as contribution in osteoconductivity, stimulation of neovascularization, antimicrobial potential, among others.Tibial bone defects was performed in six Santa Inês breed ewes and implanted with chitosan, collagen and hydroxyapatite biomaterial. One limb was considered the control limb and the other one the biomateriallimb, chosenrandomly. Thermographic and Power Dopplersonography was performed in all animals, weekly for 56 days. The thermography showed no significant differences related to low, high and mean temperature between the control and the biomaterial groups. Statisticalvariations were found between time in both groups. The visualization of neovascularization with the Power Dopplersonography did not present statistical differences, except for day 21 (P=0,031). Within the possibilities provided by imaging exams, thermography and Power Doppler sonography demonstrate to be non-invasive methods for post-operative evaluation of inflammatory process and neovascularization. The weekly management allowed reliable and detailed monitoring throughout the experiment, without causingdiscomfort or stress to the animals. There was no evidence of biomaterial complications.(AU)

Biological behavior of magnesium-substituted hydroxyapatite during bone repair / Comportamento biológico de hidroxiapatita substituída com magnésio durante o reparo ósseo

The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.(AU)

O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.(AU)

In vitro evaluation of hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial to support bone healing / Avaliação in vitro do biomaterial compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono como adjuvante no reparo ósseo

Hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were developed to improve bone healing. Previous studies suggested that a combination of biomaterials and mesenchymal stem cells (MSCs) can potentially help promote bone regeneration. In the present study, we first developed hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial. Then, the effect of different concentrations of the extract on the viability of Vero cells (ATCC CCL-81) and MSCs obtained from sheep bone marrow using methylthiazol tetrazolium (MTT) and propidium iodide (PI) assays were evaluated. The biomaterial group demonstrated an absence of cytotoxicity, similar to the control group. Samples with 50% and 10% biomaterial extract concentrations showed higher cell viability compared to samples from the control group (MTT assay). These results suggest that the presence of this composite biomaterial can be used with MSCs. This study also concluded that hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were not cytotoxic. Therefore, these could be used for performing in vivo tests.(AU)

O compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono foi desenvolvido com o intuito de auxiliar na consolidação óssea. Estudos anteriores sugerem que a combinação de substitutos ósseos e células-tronco mesenquimais (CTM) podem auxiliar a potencializar e promover a regeneração óssea. No presente estudo, o biomaterial foi desenvolvido e a viabilidade e a citotoxicidade de células Vero (ATCC CCL-81) e CTM obtidas de medula óssea provenientes de ovinos utilizando ensaios metil-tiazol-tetrazólio, MTT e iodeto de propídeo (PI) foram avaliadas em diferentes concentrações de extrato desse compósito. O compósito demonstrou ausência de citotoxicidade com comportamento semelhante ao grupo controle. Amostras com 50% e 10% de concentração de extrato do compósito mostraram resultados maiores comparados ao grupo controle (ensaio MTT). Esses resultados também sugerem que a presença do biomaterial pode ser utilizada em associação a CTM. Assim, esse estudo conclui que o compósito apresentado de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de cabono não foi considerado citotóxico e pode ser utilizado em teste in vivo.(AU)

In vitro evaluation of hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial to support bone healing / Avaliação in vitro do biomaterial compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono como adjuvante no reparo ósseo

Hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were developed to improve bone healing. Previous studies suggested that a combination of biomaterials and mesenchymal stem cells (MSCs) can potentially help promote bone regeneration. In the present study, we first developed hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial. Then, the effect of different concentrations of the extract on the viability of Vero cells (ATCC CCL-81) and MSCs obtained from sheep bone marrow using methylthiazol tetrazolium (MTT) and propidium iodide (PI) assays were evaluated. The biomaterial group demonstrated an absence of cytotoxicity, similar to the control group. Samples with 50% and 10% biomaterial extract concentrations showed higher cell viability compared to samples from the control group (MTT assay). These results suggest that the presence of this composite biomaterial can be used with MSCs. This study also concluded that hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were not cytotoxic. Therefore, these could be used for performing in vivo tests.(AU)

O compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono foi desenvolvido com o intuito de auxiliar na consolidação óssea. Estudos anteriores sugerem que a combinação de substitutos ósseos e células-tronco mesenquimais (CTM) podem auxiliar a potencializar e promover a regeneração óssea. No presente estudo, o biomaterial foi desenvolvido e a viabilidade e a citotoxicidade de células Vero (ATCC CCL-81) e CTM obtidas de medula óssea provenientes de ovinos utilizando ensaios metil-tiazol-tetrazólio, MTT e iodeto de propídeo (PI) foram avaliadas em diferentes concentrações de extrato desse compósito. O compósito demonstrou ausência de citotoxicidade com comportamento semelhante ao grupo controle. Amostras com 50% e 10% de concentração de extrato do compósito mostraram resultados maiores comparados ao grupo controle (ensaio MTT). Esses resultados também sugerem que a presença do biomaterial pode ser utilizada em associação a CTM. Assim, esse estudo conclui que o compósito apresentado de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de cabono não foi considerado citotóxico e pode ser utilizado em teste in vivo.(AU)

Biological behavior of magnesium-substituted hydroxyapatite during bone repair

Abstract The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.

Resumo O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.

