Desenvolvimento, caracterização e avaliação in vitro de cimento ósseo à base de nano hidroxiapatitas substituídas com magnésio, estrôncio e zinco / Development, characterization and in vitro evaluation of bone cement based on nano-hydroxyapatites substituted with magnesium, strontium and zinc

A incorporação de íons na estrutura da hidroxiapatita (HA) pode afetar sua estrutura, cristalinidade, solubilidade e citotoxicidade. Dentre os íons presentes na composição da apatita óssea, o magnésio (Mg2+), estrôncio (Sr2+) e zinco (Zn2+) são reconhecidos por promover a angiogênese e osteogênese. Portanto, as HAs substituídas podem apresentar melhor bioatividade, por fornecer íons com potencial de estimular a neoformação óssea nos locais enxertados. Nesse contexto, este estudo descreve a síntese, caracterização e comparação de uma série de nano-hidroxiapatitas (nHAs) substituídas e co-substituídas por Sr2+, Mg2+ ou Zn2+. Em seguida, foi desenvolvido um cimento ósseo à base das HAs com melhores resultados de citotoxicidade, associado ao DCPA, gelatina e quitosana. As nHAs foram caracterizadas físico-quimicamente usando diferentes técnicas. O método de co-precipitação foi eficaz para sintetizar HAs de dimensões nanométricas. Comparado a nHA pura, os difratogramas, espectros de FTIR e parâmetros de rede das nHAs substituídas e co-substituídas exibiram alterações, indicando que a incorporação de cátions resultou em distorções da rede da HA. Os testes de MTT demonstraram que as nHAs sintetizadas não foram citotóxicas, após contato direto com culturas de fibroblastos (L929) e pré-osteoblastos (MC3T3). Os resultados obtidos sugerem que as nHAs co-substituídas por Mg2+/Sr2+ e Zn2+/Sr2+ parecem induzir maior proliferação de células fibroblásticas e osteoblásticas, quando comparado a HA pura e substituída. Os cimentos ósseos desenvolvidos apresentaram capacidade de auto-endurecimento e resistência à lavagem. Além de possuírem alta molhabilidade e um perfil de liberação de íons Ca2+, Sr2+, Mg2+ e Zn2+, que está dentro das doses indicadas para estimular a proliferação de osteoblastos. Os cimentos exibiram excelente biocompatibilidade in vitro em culturas de células fibroblásticas, endoteliais e osteosblásticas. Os cimentos contendo nHAs co-substituídas por Mg2+/Sr2+ exibiram os melhores resultados de viabilidade celular. Após 24 horas de contato indireto com cultura de células fibroblásticas L929, o crescimento celular do grupo C2 foi maior que de todos os grupos em estudo (P < 0,01). Em cultura de células endoteliais EA.hy926, o percentual de células viáveis do grupo C3 foi significativamente maior que de todos os outros grupos, após 24 horas (p < 0,001). A citotoxicidade indireta em cultura de células pré-osteoblásticas MC3T3 revelou que após 48 horas, o grupo C3 apresentou maior viabilidade celular que todos os grupos em estudo (p < 0,01). O teste de formação de tubo sugere que todos os cimentos desenvolvidos possuem potencial angiogênico, sendo que os cimentos contendo nHAs co-substituídas por Zn2+/Sr2+ exibiram resultados significativamente superiores (p < 0,001). Apesar de ser necessário um maior número de testes de biocompatibilidade; a incorporação de íons na rede cristalina das nHAs, que são reconhecidos por afetar a angiogênese e a osteogênese, parece ter resultado no desenvolvimento de cimentos ósseos com potencial para promover a regeneração óssea.

