Utilização da manufatura aditiva (impressão em 3D) no tratamento de osteossarcoma vertebral em cão submetido a vertebrectomia lombar: relato de caso / Use of additive manufacturing (3D printing) in the treatment of vertebral osteosarcoma in dogs submitted to lumbar vertebrectomy: case report / Uso de la fabricación aditiva (impresión 3D) en el tratamiento del osteosarcoma vertebral en perros sometidos a vertebrectomía lumbar: caso clínico

O osteossarcoma é uma das neoplasias ósseas mais comumente relatadas na medicina veterinária, principalmente em cães de raça grande e gigante, sendo que a forma vertebral possui importante cenário clínico apresentando 5% do total de relatos. Este possui um prognóstico desfavorável e tempo de sobrevida pequeno. A apresentação clínica é variável e podem ser observados sinais de dor intensa a déficits neurológicos em decorrência do envolvimento medular progressivo. O diagnóstico pode ser realizado por imagens através de radiografia ou tomografia computadorizada, e por análises laboratoriais de citopatologia ou histopatologia, sendo o último preferível para classificação de tumores. A ressecção tumoral parcial é uma forma paliativa de tratamento, indicada em alguns casos para aliviar temporariamente os sinais clínicos relacionados a dor e déficits neurológicos. Contudo, quando há possibilidade terapêutica, a excisão completa fornece melhor prognóstico e tempo de sobrevida, principalmente quando associada a quimioterapia ou radioterapia. Mediante procedimento de vertebrectomia, a estabilização cirúrgica é necessária, podendo ser realizada respeitando os princípios para estabilização vertebral por trauma, sendo necessária a colocação de um espaçador vertebral para evitar o colabamento medular. Diversos materiais foram propostos para a confecção do espaçador vertebral. A manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, tem transformado o conceito de prototipagem rápida em realidade, devido a habilidade de fabricar peças geométricas específicas de alta complexidade e de forma rápida, permitindo elaborar protótipos para uso pré ou transoperatórios em cirurgias ortopédicas de alta complexidade. O polietileno tereftalato glicol (PETG), por ser um termoplástico de alta resistência, não-biodegradável, biocompatível e de baixo custo é foco desse trabalho no desenvolvimento do espaçador vertebral como estabilizador em um procedimento de vertebrectomia em cão.

Osteosarcoma is one of the most commonly reported bone neoplasms in veterinary medicine, especially in large and giant breed dogs, and the vertebral form has an important clinical scenario presenting 5% of the total reports. This has an unfavorable prognosis and a short survival time. The clinical presentation is variable and signs of severe pain to neurological deficits can be observed as a result of progressive spinal cord involvement. The diagnosis can be made by imaging with radiography or computed tomography, and by laboratory analysis of cytopathology or histopathology, the latter being preferable for tumor classification. Partial tumor resection is a palliative form of treatment, indicated in some cases to temporarily relieve clinical signs related to pain and neurological deficits. However, when there is therapeutic possibility, complete excision provides better prognosis and survival time, especially when associated with chemotherapy or radiotherapy. Through the vertebrectomy procedure, surgical stabilization is necessary and can be performed following the principles for vertebral stabilization due to trauma, with the placement of a vertebral spacer being necessary to prevent spinal collapse. Several materials have been proposed for the manufacture of the spinal spacer. Additive manufacturing, also known as 3D printing, has transformed the concept of rapid prototyping into reality, due to its ability to quickly manufacture specific geometric parts of high complexity, allowing the elaboration of prototypes for pre- or trans-operative use in highly complex orthopedic surgeries. Polyethylene terephthalate glycol (PETG), being a high-strength, non-biodegradable, biocompatible and low-cost thermoplastic, is the focus of this work in the development of the vertebral spacer as a stabilizer in a vertebrectomy procedure in a dog.

El osteosarcoma es una de las neoplasias óseas más comúnmente reportadas en medicina veterinaria, principalmente en perros de raza grande y gigante, siendo que la forma vertebral tiene importante escenario clínico presentando el 5% del total de reportes. Tiene un pronóstico desfavorable y un tiempo de supervivencia corto. La presentación clínica es variable y pueden observarse desde signos de dolor intenso hasta déficits neurológicos como resultado de la afectación medular progresiva. El diagnóstico puede realizarse mediante imágenes con radiografía o tomografía computarizada, y mediante análisis de laboratorio de citopatología o histopatología, siendo este último preferible para la clasificación del tumor. La resección parcial del tumor es una forma de tratamiento paliativo, indicada en algunos casos para aliviar temporalmente los signos clínicos relacionados con el dolor y los déficits neurológicos. Sin embargo, cuando hay posibilidad terapéutica, la escisión completa proporciona un mejor pronóstico y tiempo de supervivencia, principalmente cuando se asocia con quimioterapia o radioterapia. Mediante el procedimiento de la vertebrectomía, es necesaria la estabilización quirúrgica, que puede realizarse respetando los principios para la estabilización vertebral por traumatismo, siendo necesaria la colocación de un espaciador vertebral para evitar el colapso medular. Se han propuesto varios materiales para la fabricación del espaciador vertebral. La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, ha transformado el concepto de prototipado rápido en una realidad, debido a la capacidad de fabricar piezas geométricas específicas de gran complejidad y con rapidez, lo que permite la elaboración de prototipos para su uso pre o trans-operatorio en cirugías ortopédicas de gran complejidad. El polietileno tereftalato glicol (PETG), por ser un termoplástico de alta resistencia, no biodegradable, biocompatible y de bajo costo es el foco de este trabajo en el desarrollo del espaciador vertebral como estabilizador en un procedimiento de vertebrectomía en un perro.