Uso da associação entre hidroxiapatita e plasma rico em plaqueta no tratamento de uma não união óssea de rádio e ulna em um cão ­ relato de caso / Use of the association between hydroxyapatite and platelet-rich plasma in the treatment of radius and ulna nonunion in a dog ­ case report / Asociación de hidroxiapatita y plasma rico en plaqueta en el tratamiento de ausencia ósea de radio y cúbito en un perro ­ relato de caso

A não união óssea é uma complicação ortopédica que ocorre normalmente devido à instabilidade da fratura em decorrência de uma escolha de fixação inadequada ou inapropriada, suprimento sanguíneo deficiente, osteomielite e afastamento excessivo dos fragmentos; sendo mais comumente em cães de raças pequenas e miniatura; e de maior ocorrência em regiões distais de rádio, ulna, tíbia e fíbula. Este trabalho relata a utilização da associação entre Hidroxiapatita e Plasma Rico em Plaqueta no tratamento de uma não união óssea de rádio e ulna e esclarece os benefícios desses biomateriais no processo de regeneração do tecido ósseo. O presente trabalho tem por objetivo relatar o caso de um canino com não união óssea de rádio/ulna devido ao alinhamento inadequado dos fragmentos ósseos no tratamento conservador com bandagem, proporcionando instabilidade do foco da fratura. O tratamento cirúrgico consistiu na colocação de uma placa óssea e enxertia com Hidroxiapatita e Plasma Rico em Plaqueta para melhor regeneração óssea. A utilização de tais biomateriais no tratamento da não união foi benéfica para a formação do calo ósseo primário, não produzindo efeitos adversos para o paciente. A partir desse resultado pode-se concluir que, a utilização desses biomateriais e enxertia precisa ser mais bem estudada e aprimorada na reparação óssea de uma não união, visto que, a aplicabilidade dessa associação mostrou-se um método eficiente, não apresentando sinais de infecção e nem evidência de rejeição.(AU)

Bone nonunion is an orthopedic complication that usually occurs due to fracture instability as a result of an inadequate or inappropriate choice of fixation, deficient blood supply, osteomyelitis, and excessive removal of fragments; which is more commonly seen in small and miniature breeds; and more frequent in the distal regions of radius, ulna, tibia, and fibula. This paper reports on the use of the association between Hydroxyapatite and Platelet-Rich Plasma in the treatment of a radius and ulna nonunion and clarifies the benefits of these biomaterials in the bone tissue regeneration process. This study reports the case of a dog presenting nonunion of radius and ulna bone due to inadequate alignment of bone fragments in a conservative treatment with bandage, providing instability of the fracture focus. The surgical treatment consisted of placing a bone plate and grafting with Hydroxyapatite and Platelet-Rich Plasma for better bone regeneration. The use of such biomaterials in the treatment of nonunion injuries was beneficial for the formation of the primary bone callus, without producing adverse effects for the patient. From this result, it can be concluded that the use of these biomaterials and grafting needs to be further studied and improved for use in bone repair of nonunion cases, since the applicability of this association proved to be an efficient method, with no signs of infection or evidence of rejection.(AU)

Ausencia de unión ósea es uma complicación ortopédica que normalmente ocurre debido a la instabilidade de la fractura como resultado de uma elección de fijación inadecuada o inapropriada, aporte sanguíneo deficiente, osteomielitis y remoción excessiva de fragmentos; que se observa com mayor frecuencia en perros de razas pequeñas y miniaturas; y más frecuente em regiones distales de radio, cúbito, tíbia y peroné. Este artículo informa sobre el uso de la asociación de Hidroxiapatita y Plasma rico en plaqueta en el tratamiento de ausencia de unión del radio e el cúbito, y aclara los benefícios de esos biomateriales en el processo de regeneración del tejido ósseo. Esa investigación ha tenido como objetivo reportar el caso de un perro sin unión de radio / cúbito por alineación inadecuada de fragmentos óseos en tratamiento conservador con vendaje, proporcionando inestabilidad del foco de la fractura. El tratamiento quirúrgico consistió en la colocación de una placa ósea e injerto con Hidroxiapatita y Plasma rico en plaqueta para uma mejor regeneración ósea. El uso de tales biomateriales en el tratamiento de ausencia de unión ha sido beneficioso para la formación del callo óseo primario, sin producir efectos adversos para el paciente. A partir de ese resultado se puede concluir que, el uso de esos biomateriales e injertos necesitan ser mejor estudiado y mejorado en la reparación de ausencia ósea, ya que la aplicabilidad de esa asociación demostró ser um método eficaz, sin presentar signos de infección y evidencia de rechazo.(AU)

Uso da associação entre hidroxiapatita e plasma rico em plaqueta no tratamento de uma não união óssea de rádio e ulna em um cão - relato de caso / Use of the association between hydroxyapatite and platelet-rich plasma in the treatment of radius and ulna nonunion in a dog - case report / Asociación de hidroxiapatita y plasma rico en plaqueta en el tratamiento de ausencia ósea de radio y cúbito en un perro - relato de caso