The incorporation of ions into the HA lattice can affect its structure, crystallinity, solubility and cytotoxicity. From the ions present in the composition of bone apatite, Mg2+, Sr2+ and Zn2+ are recognized for promoting angiogenesis and osteogenesis. The substituted HAs can be present better bioactivity for supplying ions with potential to stimulate bone neoformation in grafted sites. This study described the synthesis, characterization and comparison of a range of substituted and co-substituted nHAs contained Sr2+, Mg2+ or Zn2+. Then, it developed bone cement based on HAs with better cytotoxicity results, associated with DCPA, gelatin and chitosan. The nHAs were physicochemically characterized using different techniques. The co-precipitation method was effective for synthesizing HAs with nanometric dimensions. Compared to pure nHA, the diffractograms, FTIR spectra and lattice parameters of the substituted and co-substituted nHAs showed changes, indicating that the incorporation of cations resulted in distortions of the HA lattice. MTT tests demonstrated that the all synthesized nHAs were not cytotoxic after direct contact with fibroblasts (L929) and pre-osteoblasts (MC3T3) cultures. MTT results suggest that Mg2+/Sr2+ and Zn2+/Sr2+ co-substituted nHAs seem to induce more proliferation of fibroblastic and osteoblastic than pure and Mg2+, Sr2+ and Zn2+ substituted nHAs. Bone cements developed showed self-hardening and washout resistance. Also, they Exhibited high wettability and ion release profile with non-toxic concentrations of Ca2+, Sr2+, Mg2+ and Zn2+, range within indicated doses to stimulate the proliferation of osteoblasts. The cement exhibited excellent in vitro cytocompatibility in fibroblastic, endothelial and osteoblastic cell cultures. Cement containing Mg2+/Sr2+ co-substituted nHAs showed better results of the cell viability. After 24 hours of indirect contact with L929 fibroblast culture, the cell growth in the C2 group was highest than all study groups (P <0.01). In EA.hy926 endothelial culture, the cell viability of the C3 group was significantly highest than all other groups after 24 hours (p <0.001). The indirect cytotoxicity in MC3T3 pre-osteoblastic culture revealed that after 48 hours, the C3 group showed the greatest cell viability than all the study groups (p <0.01). The tube formation assay suggests that all cement have angiogenic potential, being that the cements containing Zn2+ / Sr2+ co-substituted nHAs exhibited significantly better results (p < 0,001). Despite being necessary to perform a more significant number of biocompatibility tests, the incorporation of ions into the nHA lattice, which are recognized for affects angiogenesis and osteogenesis, may have resulted in the development of bone cements with the potential to promoting bone regeneration.

Impact of micronutrients supplementation on bone repair around implants: microCT and counter-torque analysis in rats

ABSTRACT The use of natural substances and micronutritional approaches has been suggested as a therapeutic alternative to benefit the bone healing associated with no side effects. Nevertheless, the influence of micronutritional interventions with therapeutic proprieties on the bone repair has yet to be intensely evaluated, and no evidence is available exploring the impact of micronutrient supplementation on the peri-implant bone healing. Objective This study investigated the effect of micronutrients supplementation on the bone repair around implants. Material and Methods One screw-shaped titanium implant was inserted in each tibia of each rat, which were assigned to: daily administration, for 30 d, of the placebo solution (Placebo group-n:18) or micronutrients supplementation (Micronutrients group-n:18), based on calcium, magnesium, zinc, and vitamin D3 intake. After, the animals were sacrificed. One of the implants was removed by applying a counter-torque force to evaluate the force to rupture the bone-implant interface. The other implant was evaluated by microcomputed tomography (CT) examination to determine the bone-to-implant contact (BIC) and the bone volume (BV/TV). Results No statistically significant differences were observed between the groups for both counter-torque values and microCT parameters (p>0.05). Conclusion Within the limits of this study, micronutrients supplementation did not provide additional benefits to the bone healing around dental implants.

Synthesis and cytotoxicity evaluation of granular magnesium substituted beta-tricalcium phosphate

Objective: The aim of this study was to produce dense granules of tricalcium phosphate (β-TCP) and magnesium (Mg) substituted β-TCP, also known as β-TCMP (Mg/Ca=0.15 mol), in order to evaluate the impact of Mg incorporation on the physicochemical parameters and in vitro biocompatibility of this novel material. Material and Methods: The materials were characterized using X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), electron microscopy and inductively coupled plasma (ICP). Biocompatibility was assayed according to ISO 10993-12:2007 and 7405:2008, by two different tests of cell survival and integrity (XTT and CVDE). Results: The XRD profile presented the main peaks of β-TCP (JCPDS 090169) and β-TCMP (JCPDS 130404). The characteristic absorption bands of TCP were also identified by FTIR. The ICP results of β-TCMP granules extract showed a precipitation of calcium and release of Mg into the culture medium. Regarding the cytotoxicity assays, β-TCMP dense granules did not significantly affect the mitochondrial activity and relative cell density in relation to β-TCP dense granules, despite the release of Mg from granules into the cell culture medium. Conclusion: β-TCMP granules were successfully produced and were able to release Mg into media without cytotoxicity, indicating the suitability of this promising material for further biological studies on its adequacy for bone therapy.