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)

Região metafisária da tíbia de coelhos: uma opção para estudos dos substitutos ósseos / Metaphyseal region of the tibia of rabbits: an option for bone substitutes studies

Apresenta-se um modelo experimental de ostectomia de tíbia em coelhos para estudo de biomateriais em processos de reparação óssea. Foi realizada falha segmentar de 6mm de diâmetro na região metafisária medial proximal de tíbia de 72 coelhos as quais foram preenchidas com substituto ósseo e avaliadas clinicamente, por exame radiográfico e por meio de tomografia computadorizada feixe cônico, em diferentes tempos. Conclui-se que a metáfise medial proximal de tíbia de coelhos é adequada como modelo para estudos que avaliem o comportamento de enxertos e/ou biomateriais em falhas ósseas.

Is presented an experimental model of tibial ostectomy in rabbits to study biomaterials during bone repair process. Segmental failure of 6 mm diameter was performed in the medial proximal tibial metaphyseal region of 72 rabbits, which were filled with bone substitute and evaluated by clinical exam, X-ray, and cone beam computed tomography at different times. It is concluded that the medial proximal tibial metaphysis region of rabbits is suitable as a model for studies that evaluate the behavior of grafts and/or biomaterials on bone defects.

Região metafisária da tíbia de coelhos: uma opção para estudos dos substitutos ósseos / Metaphyseal region of the tibia of rabbits: an option for bone substitutes studies

Apresenta-se um modelo experimental de ostectomia de tíbia em coelhos para estudo de biomateriais em processos de reparação óssea. Foi realizada falha segmentar de 6mm de diâmetro na região metafisária medial proximal de tíbia de 72 coelhos as quais foram preenchidas com substituto ósseo e avaliadas clinicamente, por exame radiográfico e por meio de tomografia computadorizada feixe cônico, em diferentes tempos. Conclui-se que a metáfise medial proximal de tíbia de coelhos é adequada como modelo para estudos que avaliem o comportamento de enxertos e/ou biomateriais em falhas ósseas.(AU)

Is presented an experimental model of tibial ostectomy in rabbits to study biomaterials during bone repair process. Segmental failure of 6 mm diameter was performed in the medial proximal tibial metaphyseal region of 72 rabbits, which were filled with bone substitute and evaluated by clinical exam, X-ray, and cone beam computed tomography at different times. It is concluded that the medial proximal tibial metaphysis region of rabbits is suitable as a model for studies that evaluate the behavior of grafts and/or biomaterials on bone defects.(AU)

Região metafisária da tíbia de coelhos: uma opção para estudos dos substitutos ósseos / Metaphyseal region of the tibia of rabbits: an option for bone substitutes studies

Apresenta-se um modelo experimental de ostectomia de tíbia em coelhos para estudo de biomateriais em processos de reparação óssea. Foi realizada falha segmentar de 6mm de diâmetro na região metafisária medial proximal de tíbia de 72 coelhos as quais foram preenchidas com substituto ósseo e avaliadas clinicamente, por exame radiográfico e por meio de tomografia computadorizada feixe cônico, em diferentes tempos. Conclui-se que a metáfise medial proximal de tíbia de coelhos é adequada como modelo para estudos que avaliem o comportamento de enxertos e/ou biomateriais em falhas ósseas.

Is presented an experimental model of tibial ostectomy in rabbits to study biomaterials during bone repair process. Segmental failure of 6 mm diameter was performed in the medial proximal tibial metaphyseal region of 72 rabbits, which were filled with bone substitute and evaluated by clinical exam, X-ray, and cone beam computed tomography at different times. It is concluded that the medial proximal tibial metaphysis region of rabbits is suitable as a model for studies that evaluate the behavior of grafts and/or biomaterials on bone defects.