A não união óssea é uma complicação ortopédica que ocorre normalmente devido à instabilidade da fratura em decorrência de uma escolha de fixação inadequada ou inapropriada, suprimento sanguíneo deficiente, osteomielite e afastamento excessivo dos fragmentos; sendo mais comumente em cães de raças pequenas e miniatura; e de maior ocorrência em regiões distais de rádio, ulna, tíbia e fíbula. Este trabalho relata a utilização da associação entre Hidroxiapatita e Plasma Rico em Plaqueta no tratamento de uma não união óssea de rádio e ulna e esclarece os benefícios desses biomateriais no processo de regeneração do tecido ósseo. O presente trabalho tem por objetivo relatar o caso de um canino com não união óssea de rádio/ulna devido ao alinhamento inadequado dos fragmentos ósseos no tratamento conservador com bandagem, proporcionando instabilidade do foco da fratura. O tratamento cirúrgico consistiu na colocação de uma placa óssea e enxertia com Hidroxiapatita e Plasma Rico em Plaqueta para melhor regeneração óssea. A utilização de tais biomateriais no tratamento da não união foi benéfica para a formação do calo ósseo primário, não produzindo efeitos adversos para o paciente. A partir desse resultado pode-se concluir que, a utilização desses biomateriais e enxertia precisa ser mais bem estudada e aprimorada na reparação óssea de uma não união, visto que, a aplicabilidade dessa associação mostrou-se um método eficiente, não apresentando sinais de infecção e nem evidência de rejeição.(AU)

Bone nonunion is an orthopedic complication that usually occurs due to fracture instability as a result of an inadequate or inappropriate choice of fixation, deficient blood supply, osteomyelitis, and excessive removal of fragments; which is more commonly seen in small and miniature breeds; and more frequent in the distal regions of radius, ulna, tibia, and fibula. This paper reports on the use of the association between Hydroxyapatite and Platelet-Rich Plasma in the treatment of a radius and ulna nonunion and clarifies the benefits of these biomaterials in the bone tissue regeneration process. This study reports the case of a dog presenting nonunion of radius and ulna bone due to inadequate alignment of bone fragments in a conservative treatment with bandage, providing instability of the fracture focus. The surgical treatment consisted of placing a bone plate and grafting with Hydroxyapatite and Platelet-Rich Plasma for better bone regeneration. The use of such biomaterials in the treatment of nonunion injuries was beneficial for the formation of the primary bone callus, without producing adverse effects for the patient. From this result, it can be concluded that the use of these biomaterials and grafting needs to be further studied and improved for use in bone repair of nonunion cases, since the applicability of this association proved to be an efficient method, with no signs of infection or evidence of rejection.(AU)

Ausencia de unión ósea es uma complicación ortopédica que normalmente ocurre debido a la instabilidade de la fractura como resultado de uma elección de fijación inadecuada o inapropriada, aporte sanguíneo deficiente, osteomielitis y remoción excessiva de fragmentos; que se observa com mayor frecuencia en perros de razas pequeñas y miniaturas; y más frecuente em regiones distales de radio, cúbito, tíbia y peroné. Este artículo informa sobre el uso de la asociación de Hidroxiapatita y Plasma rico en plaqueta en el tratamiento de ausencia de unión del radio e el cúbito, y aclara los benefícios de esos biomateriales en el processo de regeneración del tejido ósseo. Esa investigación ha tenido como objetivo reportar el caso de un perro sin unión de radio / cúbito por alineación inadecuada de fragmentos óseos en tratamiento conservador con vendaje, proporcionando inestabilidad del foco de la fractura. El tratamiento quirúrgico consistió en la colocación de una placa ósea e injerto con Hidroxiapatita y Plasma rico en plaqueta para uma mejor regeneración ósea. El uso de tales biomateriales en el tratamiento de ausencia de unión ha sido beneficioso para la formación del callo óseo primario, sin producir efectos adversos para el paciente. A partir de ese resultado se puede concluir que, el uso de esos biomateriales e injertos necesitan ser mejor estudiado y mejorado en la reparación de ausencia ósea, ya que la aplicabilidad de esa asociación demostró ser um método eficaz, sin presentar signos de infección y evidencia de rechazo.(AU)

Aloenxertos ósseos e enxerto sintético de hidroxiapatita em falha óssea ulnar em galinhas (Gallus gallus domesticus), aspectos radiográficos e histológicos / Bone allografts and synthetic grafts hydroxyapatite on ulnar bone defect in fowl (Gallus gallus domesticus), radiographic and histological aspects

Dos atendimentos ortopédicos realizados em aves no HCV-UFRGS, 86% são fraturas, sendo aproximadamente 30% delas cominutivas com perda óssea expressiva, justificando a importância da utilização de enxertos em fraturas de aves. O objetivo deste trabalho foi avaliar dois aloenxertos e enxerto sintético de hidroxiapatita em defeito ósseo de galinhas. Utilizaram-se 30 galinhas separadas em três grupos: aloenxerto congelado em ultra-freezer (GUF), aloenxerto congelado em nitrogênio líquido (GNL) e enxerto sintético de hidroxiapatita deficiente em cálcio (GHA). Nos três grupos, os enxertos foram aplicados com placas e parafusos bloqueados de 2mm na ulna direita das aves, avaliando-se a evolução por meio de exames radiográficos até serem completados 90 dias de pós-operatório e o resultado final mediante exame histológico. A média e desvio-padrão relacionando o tempo de consolidação óssea radiográfica foi: GNL 61,67±21,79 dias (90% de consolidação), GUF 47,14±13,50 dias (70% de consolidação) e GHA 70±18,17 dias (60% de consolidação). Houve diferença significativa no tempo de consolidação óssea entre o GUF e o GHA. Histologicamente, os enxertos do GUF foram os que estavam em consolidação mais avançada. Os aloenxertos do GNL foram superiores no preenchimento de falha óssea ulnar de galinhas.(AU)

