Fibra de carbono ativada: avaliação das interações biológicas in vitro / Activated carbon fiber: evaluation of biological interactions in vitro

Devido a constante necessidade de desenvolver materiais biocompatíveis com propriedades osteocondutores e osteoindutoras, a presente tese conta com o desenvolvimento de dois estudos in vitro com fibra de carbono obtida a partir de fibra PAN têxtil, incorporada com diferentes íons de metais, na osteogênese com vistas à compreensão das necessidades da engenharia tecidual no desenvolvimento desse biomaterial com adequadas propriedades biológicas. As células foram obtidas dos fêmures de 09 ratos machos adultos (Wistar) pesando 300g, com 90 dias.Estudo 1: A partir da preparação da fibras foram obtidos corpos de prova de 4 mm de diâmetro e 2 mm de altura, dos seguintes grupos: fibra de carbono não ativada (FCNA), fibra carbono ativada (FCA) e fibra carbono ativada com prata (FCAAg). Após plaqueamento (n=5) em meio suplementado (MTS) e meio suplementado osteogênico (MTSO) foram analisados: viabilidade celular, conteúdo de proteína total (PT), atividade de fosfatase alcalina (ALP), interaçãocelular e formação de nódulos de mineralização. Foi avaliada a formação de biofilme nos corpos de prova, utilizando cepas de S. aureus, P. aeruginosa e E. coli. Na viabilidade celular, houve diferença estatística entre grupo controle celular (C) e FCA-MTS, FCAAg-MTS e FCAAg-MTSO. Em PT, não houvediferença, na ALP houve diferença entre C-MTS e as fibras, C-MTSO se mostrou semelhante. Em nódulos, houve diferença entre C-MTS e C-MTSO e as fibras do MTSO. Houve redução de formação de biofilme do S. aureus na FCAAg.Estudo 2: Foram obtidos corpos de prova da mesma dimensão do estudo 1 (n=5) dos seguintes grupos: fibra carbono ativada com prata (FCAAg), fibra carbono ativada com ouro (FCAAu), fibra carbono ativada com cobre (FCACu), fibra carbono ativada com paládio (FCAPd) e fibra carbono ativada com platina (FCAPt). Foram quantificadas a proliferação celular, viabilidade celular, formação de nódulos de mineralização, conteúdo de PT e ALP. Todas as amostras mostraram-se semelhantes quanto a proliferação celular, com exceção do grupo FCAAg comparado ao grupo controle (C). Sobre viabilidade celular, C obteve maior viabilidade que os outros grupos, e FCA obteve maior taxa que os grupos FCAAg, FCACu, FCAPt, sendo semelhante aos grupos FCAAu e FCAPd. Já os grupos FCAAu e FCAPd apresentaram diferença aos grupos FCAAg e FCACu. Na análise de expressão de PT apenas houve diferença entre FCA e FCAAu, sendo FCAAu com menor expressão de produção de PT. Na avaliação da ALP os grupos FCAAg e FACu mostraram diferença estatística e inferior com os grupos C, FCAAu, FCAPd e FCAPt, além disso, o grupo FCA mostrou menor taxa que C.Conclusões: As fibras utilizadas de base para a incorporação dos íons demonstraram grande potencial para uso como scaffold para reparação óssea, isso porque em ambos os estudos, na forma ativada e não ativada, as fibras apresentaram viabilidade celular e quantificação de cálcio satisfatórias. Sendo a versão não ativada mais econômica no que diz respeito ao tempo e custo de preparação. Mais estudos devem ser empregados a fim de assegurar sua segurança clínica em relação à citotoxicidade da incorporação de íons de ouro e paládio.(AU)