Caprine demineralized bone matrix (DBMc) in the repair of non-critical bone defects in rabbit tibias. A new bone xenograft

Purpose To evaluate the use of demineralized bone matrix of caprine origin in experimental bone defects of the tibia in New Zealand rabbits. Methods Fragments of the tibia diaphysis were collected aseptically from clinically healthy goats. The bones were sectioned into 1 cm fragments and stored at -20°C for subsequent hydrochloric acid (HCL) demineralization. A 70 mg portion of DBMc was used to fill the experimental bone defects. Twenty-four female adult New Zealand rabbits were divided into 2 groups: the MG (matrix group, left tibia) and CG (control group, right tibia). Additionally, they were separated into 4 groups with 6 animals, according to the period of analysis (15, 30, 60 and 90 days postoperatively). Using microCT, volumetric parameters were evaluated: bone volume, relationship between bone volume and total volume, bone surface area, relationship between bone surface area and total volume, number of trabeculae, trabecular thickness and trabecular separation. Results There was a statistically significant difference (P 0.05) between groups considering bone volume (BV) and bone:total volume (BV/TV), on 15, 30 and 90 days postoperatively. Control group showed a statistically significant superiority (P < 0.05) considering the mean of the variables bone surface (BS), number of trabeculae (Tb.N) and between bone surface and total volume (BS/TV) at 15 and 90 days. Conclusions Caprine demineralized bone matrix was safe and tolerable. No signs of material rejection were seen macroscopically. It is an alternative for the treatment of bone defects when autologous graft is not available or in insufficient quantities.(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.

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)

Aspecto morfológico da interface entre o compósito, constituído de quitosana e polimetilmetacrilato, e a falha óssea de tíbia de coelhos / Morphological aspect of the interface between the composite, made of chitosan and polymethylmethacrylate, and bone failure of the rabbit tibia

As afecções ortopédicas com perda de tecido ósseo são um desafio não só na medicina veterinária mas também na medicina humana. Analisou a interface entre compósito, constituído de esferas de quitosana e polimetilmetacrilato em falha óssea (leito receptor) de tíbia de coelhos, por meio de técnica radiológica, avaliação macroscópica e pela microscopia eletrônica de varredura, em diferentes tempos. Foram utilizados 12 coelhos adultos da raça Nova Zelândia, divididos em quatro Grupos Experimentais (E1, n=3; E2, n=3; E3, n=3 e E4, n=3), que tiveram as falhas ósseas das tibiais direitas preenchidas com compósito, e avaliadas no pós-operatório imediato, aos 30, 60 e 90 e 120 dias. Dos compósitos implantados nas tíbias de coelhos, apenas dois permaneceram em seus leitos receptores, enquanto que os demais se encontravam encapsulados no tecido subcutâneo. As esferas de quitosana, presentes nas superfícies dos biomateriais implantados, que mantiveram contato direto com o leito receptor de tíbias de coelhos apresentavam-se preservadas e não integraram ao tecido ósseo. Diante disso, para melhor compreensão do comportamento da quitosana como substituto ósseo, novas pesquisas serão necessárias.(AU)

Orthopedic diseases with bone loss are challenging in both veterinary and human medicine. The aim of this investigation was to analyze and compare the reactions at the interface between the composite, made of chitosan and polymethylmethacrylate, and the bone defect (receptor site) of the rabbits tibia through radiological and microscopic techniques and by scanning electron microscopy, in different periods. Twelve adult New Zealand rabbits were divided into four experimental groups (E1, n=3; E2, n=3; E3, n=3 and E4, n=3), which had the right tibial bone defects filled with the composite, and evaluated in the immediate postoperative, 30, 60, 90 and 120 days. Composite implanted in the tibia of rabbits, only two remained in their beds receivers, while the remaining were encapsulated in the subcutaneous tissue. Spheres of chitosan present in the biomaterial that has been deployed and were in direct contact with the bone defect, were preserved, however, were not integrated into the bone tissue. Therefore, to understand the behavior of chitosan as a bone substitute, further research is needed.(AU)

Aspecto morfológico da interface entre o compósito, constituído de quitosana e polimetilmetacrilato, e a falha óssea de tíbia de coelhos / Morphological aspect of the interface between the composite, made of chitosan and polymethylmethacrylate, and bone failure of the rabbit tibia

As afecções ortopédicas com perda de tecido ósseo são um desafio não só na medicina veterinária mas também na medicina humana. Analisou a interface entre compósito, constituído de esferas de quitosana e polimetilmetacrilato em falha óssea (leito receptor) de tíbia de coelhos, por meio de técnica radiológica, avaliação macroscópica e pela microscopia eletrônica de varredura, em diferentes tempos. Foram utilizados 12 coelhos adultos da raça Nova Zelândia, divididos em quatro Grupos Experimentais (E1, n=3; E2, n=3; E3, n=3 e E4, n=3), que tiveram as falhas ósseas das tibiais direitas preenchidas com compósito, e avaliadas no pós-operatório imediato, aos 30, 60 e 90 e 120 dias. Dos compósitos implantados nas tíbias de coelhos, apenas dois permaneceram em seus leitos receptores, enquanto que os demais se encontravam encapsulados no tecido subcutâneo. As esferas de quitosana, presentes nas superfícies dos biomateriais implantados, que mantiveram contato direto com o leito receptor de tíbias de coelhos apresentavam-se preservadas e não integraram ao tecido ósseo. Diante disso, para melhor compreensão do comportamento da quitosana como substituto ósseo, novas pesquisas serão necessárias.(AU)