Of the orthopedic visits performed on birds at HCV-UFRGS, 86% are fractures, and approximately 30% of them are comminuted with expressive bone loss, justifying the importance of the use of grafts in bird fractures. The objective of this work was to test two allografts and a synthetic HADC graft on finishing in Gallus gallus domesticus. 30 laying hens were used, divided in three groups: frozen allograft in ultrafreezer (UFG); frozen allograft in liquid nitrogen (LNG); calcium deficient synthetic hydroxyapatite graft (HAG). The three graft groups were exposed to serial radiographs until the 90 postoperative days, as well as the histological examination at the end of the experiment were: LNG 61.67±21.79 days (90% consolidation), UFG 47.14±13.50 days (70% consolidation) and HAG 70±18.17 days (60% consolidation). There was a significant difference in bone healing time between GUF and GHA. Histologically, GUF grafts were the ones that were in the most advanced consolidation. LNG allografts were superior in filling ulnar bone failure of fowl.(AU)

Aloenxertos ósseos e enxerto sintético de hidroxiapatita em falha óssea ulnar em galinhas (Gallus gallus domesticus), aspectos radiográficos e histológicos / Bone allografts and synthetic grafts hydroxyapatite on ulnar bone defect in fowl (Gallus gallus domesticus), radiographic and histological aspects

Dos atendimentos ortopédicos realizados em aves no HCV-UFRGS, 86% são fraturas, sendo aproximadamente 30% delas cominutivas com perda óssea expressiva, justificando a importância da utilização de enxertos em fraturas de aves. O objetivo deste trabalho foi avaliar dois aloenxertos e enxerto sintético de hidroxiapatita em defeito ósseo de galinhas. Utilizaram-se 30 galinhas separadas em três grupos: aloenxerto congelado em ultra-freezer (GUF), aloenxerto congelado em nitrogênio líquido (GNL) e enxerto sintético de hidroxiapatita deficiente em cálcio (GHA). Nos três grupos, os enxertos foram aplicados com placas e parafusos bloqueados de 2mm na ulna direita das aves, avaliando-se a evolução por meio de exames radiográficos até serem completados 90 dias de pós-operatório e o resultado final mediante exame histológico. A média e desvio-padrão relacionando o tempo de consolidação óssea radiográfica foi: GNL 61,67±21,79 dias (90% de consolidação), GUF 47,14±13,50 dias (70% de consolidação) e GHA 70±18,17 dias (60% de consolidação). Houve diferença significativa no tempo de consolidação óssea entre o GUF e o GHA. Histologicamente, os enxertos do GUF foram os que estavam em consolidação mais avançada. Os aloenxertos do GNL foram superiores no preenchimento de falha óssea ulnar de galinhas.(AU)

Of the orthopedic visits performed on birds at HCV-UFRGS, 86% are fractures, and approximately 30% of them are comminuted with expressive bone loss, justifying the importance of the use of grafts in bird fractures. The objective of this work was to test two allografts and a synthetic HADC graft on finishing in Gallus gallus domesticus. 30 laying hens were used, divided in three groups: frozen allograft in ultrafreezer (UFG); frozen allograft in liquid nitrogen (LNG); calcium deficient synthetic hydroxyapatite graft (HAG). The three graft groups were exposed to serial radiographs until the 90 postoperative days, as well as the histological examination at the end of the experiment were: LNG 61.67±21.79 days (90% consolidation), UFG 47.14±13.50 days (70% consolidation) and HAG 70±18.17 days (60% consolidation). There was a significant difference in bone healing time between GUF and GHA. Histologically, GUF grafts were the ones that were in the most advanced consolidation. LNG allografts were superior in filling ulnar bone failure of fowl.(AU)

Comparison of subcutaneous inflammatory response to commercial and engineered zinc hydroxyapatite implants in rabbits / Comparação da resposta inflamatória subcutânea aos implantes de hidroxiapatita comercial e modificada com zinco em coelhos

Hydroxyapatite (HA) is widely used as a biomaterial for bone repair and metallic prostheses coating. The main limitations of the current commercial synthetic hydroxyapatite compounds include high cost and decreased availability, especially for veterinary medicine purposes. Additionally, it is thought that HA biocompatibility and bioactivity could be enhanced by the addition of metal compounds. The objective of this work was to compare the subcutaneous tissue response of commercial and engineered hydroxyapatite obtained from the bovine femur diaphysis mixed with different concentrations of hexa-hydrated Zinc Nitrate in rabbits. Twenty-Five New Zealand female rabbits were used. Five treatments were done according to HA composition (commercial HA, no Zn-HA, 0.1M Zn, 0.2M Zn, and 0.3M Zn). Each treatment was evaluated at five time-points (8, 15, 30, 60 and 90 days post-implantation). Histopathologic analysis was performed to assess inflammation by polymorphonuclear cells infiltration, neovascularization, and fibrosis. Results obtained in this work suggest that general inflammation decreased after 60 days of implantation regardless of Zn concentration. Fibrosis score was increased in the commercial HP compared to control and Zn-hydrated HA. This paper shows that bovine hydroxyapatite is a biocompatible material regardless of nitrate Zinc concentration and has the same properties of commercial hydroxyapatite.(AU)