Due to the constant need to develop biocompatible materials with osteoconductive and osteoinductive properties, this thesis involves the development of two in vitro studies with carbon fiber obtained from textile PAN fiber, incorporated with different metal ions, in osteogenesis with a view to understanding the needs of tissue engineering in the development of this biomaterial with adequate biological properties. The cells were obtained from the femurs of 9 adult male rats (Wistar) weighing 300g, aged 90 days. Study 1: From the fiber preparation, specimens measuring 4 mm in diameter and 2 mm in height were obtained from the following groups: non-activated carbon fiber (FCNA), activated carbon fiber (FCA) and silver-activated carbon fiber (FCAAg). After plating (n=5) in supplemented medium (MTS) and supplemented osteogenic medium (MTSO), cell viability, total protein content (PT), alkaline phosphatase (ALP) activity, cell interaction and formation of mineralization nodules were analyzed. . Biofilm formation was evaluated in the specimens, using strains of S. aureus, P. aeruginosa and E. coli. In cell viability, there was a statistical difference between the cell control group (C) and FCAMTS, FCAAg-MTS and FCAAg-MTSO. In PT, there was no difference, in ALP there was a difference between C-MTS and fibers, C-MTSO was similar. In nodules, there was a difference between C-MTS and C-MTSO and MTSO fibers. There was a reduction in S. aureus biofilm formation on FCAAg. Study 2: Specimens of the same size as in study 1 (n=5) were obtained from the following groups: carbon fiber activated with silver (FCAAg), carbon fiber activated with gold (FCAAu), carbon fiber activated with copper (FCACu), palladium-activated carbon fiber (FCAPd) and platinum-activated carbon fiber (FCAPt). Cell proliferation, cell viability, formation of mineralization nodules, PT and ALP content were quantified. All samples were similar in terms of cell proliferation, with the exception of the FCAAg group compared to the control group (C). Regarding cell viability, C obtained higher viability than the other groups, and FCA obtained a higher rate than the FCAAg, FCACu, FCAPt groups, being similar to the FCAAu and FCAPd groups. The FCAAu and FCAPd groups showed differences to the FCAAg and FCACu groups. In the analysis of PT expression, there was only a difference between FCA and FCAAu, with FCAAu having lower expression of PT production. In the ALP assessment, the FCAAg and FACu groups showed a lower statistical difference compared to the C, FCAAu, FCAPd and FCAPt groups, in addition, the FCA group showed a lower rate than C. Conclusions: The fibers used as the basis for the incorporation of ions demonstrated great potential for use as a scaffold for bone repair, because in both studies, in activated and non-activated form, the fibers showed satisfactory cell viability and calcium quantification. The non-activated version is moreeconomical in terms of preparation time and cost. More studies must be carried out to ensure its clinical safety in relation to the cytotoxicity of the incorporation of gold and palladium ions. (AU)

Análise comparativa de novos compósitos a base de polímero associado a diferentes vidros bioativos: estudo in vitro e in vivo / Comparative analysis of novel polymer-based composites associated with different bioactive glasses: in vitro and in vivo study