Orthopedic diseases with bone loss are challenging in both veterinary and human medicine. The aim of this investigation was to analyze and compare the reactions at the interface between the composite, made of chitosan and polymethylmethacrylate, and the bone defect (receptor site) of the rabbits tibia through radiological and microscopic techniques and by scanning electron microscopy, in different periods. Twelve adult New Zealand rabbits were divided into four experimental groups (E1, n=3; E2, n=3; E3, n=3 and E4, n=3), which had the right tibial bone defects filled with the composite, and evaluated in the immediate postoperative, 30, 60, 90 and 120 days. Composite implanted in the tibia of rabbits, only two remained in their beds receivers, while the remaining were encapsulated in the subcutaneous tissue. Spheres of chitosan present in the biomaterial that has been deployed and were in direct contact with the bone defect, were preserved, however, were not integrated into the bone tissue. Therefore, to understand the behavior of chitosan as a bone substitute, further research is needed.(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)

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 da interação biológica entre compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita e tecido ósseo ovino / Investigation of biological interactions of chitosan-collagen-hydroxyapatite composite with bone tissue in sheep

As lesões em membros de grandes animais são um desafio para médicos veterinários, uma vez que somente a osteossíntese não garante resultados satisfatórios. Muitos pesquisadores vêm se dedicando ao desenvolvimento e estudo de substitutos ósseos produzidos de materiais naturais, como quitosana, colágeno e hidroxiapatita, que auxiliam na regeneração óssea. Seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês foram submetidos a ostectomias unicorticais de sete milímetros de diâmetro na região proximal da superfície dorsomedial dos III/IV metacarpianos. Foi implantado compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico para avaliação da biocompatibilidade do material ao tecido ósseo ovino, e no membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido sem preenchimento, como controle. Após 60 dias do procedimento cirúrgico, realizou-se biópsia óssea na área de interface entre biomaterial/osso (membro com compósito) e tecido neoformado/osso (membro controle), para realização de avaliação histológica do material não descalcificado, por meio de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. Na análise histomorfométrica, mediante microscopia de luz, foi possível identificar maior porcentagem de tecido neoformado em membro controle, quando comparado ao membro com compósito (80% e 63,5%, respectivamente; P<0,05). Por meio da microscopia eletrônica de varredura, observou-se invasão da estrutura interna do compósito por tecido ósseo neoformado. Não houve formação de tecido cicatricial, reação de corpo estranho ou resposta inflamatória crônica nas amostras analisadas. Conclui-se que o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, quando implantado em tecido ósseo ovino, apresenta biocompatibilidade e perfil osteocondutor.(AU)

Fracture management poses a great challenge to large animal practitioners. Osteosynthesis alone is often insufficient to provide satisfactory outcomes in large animals; therefore, several research efforts have been made to investigate and develop bone substitutes capable of promoting bone regeneration. Chitosan-collagen-hydroxyapatite composites constitute a promising alternative given their similar composition to bone. Six Santa Inês ewes were submitted to the creation of experimental 7mm wide unicortical defects on the dorsomedial aspect of the proximal III/IV metacarpal bone diaphysis. Limbs were randomly selected for treatment with chitosan-collagen-hydroxyapatite composite or to serve as untreated controls. Biopsy fragments were collected from the bone/new bone or the bone/biomaterial interface (control and treated defects respectively) within 60 days of surgery; composite biocompatibility was assessed using light and scanning electron microscopy. Histomorphometric analysis under light microscopy revealed greater percentage of new bone tissue in control compared to treated defects (80% and 63.5% respectively; P<0.05). No scar tissue formation, foreign body or chronic inflammatory reactions were observed. Scanning electron microscopy revealed invasion of the composite by new bone tissue. The chitosan-collagen-hydroxyapatite composite studied is biocompatible with bone and shows osteoconductive properties in sheep.

Avaliação da interação biológica entre compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita e tecido ósseo ovino / Investigation of biological interactions of chitosan-collagen-hydroxyapatite composite with bone tissue in sheep