A hidroxiapatita (HA) é amplamente utilizada como biomaterial para reparo ósseo e revestimento de próteses metálicas. As principais limitações dos atuais compostos comerciais de hidroxiapatita sintética incluem alto custo e menor disponibilidade, especialmente para fins de medicina veterinária. Além disso, acredita-se que a biocompatibilidade e a bioatividade da HA poderiam ser aumentadas pela adição de compostos metálicos. O objetivo deste trabalho foi comparar a resposta tecidual subcutânea de hidroxiapatita comercial e da obtida da diáfise do fêmur bovino misturada com diferentes concentrações de nitrato de zinco hexa-hidratado em coelhos. Foram utilizadas 25 coelhas fêmeas Nova Zelândia. Cinco tratamentos foram feitos de acordo com os compostos de HA (HA comercial, no Zn-HA, 0,1M Zn, 0,2M Zn e 0,3M Zn). Cada tratamento foi avaliado em cinco momentos (oito, 15, 30, 60 e 90 dias após a implantação). A análise histopatológica foi realizada para avaliar a inflamação por infiltração de células polimorfonucleares, neovascularização e fibrose. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a inflamação geral diminuiu após 60 dias de implantação, independentemente da concentração de Zn. O escore de fibrose foi aumentado na HA comercial comparada com o controle e com a HA hidratada com Zn. Este trabalho mostra que a hidroxiapatita bovina é um material biocompatível independentemente da concentração de nitrato de zinco e possui as mesmas propriedades da hidroxiapatita comercial.(AU)

Comparison of subcutaneous inflammatory response to commercial and engineered zinc hydroxyapatite implants in rabbits / Comparação da resposta inflamatória subcutânea aos implantes de hidroxiapatita comercial e modificada com zinco em coelhos

Hydroxyapatite (HA) is widely used as a biomaterial for bone repair and metallic prostheses coating. The main limitations of the current commercial synthetic hydroxyapatite compounds include high cost and decreased availability, especially for veterinary medicine purposes. Additionally, it is thought that HA biocompatibility and bioactivity could be enhanced by the addition of metal compounds. The objective of this work was to compare the subcutaneous tissue response of commercial and engineered hydroxyapatite obtained from the bovine femur diaphysis mixed with different concentrations of hexa-hydrated Zinc Nitrate in rabbits. Twenty-Five New Zealand female rabbits were used. Five treatments were done according to HA composition (commercial HA, no Zn-HA, 0.1M Zn, 0.2M Zn, and 0.3M Zn). Each treatment was evaluated at five time-points (8, 15, 30, 60 and 90 days post-implantation). Histopathologic analysis was performed to assess inflammation by polymorphonuclear cells infiltration, neovascularization, and fibrosis. Results obtained in this work suggest that general inflammation decreased after 60 days of implantation regardless of Zn concentration. Fibrosis score was increased in the commercial HP compared to control and Zn-hydrated HA. This paper shows that bovine hydroxyapatite is a biocompatible material regardless of nitrate Zinc concentration and has the same properties of commercial hydroxyapatite.(AU)

A hidroxiapatita (HA) é amplamente utilizada como biomaterial para reparo ósseo e revestimento de próteses metálicas. As principais limitações dos atuais compostos comerciais de hidroxiapatita sintética incluem alto custo e menor disponibilidade, especialmente para fins de medicina veterinária. Além disso, acredita-se que a biocompatibilidade e a bioatividade da HA poderiam ser aumentadas pela adição de compostos metálicos. O objetivo deste trabalho foi comparar a resposta tecidual subcutânea de hidroxiapatita comercial e da obtida da diáfise do fêmur bovino misturada com diferentes concentrações de nitrato de zinco hexa-hidratado em coelhos. Foram utilizadas 25 coelhas fêmeas Nova Zelândia. Cinco tratamentos foram feitos de acordo com os compostos de HA (HA comercial, no Zn-HA, 0,1M Zn, 0,2M Zn e 0,3M Zn). Cada tratamento foi avaliado em cinco momentos (oito, 15, 30, 60 e 90 dias após a implantação). A análise histopatológica foi realizada para avaliar a inflamação por infiltração de células polimorfonucleares, neovascularização e fibrose. Os resultados obtidos neste trabalho sugerem que a inflamação geral diminuiu após 60 dias de implantação, independentemente da concentração de Zn. O escore de fibrose foi aumentado na HA comercial comparada com o controle e com a HA hidratada com Zn. Este trabalho mostra que a hidroxiapatita bovina é um material biocompatível independentemente da concentração de nitrato de zinco e possui as mesmas propriedades da hidroxiapatita comercial.(AU)

Influence of the geometry of nanostructured hydroxyapatite and alginate composites in the initial phase of bone repair