O avanço no campo da engenharia tecidual e biomateriais conduz ao aprimoramento dos tratamentos e tecnologias já existentes, visando otimizar a resolução de injúrias e permitir tratamentos cada vez mais eficientes para a população. Desta maneira, o objetivo deste estudo foi produzir e caracterizar scaffolds de policaprolactona (PCL) incorporadas com três formulações diferentes de vidro bioativo, bem como avaliar a influência destas na osteogênese in vitro e na neoformação óssea in vivo. Para isso, foram obtidos quatro grupos experimentais: PCL (P), PCL incorporado com o vidro bioativo 45S5 (P45), PCL incorporado com o vidro bioativo S53P4 (P53) e PCL incorporado com o vidro bioativo 58S (P58). A síntese de todos os vidros foi realizada pela rota Sol-Gel, os quais foram incorporados à solução de PCL previamente à produção dos scaffolds por meio do processo de eletrofiação. Posteriormente à caracterização morfológica e físico-química, os scaffolds foram submetidas aos testes biológicos in vitro e in vivo. Na etapa in vitro, células da medula óssea obtidas de fêmures de ratos foram isoladas e plaqueadas com os scaffolds, visando avaliar a influência destas na atividade e diferenciação celular na osteogênese. Para o ensaio in vivo, 30 ratos Wistar foram submetidos ao procedimento cirúrgico para confecção de um defeito crítico de 3,0 mm nas tíbias direita e esquerda para avaliação dos scaffolds. A eutanásia dos animais foi realizada após 4 semanas do procedimento cirúrgico, e as peças foram submetidas à análise histológica, imuno-histoquímica (IHC), histomorfométrica e ao teste biomecânico de flexão de três pontos. Os dados obtidos foram estatisticamente analisados pelo teste ANOVA um fator, com nível de significância adotado de 5%. A caracterização morfológica e físico-química evidenciou o sucesso da referida metodologia em confeccionar o novo biomaterial. Na análise in vitro, observou-se que os scaffolds não foram citotóxicos, e permitiram atividade e diferenciação celular, sendo que o grupo P exibiu maior conteúdo de proteína total (p<0,05) em ambos os períodos analisados, e os grupos P53 e P58 exibiram maior atividade de fosfatase alcalina (ALP), não diferindo entre si (p>0,0001) enquanto P exibiu menor atividade, diferindo estatisticamente (p<0,05). Todos os grupos permitiram a formação de nódulos de mineralização, e foi observado maior quantificação de Alizarina nos grupos P45, P53 e P58 quando comparados ao grupo P (p<0,05). Na análise histológica foi observada a presença de neoformação óssea na região do defeito crítico em todos os grupos. A IHC evidenciou a imunomarcação por osteocalcina (OC) e TRAP. Na análise histomorfométrica foi observada maior formação nos grupos P45 e P53, os quais não diferiram entre si (p>0,0001). O teste biomecânico evidenciou que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos (p>0,05) ao avaliar a força de ruptura das tíbias. Os resultados evidenciaram o sucesso na produção do novo compósito, sendo que os grupos contendo vidro bioativo, em especial o grupo P53, se mostraram mais osteoativos e osteocondutores quando comparado ao grupo P, e evidenciam o potencial uso na engenharia tecidual.(AU)

Advancements in the field of tissue engineering and biomaterials lead to the enhancement of existing treatments and technologies, aiming to optimize injury resolution and enable increasingly efficient treatments for the population. Thus, the objective of this study was to produce and characterize polycaprolactone (PCL) scaffolds incorporated with three different formulations of bioactive glass, as well as to evaluate their influence on in vitro osteogenesis and in vivo bone neoformation. To achieve this, four experimental groups were established: PCL (P), PCL incorporated with 45S5 bioactive glass (P45), PCL incorporated with S53P4 bioactive glass (P53), and PCL incorporated with 58S bioactive glass (P58). The synthesis of all glasses was carried out via the Sol-Gel route, and they were subsequently integrated into the PCL solution prior to scaffold production through the electrospinning process. Following morphological and physicochemical characterization, the scaffolds underwent in vitro and in vivo biological testing. In the in vitro phase, bone marrow cells obtained from rat femurs were isolated and plated with the scaffolds to assess their influence on cellular activity and differentiation in osteogenesis. For the in vivo assay, 30 Wistar rats underwent a surgical procedure to create a 3.0 mm critical defect in the right and left tibias for the evaluation of the scaffolds. Euthanasia of the animals was performed after 4 weeks of the surgical procedure, and the specimens were subjected to histological analysis, immunohistochemistry (IHC), histomorphometric analysis, and a three-point bending biomechanical test. The data obtained were statistically analyzed using a one-way ANOVA with a significance level set at 5%. Morphological and physicochemical characterization confirmed the success of the aforementioned methodology in fabricating the new biomaterial. In the in vitro analysis, it was observed that the scaffolds were not cytotoxic and allowed for cellular activity and differentiation. Group P exhibited a higher total protein content (p<0.05) in both analyzed periods, and groups P53 and P58 displayed greater alkaline phosphatase (ALP) activity, with no significant difference between them (p>0.0001), while P exhibited lower activity, differing statistically (p<0.05). All groups supported the formation of mineralization nodules, with a higher quantification of Alizarin observed in the P45, P53, and P58 groups compared to the P group (p<0.05). Histological analysis revealed the presence of bone neoformation in the critical defect region in all groups. IHC showed immunolabeling for osteocalcin (OC) and TRAP. Histomorphometric analysis revealed greater formation in the P45 and P53 groups, which did not differ from each other (p>0.0001). The biomechanical test indicated no statistically significant difference between the groups (p>0.05) when evaluating tibial rupture strength. The results demonstrated the success in producing the new composite, with the bioactive glass-containing groups, especially the P53 group, showing greater osteoactivity and osteoconductivity compared to the P group, highlighting their potential for use in tissue engineering (AU)