As lesões em membros de grandes animais são um desafio para médicos veterinários, uma vez que somente a osteossíntese não garante resultados satisfatórios. Muitos pesquisadores vêm se dedicando ao desenvolvimento e estudo de substitutos ósseos produzidos de materiais naturais, como quitosana, colágeno e hidroxiapatita, que auxiliam na regeneração óssea. Seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês foram submetidos a ostectomias unicorticais de sete milímetros de diâmetro na região proximal da superfície dorsomedial dos III/IV metacarpianos. Foi implantado compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico para avaliação da biocompatibilidade do material ao tecido ósseo ovino, e no membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido sem preenchimento, como controle. Após 60 dias do procedimento cirúrgico, realizou-se biópsia óssea na área de interface entre biomaterial/osso (membro com compósito) e tecido neoformado/osso (membro controle), para realização de avaliação histológica do material não descalcificado, por meio de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. Na análise histomorfométrica, mediante microscopia de luz, foi possível identificar maior porcentagem de tecido neoformado em membro controle, quando comparado ao membro com compósito (80% e 63,5%, respectivamente; P<0,05). Por meio da microscopia eletrônica de varredura, observou-se invasão da estrutura interna do compósito por tecido ósseo neoformado. Não houve formação de tecido cicatricial, reação de corpo estranho ou resposta inflamatória crônica nas amostras analisadas. Conclui-se que o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, quando implantado em tecido ósseo ovino, apresenta biocompatibilidade e perfil osteocondutor.(AU)

Fracture management poses a great challenge to large animal practitioners. Osteosynthesis alone is often insufficient to provide satisfactory outcomes in large animals; therefore, several research efforts have been made to investigate and develop bone substitutes capable of promoting bone regeneration. Chitosan-collagen-hydroxyapatite composites constitute a promising alternative given their similar composition to bone. Six Santa Inês ewes were submitted to the creation of experimental 7mm wide unicortical defects on the dorsomedial aspect of the proximal III/IV metacarpal bone diaphysis. Limbs were randomly selected for treatment with chitosan-collagen-hydroxyapatite composite or to serve as untreated controls. Biopsy fragments were collected from the bone/new bone or the bone/biomaterial interface (control and treated defects respectively) within 60 days of surgery; composite biocompatibility was assessed using light and scanning electron microscopy. Histomorphometric analysis under light microscopy revealed greater percentage of new bone tissue in control compared to treated defects (80% and 63.5% respectively; P<0.05). No scar tissue formation, foreign body or chronic inflammatory reactions were observed. Scanning electron microscopy revealed invasion of the composite by new bone tissue. The chitosan-collagen-hydroxyapatite composite studied is biocompatible with bone and shows osteoconductive properties in sheep.(AU)

Análise das interfaces entre os compósitos constituídos de matrizes ósseas mineralizadas heterólogas trabeculares canina (MOMHTc) e de bovina (MOMHTb) associadas ao polimetilmetacrilato (PMMA) e as falhas ósseas de tíbias de coelhos

As afecções ortopédicas que necessitam de procedimentos cirúrgicos especializados para reposição de tecido ósseo são frequentes tanto na medicina veterinária quanto na humana. Por isso, não é raro ortopedistas se depararem com fraturas de ossos longos, neoplasias ósseas ou não-uniões de fraturas, que necessitam de tratamento cirúrgico reparador com o uso de enxerto ósseo ou implante natural e/ou sintético. Pretendeu-se com está pesquisa analisar as interfaces entre compósitos constituídos de matriz óssea mineralizada heteróloga trabecular canina (MOMHTc) e bovina (MOMHTb) associadas ao PMMA e as falhas ósseas de tíbias de coelhos, por meio de estudo radiográfico e pela microscopia eletrônica de varredura em diferentes tempos. Foram utilizados 12 coelhos adultos da raça Nova Zelândia para avaliar os comportamentos dos compósitos à base de MOMHTc e/ou MOMHTb associada ao PMMA. Os grupos foram dividido em quatro subgrupos (E1, n-3; E2, n-3; E3, n-3 e E4, n-3), que tiveram as falhas ósseas de tibiais direitas e esquerdas preenchidas com compósitos e avaliadas no pós-operatório imediato, aos 30, 60, 90 e 120 dias. Observou-se que os compósitos de MOMHT(c/b) e PMMA apresentaram potencial citotóxico, sendo este maior no de bovino. Morfologicamente, também foi observado que os compósitos se mantiveram preservados após autoclavagem, demonstrando que o processo de esterilização não alterou as estruturas dos constituintes dos compósitos. Houve incorporação, em relação ao tempo, dos compósitos de MOMHT(c/b) e PMMA aos leitos receptores em 100% dos casos, demostrando ser biologicamente biocompatível, pois promoveram a reparação de falhas ósseas, sem sinais de infecção, migração e/ou rejeição, podendo, dessa forma, ser mais uma opção como substitutos para preencher grandes defeitos ósseos.