Purpose:To analyze, histomorphologically, the influence of the geometry of nanostructured hydroxyapatite and alginate (HAn/Alg) composites in the initial phase of the bone repair.Methods:Fifteen rats were distributed to three groups: MiHA - bone defect filled with HAn/Alg microspheres; GrHA - bone defect filled with HAn/Alg granules; and DV - empty bone defect; evaluated after 15 days postoperatively. The experimental surgical model was the critical bone defect, ≅8.5 mm, in rat calvaria. After euthanasia the specimens were embedded in paraffin and stained with hematoxylin and eosin, picrosirius and Masson-Goldners trichrome.Results:The histomorphologic analysis showed, in the MiHA, deposition of osteoid matrix within some microspheres and circumjacent to the others, near the bone edges. In GrHA, the deposition of this matrix was scarce inside and adjacent to the granules. In these two groups, chronic granulomatous inflammation was noted, more evident in GrHA. In the DV, it was observed bone neoformation restricted to the bone edges and formation of connective tissue with reduced thickness in relation to the bone edges, throughout the defect.Conclusion:The geometry of the biomaterials was determinant in the tissue response, since the microspheres showed more favorable to the bone regeneration in relation to the granules.(AU)

Caracterização de biocerâmica de fosfatos de cálcio microestruturada em diferentes composições em ovinos / Bioceramic characterization of calcium phosphates microstructured in different composition in sheep

RESUMO: As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-β) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico-β (TCP-β) e composições bifásicas HA/TCP-β nas proporções: 80/20, 20/80, 70/30 e 30/70. Foram utilizadas 08 ovelhas mestiças Texel, com 12 meses de idade e peso médio de 30 kg (±5 kg), nas quais foram produzidos três defeitos ósseos em cada tíbia, sendo que quatro desses defeitos foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos (autoenxerto), grupo controle. Os animais foram eutanasiados aos 03 meses após a implantação dos biomateriais. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação com o uso da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados encontrados mostram que os biomateriais granulados microporosos são formados por uma morfologia irregular com tamanho de grânulos entre 200 μm e 500μm, outra constatação foi microestrutura microporosa interconectada dos biomateriais. O resultado obtido da porosidade aberta mostrou que os biomateriais apresentam porosidade superior a 68%. A densidade teórica se apresentou semelhante entre os biomateriais granulados de fosfatos de cálcio e sugerem boa capacidade de neoformação óssea para todos os biomateriais, sendo que o bifásico 20/80 apresentou absorção do biomaterial e neoformação óssea mais rápida quando comparada com os outros biomateriais avaliados neste estudo.

ABSTRACT: Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- β) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate-β (β-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP-β in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used, in which were produced three bone defects in the tibia, four of these defects were filled with biomaterials, and two by bone fragments (autograft), as control group. The animals were euthanized at 03 months after implantation of biomaterials. After euthanasia, the tibias were collected for evaluation using the scanning electron microscopy technique (SEM). The results show that the microporous biomaterial granules are formed by an irregular morphology with grain size between 200 μm and 500μm, another finding was microporous interconnected microstructure of biomaterials. The result showed that the open porosity of the biomaterials exhibit porosity greater than 68%. The theoretical density was relatively similar between the granulates biomaterials of calcium phosphates and suggest good capacity of osteogenesis for all biomaterials, with the biphasic absorption of the biomaterial introduced 20/80 and more rapid bone formation when compared with other biomaterials evaluated in study.

Caracterização de biocerâmica de fosfatos de cálcio microestruturada em diferentes composições em ovinos / Bioceramic characterization of calcium phosphates microstructured in different composition in sheep

As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-β) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita...(AU)

Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- β) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate-β (β-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP-β in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used...(AU)

Caracterização de biocerâmica de fosfatos de cálcio microestruturada em diferentes composições em ovinos

ABSTRACT: Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- ) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate- (-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP- in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used, in which were produced three bone defects in the tibia, four of these defects were filled with biomaterials, and two by bone fragments (autograft), as control group. The animals were euthanized at 03 months after implantation of biomaterials. After euthanasia, the tibias were collected for evaluation using the scanning electron microscopy technique (SEM). The results show that the microporous biomaterial granules are formed by an irregular morphology with grain size between 200 m and 500m, another finding was microporous interconnected microstructure of biomaterials. The result showed that the open porosity of the biomaterials exhibit porosity greater than 68%. The theoretical density was relatively similar between the granulates biomaterials of calcium phosphates and suggest good capacity of osteogenesis for all biomaterials, with the biphasic absorption of the biomaterial introduced 20/80 and more rapid bone formation when compared with other biomaterials evaluated in study.

RESUMO: As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico- (TCP-) e composições bifásicas HA/TCP- nas proporções: 80/20, 20/80, 70/30 e 30/70. Foram utilizadas 08 ovelhas mestiças Texel, com 12 meses de idade e peso médio de 30 kg (±5 kg), nas quais foram produzidos três defeitos ósseos em cada tíbia, sendo que quatro desses defeitos foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos (autoenxerto), grupo controle. Os animais foram eutanasiados aos 03 meses após a implantação dos biomateriais. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação com o uso da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados encontrados mostram que os biomateriais granulados microporosos são formados por uma morfologia irregular com tamanho de grânulos entre 200 m e 500m, outra constatação foi microestrutura microporosa interconectada dos biomateriais. O resultado obtido da porosidade aberta mostrou que os biomateriais apresentam porosidade superior a 68%. A densidade teórica se apresentou semelhante entre os biomateriais granulados de fosfatos de cálcio e sugerem boa capacidade de neoformação óssea para todos os biomateriais, sendo que o bifásico 20/80 apresentou absorção do biomaterial e neoformação óssea mais rápida quando comparada com os outros biomateriais avaliados neste estudo.