Estrogen deficiency influences TNF-α and IL-1ß gene expression in the odontogenic region of dental hypofunctional condition / A deficiência de estrógeno influencia a expressão gênica de TNF-α e IL-1ß na região odontogênica de dentes em hipofunção

Objetivo: Evidências científicas sugerem que a deficiência de estrógeno e fatores genéticos influenciam o desenvolvimento do sistema estomatognático. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência da deficiência de estrógeno na expressão gênica de TNF-α, IL-1ß, IL-6 e IL-10 durante o desenvolvimento dentário em modelo murino. Material e Métodos: Ratas Wistar Hannover foram divididas em dois grupos de acordo com a intervenção recebida: Grupo Hipoestrogenismo - cirurgia de ovariectomia e Grupo Controle - cirurgia fictícia. Para avaliar o desenvolvimento dentário, o incisivo inferior foi escolhido. O modelo de hipofunção dos incisivos inferiores foi realizado por ajuste incisal. O incisivo homólogo exercia hiperfunção dentária. Os animais foram avaliados durante todo o período puberal. Após a eutanásia, as hemimandíbulas foram removidas para avaliar a expressão gênica do TNF-α, IL-1ß, IL-6 e IL-10 na região odontogênica dos incisivos por meio de PCR em tempo real. Foi realizado o teste de Kruskal-Wallis e o pós-teste de Dunn. O nível de significância foi de 5%. Resultados: Houve diferenças estatisticamente significativas na expressão gênica de TNF-α e IL-1ß entre os grupos hipoestrogenismo e controle sob condição de hipofunção dentária (p=0,0084, p=0,0072, respectivamente). Conclusão: A deficiência de estrógeno influencia a expressão gênica de TNF-α e IL-1ß na região odontogênica de dentes hipofuncionais (AU)

Objective: Scientific evidence suggests that estrogen deficiency and genetic factors have an influence on the development of the stomatognathic system. This study aimed to evaluate the influence of estrogen deficiency on the gene expression of TNF-α, IL-1ß, IL-6 and IL-10 during dental development in a murine model. Material and Methods: Wistar Hannover rats were divided into two groups according to the intervention received: Hypoestrogenism Group - ovariectomy surgery and Control Group - fictitious surgery. To evaluate the dental development, the lower incisor was chosen. The mandibular incisor hypofunction model was performed by incisal adjustment. The homologous incisor exerted a hyperfunction. The animals were evaluated throughout the pubertal period. After euthanasia, the hemimandibles were removed to evaluate the gene expression of the TNF-α, IL-1ß, IL-6 and IL-10 in the odontogenic region of the incisors through real time PCR. Kruskal-Wallis test and Dunn's posttest were performed. The level of significance was 5%. Results: There were statistically significant differences of TNF-α and IL-1ß gene expression between the hypoestrogenism and control groups under hypofunction condition (p=0.0084, p=0.0072, respectively). Conclusion: Estrogen deficiency influences TNF-α and IL-1ß gene expression in the odontogenic region of the hypofunctional teeth. (AU)

Effect of radiotherapy on the differentiation and osteogenic activity of mesenchymal stem cells on dental implants / Efeito da radioterapia na diferenciação e atividade osteogênica de células-tronco mesenquimais em implantes dentários