Orthopedic conditions that require specialized surgical procedures for replacement of bone tissue are frequent in both veterinary and human medicine. Therefore, it is not uncommon for orthopedists to encounter long-bone fractures, bone neoplasms, or non-fracture joint, that need surgical repair treatment using bone graft or natural and / or synthetic implant. The aim of this study is to analyze the interfaces between composites composed of canine (MOMHTc) and bovine heterologous trabecular mineralized bone matrix (MOMHTb) associated with PMMA and the bone defects of rabbits, by radiographic study and scanning electron microscopy at different times. Twelve adult New Zealand rabbits were used to evaluate the behavior of composites based on MOMHTc and MOMHTb associated with PMMA, they were divided into four subgroups (E1, n=3; E2, n=3; E3, n=3 e E4, n=3), which had filled the right and left tibial bone failures with composites and evaluated at the immediate postoperative period at 30, 90, and 120 days. It was observed that MOMHT(c/b) and PMMA composites showed cytotoxic potential, which was higher in the bovine composite. Morphologically, it was also observed that the composites were preserved after autoclaving, this demonstrated that the sterilization process did not change the structures of the constituents of the composites. process did not change the structures of the constituents of the composites. There was incorporation, in relation to time, of the MOMHT(c/b) and PMMA composites to the receiving beds in 100% of the cases, this demonstrated to be biologically biocompatible, as they promoted the repair of bone defects, with no signs of infection, migration or rejection, and may therefore be another option as a substitute to fill large bone defects.

Mechanical evaluation of bone gap filled with rigid formulations castor oil polyurethane and chitosan in horses / Avaliação mecânica do preenchimento de falhas ósseas de equinos com formulações sólidas de poliuretana de mamona e quitosana

Often fractures of long bones in horses are comminuted and form bone gaps, which represent a major challenge for the fixation of these fractures by loss of contact between the fragments. Bone grafts help in treating this kind of fracture and synthetic materials have been gaining ground because of the limitations of autologous and heterologous grafts. In this study were performed compressive non destructive test in 10 bones with complete cross-bone gap in mid-diaphyseal of the third metacarpal bone of horses. Using a mechanism of "crossing" the 10 bones were used in the three groups (control, castor oil poliuretane and chitosan) according to the filling material. After the test with maximum load of 1000N bone had a gap filled by another material and the test was repeated. Deformations caused on the whole bone, plate and bone tissue near and distant of gap were evaluated, using strain gauges adhered to the surface at these locations. There was a reduction in bone deformation from 14% (control) to 3,5% and 4,8% by filling the gap with Chitosan and castor oil respectively, and a reduction of strain on the plate of 96% and 85% by filling gap with chitosan and castor respectively. An increase in intensity and direction of deformations occurred in bone near to gap after its filling; however, there was no difference in bone deformations occurring far the gap.(AU)

Frequentemente, as fraturas de ossos longos nos equinos são cominutivas, formando falhas ósseas, que representam um grande desafio no momento de sua fixação, devido à perda de contato entre os fragmentos. Os substitutos ósseos sintéticos auxiliam no tratamento desse tipo de fratura. Neste estudo, foram realizados ensaios compressivos não destrutivos em 10 ossos com falha óssea transversal completa em diáfise do terceiro metacarpiano de equinos. Utilizando um mecanismo de "crossing", os 10 ossos foram utilizados nos três grupos (controle, mamona e quitosana) de acordo com o material de preenchimento da falha. Para cada peça, realizaram-se ensaios referentes aos três grupos, com carga máxima de 1000N, por não se tratarem de ensaios destrutivos. Foram avaliadas as deformações causadas no osso, na placa e no tecido ósseo próximo e distante da falha, por meio de extensômetros. Observou-se que houve redução da deformação do osso de 14% (controle) para 3,5% e 4,8%, com o preenchimento da falha com quitosana e mamona, respectivamente. Houve redução da deformação na placa de 96% e 85% com o preenchimento da falha com quitosana e mamona, respectivamente. Houve aumento em intensidade e direção das deformações ocorridas no osso próximas à falha após seu preenchimento, contudo não se observaram diferenças nas deformações ocorridas no osso distantes a falha. Dessa forma, conclui-se que o preenchimento das falhas com quitosana e poliuretana de mamona trouxe benefícios quanto à redução das deformações no foco da fratura, alívio das cargas na placa, contudo elevou as cargas no tecido ósseo próximo à falha.(AU)

COMPORTAMENTO E NEOFORMAÇÃO ÓSSEA DE BIOMATERIAIS ACRESCIDOS DE PLASMA RICO EM PLAQUETAS ATIVADO E NÃO ATIVADO IMPLANTADO EM CALVÁRIA DE COELHOS