Biological behavior of magnesium-substituted hydroxyapatite during bone repair

Abstract The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.

Resumo O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.

Behavior study of the doped castor bean polymer rod with bioactive glass and hidroxyapatite in mice femur medullary canal

Purpose: To evaluate the polymer doped rods behavior with bioactive glass and hydroxyapatite for possible application as a fracture fixing method. Methods Twenty eight Rattus norvegicus Wistar underwent bone defect for access to the femoral medullary canal and distributed into three experimental groups: group A - doped castor bean polymer with bioactive glass; group B - castor bean polymer and; group C - castor bean polymer doped with bioactive glass and hydroxyapatite. After 15 and 60 evaluation days, the femurs were removed and sent for histology and scanning electron microscopy. Results Initially mild and moderate inflammatory infiltrate is observed that decreases as time goes by, and the presence of connective tissue capsule around the graft in all groups. Regarding the biomaterials resorption little was observed. The implanted rods did not favor the osteoconductive process in the femoral medullary canal which was observed only in the C15 group. Conclusions The association of castor bean polymer, bioactive glass and hydroxyapatite was biocompatible and osteointegrable. The osteoconductive only occurred in the presence of hydroxyapatite and bioactive glass (C15 Group) and little biodegradation was observed.(AU)

Avaliação histológica e por microscopia eletrônica de varredura da biocerâmica de fosfato de cálcio nano-estruturada micromacro porosa em grânulos em defeito crítico de rádio de coelhos

ABSTRACT The objective was to evaluate, through histologic exam and by scanning electron microscopy (SEM), the evolution of experimental critical defects in radio or not filled with nano-structured calcium phosphate micro-macro porous bioceramic granules rabbits. We used 70 rabbits, New Zealand, young adults, males, there was a critical defect in radio. The members were the groups: GI, slow bioceramic, GII, GIII and bioceramic moderate, negative control. After each experimental period, the animals were sacrificed and the radios harvested. Histological evaluations were performed at eight, 15, 30, 45, 60, 90 and 120 days and SEM analyzes at 60, 90 and 120 days. Histologically there was bone healing process earlier in GI and GII compared to GIII. In SEM we observed a higher proportion of mature bone and presence of secondary osteons in GI and GII, being more evident in the GII, confirming the histological findings. Ceramic promoted complete filling of the defect, while the control group was filling in the center of the defect, with empty spaces remaining on the sides. In conclusion, the use of bioceramics, slow and moderate absorption favor complete bone regeneration in critical defects being indicated as a bone substitute. The maturation occurs earlier when employing the ceramic moderate absorption.

RESUMO Objetivou-se avaliar, histologicamente e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), a evolução de defeitos críticos experimentais em rádio de coelhos preenchidos ou não com biocerâmica fosfocálcica nanoestruturada micromacro porosa em grânulos. Utilizaram-se 70 coelhos, Nova Zelândia, adultos jovens, machos, e realizou-se um defeito crítico nos rádios. Os membros constituíram os grupos: GI, biocerâmica lenta, GII, biocerâmica moderada e GIII, controle negativo. Após cada período experimental, os animais foram sacrificados, e os rádios coletados. As avaliações histológicas foram realizadas aos oito, 15, 30, 45, 60, 90 e 120 dias, e as análises de MEV aos 60, 90 e 120 dias. Histologicamente, observou-se processo de reparação óssea mais adiantado nos grupos GI e GII comparando-se ao GIII. Na MEV, constatou-se maior proporção de osso maduro e presença de ósteons secundários nos GI e GII, sendo mais evidente no GII, confirmando os achados histológicos. As cerâmicas promoveram preenchimento completo do defeito, enquanto no grupo controle houve preenchimento no centro do defeito, permanecendo espaços vazios nas laterais. Conclui-se que o emprego das biocerâmicas de absorção lenta e moderada favorece a regeneração óssea completa em defeitos críticos sendo indicadas como substituto ósseo. A maturação óssea ocorre mais precocemente quando se emprega a cerâmica de absorção moderada.

Avaliação histológica e histomorfométrica da regeneração óssea a partir da utilização de biomateriais em tíbias de ovinos / Histological and histomorphometric evaluation of bone regeneration with biomaterial in the tibia of sheep

Falhas ósseas são comumente encontradas na medicina veterinária em diferentes enfermidades, principalmente por traumas em grandes animais. Frequentemente faz-se necessário auxiliar este reparo tecidual para melhor correção desta falha. Os biomateriais foram desenvolvidos para cumprir esta função. A fim de avaliar o comportamento celular perante estes substitutos ósseos, a realização de testes in vivo é fundamental. A partir da observação da unidade morfofuncional do tecido é possível avaliar a quantidade e a qualidade do tecido neoformado. Atualmente, em estudos ortopédicos, os ovinos são considerados animais de escolha como modelo experimental. Falhas ósseas foram realizadas experimentalmente em ovinos, onde foram implantados biomateriais à base de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Após 60 dias foi realizada biopsia no local do reparo tecidual e por meio da histomorfometria da matriz orgânica, da análise descritiva da microscopia de luz e da microscopia eletrônica de transmissão, o tecido neoformado foi avaliado e comparado. Na histomorfometria, não houve diferença significativa quanto à quantidade de tecido neorformado do grupo controle e do grupo com biomaterial, porém quando comparado ao osso pré-existente, retirado no momento da confecção da falha, a área de matriz óssea foi menor. Na descrição da microscopia de luz e em maiores detalhes na análise ultra estrutural, observou-se o biomaterial em contato íntimo com o tecido neoformado, sugerindo boa biocompatibilidade. Foi possível observar o padrão da reparação tecidual, onde o membro controle e o membro com biomaterial não diferiram quanto à arquitetura tecidual, porém nas amostras com o implante do biomaterial foi identificada a presença do mesmo. Todas estas informações sugerem que o biomaterial não prejudicou a regeneração óssea, apresentou boa biocompatibilidade e denota potencial para auxiliar na rotina ortopédica de grandes animais.(AU)