Objective: to evaluate the differentiation and gene expression of transcripts related to osteogenesis in a primary culture of Mesenchymal Stem Cells (MSCs) derived from rat femurs submitted to radiotherapy and the installation of pure titanium implants. Material and Methods: fifty-four rats received titanium implants in both femurs and were divided into three groups: Control: implant surgery (C); Implant + immediate irradiation (IrI), and Implant + late irradiation (IrL). Euthanasia occurred 3, 14, and 49 days after surgery. The bone marrow MSCs from the femurs were isolated and cultivated. The cell viability, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, and the formation of mineralization nodules and cellular genotoxicity were analyzed. The gene expression of Alkaline Phosphatase (phoA), Collagen 1 (COL1), Runt-related transcription factor 2 (RUNX2), Osterix (OSX), Osteopontin (OPN), Integrin ß1(ITGB1), Bone Sialoprotein (BSP), Osteonectin (SPARC), Osteocalcin (Bglap), Transforming Growth Factor ß-type (TGF-ß), Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor (GM-CSF), Interleukin-6 (IL-6), Apolipoprotein E (APOE) and Prostaglandin E2 synthase (PGE2) were evaluated by qRT- PCR. Results: ionizing radiation suppresses the gene expression of essential transcripts for bone regeneration, as well as cellular viability, as observed in the IrI and IrL groups. Conclusion: although this can lead to the loss of osseointegration and failure of the implant, the MSCs showed more activity at 49 days than at 3 and 14 days. (AU)

Objetivo: avaliar a diferenciação e expressão gênica de transcritos relacionados à osteogênese em cultura primária de MSCs derivadas de fêmures de ratos submetidos à radioterapia e instalação de implantes de titânio puro. Material e Métodos: cinquenta e quatro ratos receberam implantes de titânio em ambos os fêmures e foram divididos em três grupos: Controle: cirurgia de implante (C); Implante + irradiação imediata (IrI) e Implante + irradiação tardia (IrL). A eutanásia ocorreu 3, 14 e 49 dias após a cirurgia. As MSCs de medula óssea dos fêmures foram isoladas e cultivadas. Foram analisadas a viabilidade celular, teor de proteína total, atividade da fosfatase alcalina (ALP), formação de nódulos de mineralização e genotoxicidade celular. A expressão gênica de Fosfatase Alcalina (phoA), Colágeno 1 (COL1), fator de transcrição relacionado a Runt 2 (RUNX2), Osterix (OSX), Osteopontina (OPN), Integrina ß1 (ITGB1), Sialoproteína Óssea (BSP), Osteonectina (SPARC), Osteocalcina (Bglap), Fator de Crescimento Transformador tipo ß (TGF-ß), Fator Estimulante de Colônia de Granulócitos-Macrófagos (GM-CSF), Interleucina-6 (IL-6), Apolipoproteína E (APOE) e Prostaglandina E2 sintase (PGE2) foram avaliados por qRT-PCR. Resultados: a radiação ionizante suprime a expressão gênica de transcritos essenciais para a regeneração óssea, bem como a viabilidade celular, como observado nos grupos IrI e IrL. Conclusão:embora isso possa levar à perda da osseointegração e falha do implante, as MSCs apresentaram maior atividade aos 49 dias do que aos 3 e 14 dias (AU)

Avaliação das respostas de biomineralização pelo Rubus coreanus frente à deficiência de estrógeno: um estudo translacional / Evaluation of biomineralization responses by Rubus coreanus to estrogen deficiency: a translational study