RAKOSKI, Andréia Sausen. Comportamento e neoformação óssea de biomateriais acrescidos de plasma rico em plaquetas ativado e não ativado implantado em calvária de coelhos. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência Animal) - Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de Pós- Graduação em Ciência Animal, Lages, 2020. O tecido ósseo possui a capacidade de regenerar-se espontaneamente, porém em grandes perdas ósseas a regeneração ocorre de forma limitada com a formação de tecido fibroso, nesses casos há a necessidade de utilizar enxertos ou substitutos ósseos. Os substitutos ósseos já apresentam aplicabilidade na clínica médica em diversas áreas, sendo os biomateriais definidos como qualquer substância ou combinação de substâncias de origem natural ou sintética que podem ser usadas a qualquer período de tempo. Quando associado aos biomateriais o Plasma rico em plaquetas (PRP) pode acelerar o processo de ativação plaquetária uma vez que suas propriedades regenerativas e cicatrizantes estão relacionadas à sua capacidade de secretar fatores de crescimento e moléculas de adesão no decorrer do processo de ativação plaquetária. Esse estudo tem como objetivo avaliar a relevância e aplicabilidade do plasma rico em plaquetas, ativado e não ativado, associado aos biomateriais hidroxiapatita (HA) e fosfato tricálcico , com 60 e 90 dias de evolução pós-operatório, implantadas na calvária de coelhos através de guias de crescimento. Foram utilizados 16 coelhos, machos, da linhagem Nova Zelândia, com cerca de 6 meses de idade e pesando em média 3,5 kg. Os animais foram divididos em dois grupos compostos de 8 animais cada, o grupo 1 (G1) acrescido de plasma rico em plaquetas ativado e o Grupo 2 (G2) acrescido de plasma rico em plaquetas não ativado. Os animais foram anestesiados com propofol e mantidos na anestesia inalatória com isoflurano para a realização do procedimento cirúrgico. Realizou-se a exposição das calvárias para a implantação das guias de nylon, que foram fixadas com parafusos de aço inoxidável. Cada guia foi preenchida com os biomateriais HA 100% ou TCP- 100%, quatro animais receberam PRP ativado junto ao biomaterial e 4 receberam PRP não ativado. Essa disposição aconteceu para o período de evolução de 60 e de 90 dias. Ao final do tempo de evolução, os animais foram submetidos a eutanásia. As calvárias foram seccionadas, permanecendo em solução de formaldeído tamponado a 10 % por 7 dias e, após foram removidas as guias retornando ao formaldeído por mais 7 dias. As calvárias foram seccionadas ao meio e enviadas para avaliação histológica e histomorfométrica. Diante aos resultados observou-se estatisticamente que a HA possui vantagem sobre o TCP- pois possui menor produção de tecido fibroso ao longo do tempo, porém deve ser associado ao PRP ativado para uma maior formação óssea ao logo do tempo. Desse modo conclui-se que o PRP ativado possuiu influência na neoformação óssea ao longo do tempo quando aplicado juntamente ao biomaterial.

RAKOSKI, Andréia Sausen. Behavior and new bone formation of biomaterials associated to platelet-rich plasma activated and non-activated implanted in calvaries of rabbits. 2020. Dissertation (Masters in Animal Science) - Santa Catarina State University. Graduate Program in Animal Science, Lages, 2020. Bone tissue can regenerate spontaneously, but in significant bone losses, regeneration occurs to a limited extent with the formation of fibrous tissue. In these cases, there is a need to use bone grafts or substitutes. Bone substitutes already have applicability in medical practice in several areas, with biomaterials being defined as any substance or combination of materials of natural or synthetic origin that can be used at any time. The regenerative and healing properties of platelet-rich plasma (PRP) are related to its ability to secrete growth factors and adhesion molecules during the platelet activation process. When associated with biomaterials, it can accelerate the bone neoformation process. This study aims to evaluate the relevance and applicability of activated and non-activated platelet-rich plasma associated with biomaterials hydroxyapatite (HA) and -tricalcium phosphate with 60 and 90 days post-operatory evolution, implanted in calvaria of the rabbit through guided growth. Sixteen rabbits, male, New Zealand, around six months old and medium weight of 3.5 kg. They were divided into two groups composed of 8 animals each, group 1 (G1) associated with activated PRP, and Group 2 (G2) with non-activated PRP. They were submitted to anesthesia with propofol and inhalation maintenance with isoflurane to accomplish the surgery. Calvaries were exposed to the implantation of nylon guides, which were fixed with stainless steel screws. Each guide was filled with biomaterials HA 100% or TCP- 100%. However, four animals received activated PRP with the biomaterial, and 4 received non-activated PRP. This disposition happened for the evolution period of 60 days and 90 days. At the end of these two times, the animals were euthanized. The calvaries were sectioned and stored immersed in buffered formaldehyde 10% for seven days, then the guides were removed, and the samples returned to the formaldehyde for another seven days. Calvaries were cut in half and sent for histological analysis and histomorphometry. Because of the results obtained, the treatments for bone growth were statistically different, HA has an advantage over TCP- because it has less fibrous tissue production over time, but it must be associated with activated PRP for greater bone formation over time. Thus, it is concluded that the activated PRP had more influence on new bone formation when associated with the biomaterial HA.