Estudo de alguns parâmetros salivares em indivíduos com síndrome de Down / Study of some salivary parameters in people with Down syndrome

O objetivo deste estudo foi mensurar o fluxo salivar, pH, capacidade tampão, concentrações de proteína total e ácido siálico, atividades das enzimas amilase e peroxidase e concentração dos íons sódio, potássio, cálcio, fósforo, zinco e magnésio em saliva total de indivíduos síndrome de Down com idade entre 1 e 25 anos. Nos indivíduos com idade entre 1 e 5 anos a saliva total foi coletada através de uma leve sucção, enquanto que nos outros indivíduos com idade entre 6 e 10, 11 e 15, 15 e 20, 21 e 25 a saliva total foi coletada com estimulação mecânica através da mastigação de parafilm, durante 10 minutos. O pH e a capacidade tampão foram determinadas usando um pHmetro digital. A capacidade tampão foi mensurada através de titulação com HCl a 0,01N. A concentração de eletrólitos foi determinada através de um espectrofotômetro de emissão atômica com fonte de excitação de argônio induzido. A proteína total foi mensurada através do reagente de Folin. A atividade da amilase foi mensurada através da produção de maltose e a atividade da peroxidase foi mensurada através da utilização de orto-dianisidina. Para a analise estatística os dados foram apresentados em media ± desvio padrão. Foi utilizado o teste ôtõ de Student para determinar as diferenças entre as medias dos indivíduos síndrome de Down e o grupo controle. Nenhuma diferença significante foi observada na concentração de ácido siálico, fósforo, zinco, magnésio e cálcio entre os indivíduos síndrome de Down e o grupo controle. A concentração de sódio, proteína total e a capacidade tampão demonstraram ser maior nos indivíduos com síndrome de Down em comparação ao grupo controle. Por outro lado, o fluxo salivar, a concentração de potássio, e a atividade das enzimas amilase e peroxidase foram menores no grupo síndrome de Down quando comparado ao grupo controle. Estes resultados sugerem que as pessoas com síndrome de Down apresentam alterações no metabolismo do ducto e/ou das células acinares das glândulas salivares

Contribuição ao estudo das variações eletrolíticas dos íons cálcio, fósforo e magnésio na saliva humana mista, sangue e urina em traumatizados faciais portadores de fraturas dos ossos da face submetidos a terapêutica cirúrgica / Contribution to the study of eletrolitic variations of ions calcium, phosphorus and magnesium in mixed human saliva, blood and urine in persons with facial trauma

O autor pesquisa, no presente trabalho, as alterações eletrolíticos em pacientes traumatizados de face e submetidos à terapêutica cirúrgica. São analisados o cálcio, o fósforo e o magnésio no soro, na saliva mista e na urina, após o ato cirúrgico, 03 dias após a cirurgia, 05 dias depois da remoção das contenções intermaxilares e aos 85 dias quando o paciente estaria de volta a sua bionormalidade. Variações foram constatadas, com resultados considerados significativos, embora este assunto ainda esteja aberto e continue sendo pesquisado pelo autor

Variações iônicas do cálcio, fósforo e magnésio em traumatizados faciais, submetidos à terapêutica cirúrgica / Ionic variations of calcium, phosphorum and magnesium in facial traumatizeds, submmited to surgical therapeutic

No presente trabalho foi realizada uma análise das alterações eletrolíticas, analisando as variações do cálcio, fósforo e magnésio na secreção salivar, bem como no soro e na urina em pacientes portadores de fraturas faciais submetidos à terapêutica cirúrgica