Caracterização da ação local do Rubus coreanus através da funcionalização da superfície dos implantes a serem instalados. Realizado em 2 etapas. Na primeira etapa, foi realizada a caracterização da superfície de implantes funcionalizadas pelos fármacos, a partir de teste físico químico e testes biológicos em culturas de células. Para a cultura de células foram utilizadas células mesenquimais indiferenciadas, isoladas de fêmures de ratas. Foram avaliadas a atividade e a diferenciação celular. Posteriormente, foi realizada a segunda etapa onde foram executados os experimentos in vivo. Para tanto, foram utilizadas 80 ratas Wistar adultas jovens, fêmeas, sendo 32 ratas para o primeiro período de eutanásia (14 dias), e 48 ratas para o segundo período de eutanásia (28 dias). Os grupos experimentais são: SHAM CONV, SHAM DMSO, SHAM RC 200, SHAM RC 400, OVX CONV, OVX DMSO, OVX RC 200 e OVX RC 400, sendo que os animais OVX foram submetidos a ovariectomia bilateral, enquanto que os animais SHAM foram submetidos à cirurgia fictícia de ovariectomia bilateral. Passados 30 dias, todos animais foram submetidos à cirurgia de instalação dos implantes nas metáfises tibiais. Os implantes tiveram as superfícies tratadas com DMSO ou RC 200 ou RC 400, e houve o controle negativo realizado através dos implantes convencionais. A eutanásia dos animais do primeiro período de eutanásia aconteceu aos 14 dias após a instalação dos implantes e as tíbias foram destinadas para a análise biomecânica (contra-torque). Para os animais do segundo período de eutanásia, aos 28 dias após a instalação dos implantes foi realizada a eutanásia dos animais, e as tíbias foram destinadas para as seguintes análises: biomecânica (contra-torque), enquanto do lado contralateral foi realizada a microtomografia computadorizada para avaliação morfométrica do osso formado ao redor dos implantes instalados. Os dados quantitativos foram submetidos ao teste de homocedasticidade para a seleção do teste estatístico apropriado (paramétrico ou não paramétrico), com nível de significância de 5%. Através das análises biomecânica e microtomográfica foi possível verificar resultados semelhantes entre os grupos experimentais. Contudo, o rubus coreanus não foi capaz de atuar de forma positiva no processo de reparo ósseo perimplantar(AU)

Characterization of the local action of Rubus coreanus through the functionalization of the surface of the implants to be installed. Carried out in 2 steps. In the first stage, the characterization of the surface of implants functionalized by drugs was carried out, based on physical-chemical tests and biological tests on cell cultures. For cell culture, undifferentiated mesenchymal cells, isolated from femurs of rats, were used. Cell activity and differentiation were evaluated. Subsequently, the second stage was carried out, where the in vivo experiments were performed. For that, 80 young adult female Wistar rats were used, 32 rats for the first period of euthanasia (14 days), and 48 rats for the second period of euthanasia (28 days). The experimental groups are: SHAM CONV, SHAM DMSO, SHAM RC 200, SHAM RC 400, OVX CONV, OVX DMSO, OVX RC 200 and OVX RC 400, with the OVX animals undergoing bilateral ovariectomy, while the SHAM animals underwent submitted to sham surgery of bilateral ovariectomy. After 30 days, all animals underwent surgery to install the implants in the tibial metaphysis. The implants had their surfaces treated with DMSO or RC 200 or RC 400, and there was a negative control performed using conventional implants. The animals from the first period of euthanasia were euthanized 14 days after implant placement and the tibiae were destined for biomechanical analysis (counter-torque). For animals in the second period of euthanasia, 28 days after implant placement, the animals were euthanized, and the tibiae were destined for the following analyses: biomechanics (counter-torque), while on the contralateral side, computerized microtomography was performed for morphometric evaluation of the bone formed around the installed implants. Quantitative data were submitted to the homoscedasticity test to select the appropriate statistical test (parametric or non-parametric), with a significance level of 5%. Through biomechanical and microtomographic analyzes it was possible to verify similar results between the experimental groups. However, rubus coreanus was not able to act positively in the peri-implant bone repair process(AU)

Blendas de polimetilmetacrilato (PMMA) contendo zircônia e aluminato de cálcio para aplicações biomédicas / Polymethylmethacrylate (PMMA) cement blends containing zirconia and calcium caluminate for biomedical applications