Bone defects are commonly found in veterinary medicine through different disease such as trauma, especially in large animals. Frequently it is necessary to assist this tissue repair for better regeneration. Biomaterials in general are designed to this function. In order to understand the bone cells in the presence of bone substitutes, tests in vivo are essential for these studies. The quantity and quality of new tissue formation can be assessed by observation of tissue morphofunctional unit. Currently, in orthopedic studies sheep are considerated animals of choice for experimental development. Bone defects were performed experimentally in sheep and were implanted chitosan, hydroxyapatite and collagen biomaterials. After 60 days, biopsy was performed at the site of tissue repair and the new tissue formation was described, evaluated and compared by organic matrix bone histomorphometry and electronic transmission microscopy. After hystomorfometry analysis there was no difference between control group and biomaterial group, but when compare with pre-existent tissue, the values are smaller. In descriptive analysis was observed intimate contact with biomaterial and new tissue formation suggesting biocompatibility. It observed the pattern of tissue repair in control group and biomaterial group did not differ in the architecture tissue. However, in the biomaterial group was identified presence of the biomaterial in the specimen. All these data suggest that the biomaterial did not impair bone regeneration, had good biocompatibility and potential to assistant in orthopedic routine of large animals.(AU)

Avaliação histológica e histomorfométrica da regeneração óssea a partir da utilização de biomateriais em tíbias de ovinos / Histological and histomorphometric evaluation of bone regeneration with biomaterial in the tibia of sheep

Falhas ósseas são comumente encontradas na medicina veterinária em diferentes enfermidades, principalmente por traumas em grandes animais. Frequentemente faz-se necessário auxiliar este reparo tecidual para melhor correção desta falha. Os biomateriais foram desenvolvidos para cumprir esta função. A fim de avaliar o comportamento celular perante estes substitutos ósseos, a realização de testes in vivo é fundamental. A partir da observação da unidade morfofuncional do tecido é possível avaliar a quantidade e a qualidade do tecido neoformado. Atualmente, em estudos ortopédicos, os ovinos são considerados animais de escolha como modelo experimental. Falhas ósseas foram realizadas experimentalmente em ovinos, onde foram implantados biomateriais à base de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Após 60 dias foi realizada biopsia no local do reparo tecidual e por meio da histomorfometria da matriz orgânica, da análise descritiva da microscopia de luz e da microscopia eletrônica de transmissão, o tecido neoformado foi avaliado e comparado. Na histomorfometria, não houve diferença significativa quanto à quantidade de tecido neorformado do grupo controle e do grupo com biomaterial, porém quando comparado ao osso pré-existente, retirado no momento da confecção da falha, a área de matriz óssea foi menor. Na descrição da microscopia de luz e em maiores detalhes na análise ultra estrutural, observou-se o biomaterial em contato íntimo com o tecido neoformado, sugerindo boa biocompatibilidade. Foi possível observar o padrão da reparação tecidual, onde o membro controle e o membro com biomaterial não diferiram quanto à arquitetura tecidual, porém nas amostras com o implante do biomaterial foi identificada a presença do mesmo. Todas estas informações sugerem que o biomaterial não prejudicou a regeneração óssea, apresentou boa biocompatibilidade e denota potencial para auxiliar na rotina ortopédica de grandes animais.(AU)

Bone defects are commonly found in veterinary medicine through different disease such as trauma, especially in large animals. Frequently it is necessary to assist this tissue repair for better regeneration. Biomaterials in general are designed to this function. In order to understand the bone cells in the presence of bone substitutes, tests in vivo are essential for these studies. The quantity and quality of new tissue formation can be assessed by observation of tissue morphofunctional unit. Currently, in orthopedic studies sheep are considerated animals of choice for experimental development. Bone defects were performed experimentally in sheep and were implanted chitosan, hydroxyapatite and collagen biomaterials. After 60 days, biopsy was performed at the site of tissue repair and the new tissue formation was described, evaluated and compared by organic matrix bone histomorphometry and electronic transmission microscopy. After hystomorfometry analysis there was no difference between control group and biomaterial group, but when compare with pre-existent tissue, the values are smaller. In descriptive analysis was observed intimate contact with biomaterial and new tissue formation suggesting biocompatibility. It observed the pattern of tissue repair in control group and biomaterial group did not differ in the architecture tissue. However, in the biomaterial group was identified presence of the biomaterial in the specimen. All these data suggest that the biomaterial did not impair bone regeneration, had good biocompatibility and potential to assistant in orthopedic routine of large animals.(AU)