Neoformação óssea e osteointegração de biomateriais micro e nanoestruturados em ovinos / Bone formation and osteointegration of micro and nanostructured biomaterial in sheep

A substituição de parte do tecido ósseo se faz necessária muitas vezes na rotina cirúrgica, seja em função de fraturas, neoplasias ósseas ou enfermidades ortopédicas que acarretem em perda óssea. Neste sentido, têm se buscado biomateriais capazes de promover esta substituição, evitando o uso de enxertos ou transplantes ósseos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteoregenerativa de biomateriais em diferentes composições, em tíbias de ovinos. Foram utilizadas oito ovelhas mestiças texel, com 12 meses de idade e peso médio de 28,5±7,4kg. Após adequada preparação anestésica e cirúrgica, foram produzidos três defeitos ósseos na diáfise das tíbias em sua face medial, totalizando seis defeitos de 6mm cada, sendo que quatro foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos retirados do próprio animal (autocontrole). Os materiais implantados foram: hidroxiapatita (HA), tricálcio fosfato- (TCP-), hidroxiapatita/tricálcio fosfato-b 60/40 (HA/TCP-b 60/40) e o nanocompósito hidroxiapatita/alumina a 5% (HA/Al2O3 a 5%). Os animais foram alocados em dois grupos: Grupo 60 (n=04), em que os animais foram eutanasiados após 60 dias da colocação dos implantes e Grupo 90 (n=04), em que a eutanásia ocorreu 90 dias após a colocação dos implantes. Foram realizadas radiografias nos períodos pré-operatório, imediatamente após o procedimento e aos 30, 60 e 90 dias de pós-operatório, a fim de excluir qualquer alteração prévia ou complicação pós-operatória, capaz de comprometer o estudo. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação macro e microscópica, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica. Os resultados encontrados mostraram uma boa capacidade de neoformação óssea e uma lenta absorção da HA. O TCP- foi rapidamente absorvido e apresentou boa capacidade osteoindutiva e osteocondutiva, sendo observada neoformação óssea no interior dos grânulos deste biomaterial. O composto bifásico HA/TCP- (60/40) apresentou o melhor resultado a longo prazo, devido ao melhor controle na solubilização e liberação dos íons cálcio e fosfatos para o meio biológico durante o processo de neoformação óssea. O biomaterial nanocompósito HA/Al2O3 a 5% não apresentou resultados promissores neste estudo, e sugerem-se novas pesquisas a fim de investigar melhor o potencial e aplicabilidade deste novo biomaterial. Conclui-se que a hidroxiapatita, o tricálcio fosfato- e a associação HA/TCP- (60/40) apresentam excelente capacidade de reparação óssea, podendo ser utilizados como substitutos ósseos, a associação HA/TCP- (60/40) é o melhor dentre os biomateriais estudados, pois apresenta velocidade de absorção intermediária em relação à HA e ao TCP- isolados, fornecendo ainda uma sustentação adequada ao tecido neoformado, o biomaterial HA/Al2O3 5% se mostrou incompatível, provocando reação de rejeição por parte do hospedeiro e com insignificante formação de tecido ósseo, sugerindo novas pesquisas acerca deste material.(AU)

Bone replacement is often required in veterinary clinics and hospitals routine, even because fractures, bone tumors or any orthopedic disease that entail in bone loss. In this sense, biomaterials capable of promoting this substitution, avoiding the use of bone grafts or transplants have been searched. The aim of this study was evaluated the osteoregenerative capacity of biomaterials in different compositions, implanted in sheep's tibia. Eight female, mongrel sheeps, 12 months old, weighting 28,5±7,4kg were obtained for this study. Three bone defects, 6mm each, in both tibias, a total of six bone defects, were produced, being four of them treated with four different types of biomaterials and two with autogenous bone grafts, as a control group. The biomaterials implanted were: hydroxyapatite (HA), beta-tricalcium phosphate (TCP-), hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate 60:40 (HA/TCP- 60:40) and the nanocomposite hydroxyapatite and alumina (HA/Al2O3 5%). The animals were allocated in two groups: Group 60 (n=04), in which the animals were euthanized sixty days after the implantation of the biomaterials and Group 90 (n=04), in which the animals were euthanized ninety days after the procedure. Were performed radiograph images on the preoperative period, immediate postoperative and at 30, 60 and 90 days of postoperative period, to excluded any previously disease or postoperative complications that could compromise this research. After euthanasia, the tibias were collected for macro and microscopic evaluation, which was accessed by scanning electron microscopy (SEM) and optic microscopy. The results suggest that HA, TCP- and HA/TCP- present a great osteoregenerative capacity. The last one seems to be better for a long-term outcome, due its best control in the solubilization and releasing of calcium and phosphates ions through the biological environment during bone formation. The nanocomposite HA/Al2O3 5% didn't show a good response on this study, and we suggest new researches to better evaluate the potential and applicability of this new biomaterial. We concluded that HA, TCP- and HA/TCP- 60:40 presented excellent capacity of bone repair, and could be used as bone substituts, the association HA/TCP- (60:40) is superior due his intermediary velocity of absortion comparing to HA and TCP- isolated, providing adequate supporting to the neoformed tissue, the HA/Al2O3 5% showed incompatibility, causing rejection reaction by the host and insignificant formation of bone tissue, suggesting further research on this material.(AU)