A engenharia de tecidos e de regeneração tecidual óssea tornou-se uma área muitoimportante para o desenvolvimento de materiais alternativos funcionais para restaurar, manter ou melhorar a função de um tecido danificado. Atualmente, com o grande avanço tecnológico na área da ciência, o desenvolvimento e aprimoramento de biomateriais tornou-se necessário para a evolução de melhoresbiomateriais que irão contribuir na melhora da qualidade de vida da população. Dessa forma, o objetivo neste estudo foi avaliar a influência dos aditivos de aluminato de cálcio e de zircônia no cimento ósseo de polimetilmetacrilato (PMMA) na osteogênese in vitro com células obtidas de fêmures de ratos. Após aprodução das amostras, foi realizada a caracterização utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de dispersão de energia e infravermelho por transformação de EDS (FT-IR). Posteriormente à caracterização, as amostras foram submetidas aos testes biológicos in vitro utilizando células mesenquimais obtidas de fêmures de ratos. As células foram isoladas e plaqueadas com as amostras visando avaliar a influência dos biomateriais na atividade e diferenciação celular de osteoblastos. Após períodos pré-determinados, foram realizados os testes de citotoxicidade, atividade de fosfatase alcalina, produção de proteína total, formação dos nódulos de mineralização, genotoxicidade e proliferação celular. A caracterização por MEV- FE mostrou que as amostras apresentaram características morfológicas topográficas modificadas, Na superfície do PMMA observam-se partículas maiores quando comparado com as blendas. O EDS demonstrou que as amostrasevidenciam a presença de elementos químicos que compõem o biomaterial, em quantidades diferentes. A espectroscopia de infravermelho por transformação de Fourier (FT-IR) evidenciou a composição das amostras com ligações químicas semelhantes, sem evidência dos elementos aditivos. Os resultados dos testes celulares mostraram que as amostras não foram citotóxicas e permitiram a atividade, adesão e diferenciação celular, porém não houve diferença estatística entre os grupos experimentais e o controle nos testes de citotoxidade, proteína total e fosfatase alcalina (p>0,05). Nas imagens de MEV das amostras do grupo PMMA sugere-se menos células, enquanto as amostras dos grupos PMMA+CACe PMMA+Z sugeriram mais células na superfície das amostras. Na contagem de micronúcleos do teste de genotoxicidade, o grupo de amostras de PMMA+CAC mostrou menor quantidade de micronúcleos comparado a todos os grupos, e as amostras de PMMA+Z mostraram mais micronúcleos formados. Concluiu-se que as amostras produzidas com os aditivos (aluminato de cálcio e zircônia), são promissoras devido a ausência de toxicidade e por permitirem a diferenciação celular (AU).

Tissue engineering and bone tissue regeneration has become a very important area for the development of functional alternative materials to restore, maintain or improve the function of damaged tissue. Currently, with the greattechnological advance in the area of science, the development and improvement of biomaterialshas become necessary for the evolution of better biomaterials that will contributeto the improvement of the population's quality of life. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of calcium aluminate and zirconia additives in polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement on in vitro osteogenesis with cellsobtained from rat femurs. After sample production, characterization was performed using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersion spectroscopy and EDS transformation infrared (FT-IR). After characterization, the samples were submitted to in vitro biological tests using mesenchymal cells obtained from rat femurs. The cells were isolated and plated with the samples in order to evaluate the influence of biomaterials on the activity and cell differentiation of osteoblasts. After predetermined periods, cytotoxicity, alkaline phosphatase activity, total protein production, formation of mineralization nodules, genotoxicity and cell proliferation were performed. The characterizationby SEM-FE showed that the samples showed modified topographic morphological characteristics. On the surface of the PMMA larger particles are observed when compared to the blends. The EDS showed that the samples show the presence of chemical elements that make up the biomaterial,in different quantities. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) The composition of the samples showedsimilar chemical bonds, with no evidence of additive elements. The results of the cellular tests showed that the samples were not cytotoxic and allowed cell activity,adhesion and differentiation, but there was no statistical difference between the experimental groups and the control in the cytotoxicity, total protein and alkalinephosphatase tests (p>0.05 ). The SEMimages of the samples from the PMMA group suggested fewer cells, while the samples from the PMMA+CAC andPMMA+Z groups suggested more cells on the surface of the samples. In the micronucleus count of the genotoxicity test, thegroup of PMMA+CAC samples showed a lower amount of micronuclei compared to all groups, and the PMMA+Zsamples showed more micronuclei formed. It was concluded that the samples produced with the additives (calcium aluminate and zirconia) are promising dueto the absence of toxicity and for allowing cell diferentiation (AU)

Avaliação do efeito do recobrimento dos biovidros biok e 45S5 na superfície de implantes de zircônia: estudo in vivo e in vitro / Evaluation of the effect of coating biok and 45S5 bioglasses on the surface of zirconia implants: in vitro an in vivo study

O estudo avaliou o efeito do recobrimento de biovidros 45S5 e bioK na superfície de implantes de zircônia na osteogênese in vitro e na osseointegração in vivo. Para isso, foram confeccionadas amostras de zircônia T (Tosho, Japão) que foram divididas em 3 grupos: zircônia polida (Z); zircônia recoberta com biovidro 45S5 (45); zircônia recoberta com biovidro biok (bk). As amostras produzidas para os testes de caracterização e etapa in vitro mediram 6,0 x 4,0 mm, enquanto que para a etapa in vivo apresentaram 2,5x 2,5mm de altura. Após a produção, a morfologia das superfícies das amostras foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e estas foram submetidas ao teste de rugosidade média (Ra). Posteriormente à caracterização, as amostras foram submetidas aos testes biológicos in vitro e in vivo. Na etapa in vitro células mesenquimais obtidas de fêmures de ratos foram isoladas e plaqueadas com as amostras visando avaliar a influência destas na morfologia, atividade e diferenciação celular de osteoblastos, utilizando os testes biológicos de citotoxicidade, avaliação do conteúdo de proteína total, atividade da fosfatase alcalina e formação de nódulos de mineralização. Na etapa in vivo 18 ratos foram submetidos à cirurgia para colocação dos implantes nas tíbias direitas e esquerdas, os quais receberam implantes do mesmo material, conforme os grupos descritos acima. Os animais foram eutanasiados após 4 semanas do procedimento cirúrgico. As tíbias direitas foram submetidas à análise histológica e histomorfométrica, enquanto as tíbias esquerdas foram submetidas ao teste de push out. Com os resultados in vitro pudemos observar que os grupos experimentais não foram citotóxicos, propiciaram um ambiente adequado à atividade e diferenciação celular, e ainda permitiram o espraiamento celular sobre as amostras. Não foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os grupos experimentais nas análises in vivo. Concluiu-se que os recobrimentos nos implantes de zircônia com os biovidros 45S5 e biok foram produzidos adequadamente e permitiram a atividade e diferenciação celular, bem como neoformação óssea ao redor dos implantes. Novos estudos devem ser realizados para fornecer informações adicionais sobre o comportamento do recobrimento dos biovidros na superfície de implantes de zircônia. (AU)

The study evaluated the effect of bio-glass 45S5 and bioK coating on zirconia implant surfaces on in vitro osteogenesis and in vivo osseointegration. For this purpose, zirconia T (Tosho, Japan) samples were made and divided into 3 groups: polished zirconia (Z); zirconia coated with bioglass 45S5 (45); zirconia coated with biok (bk). The samples produced for the characterization tests and in vitro stage measured 6.0 x 4.0 mm, while for the in vivo stage they were 2.5x 2.5 mm in height. After production, the surface morphology of the samples was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and they were submitted to the average roughness test (Ra). After characterization, the samples were submitted to in vitro and in vivo biological tests. In the in vitro stage mesenchymal cells obtained from rat femurs were isolated and plated with the samples to evaluate their influence on osteoblast morphology, activity and cell differentiation, using the biological tests of cytotoxicity, total protein content, alkaline phosphatase activity and mineralization nodule formation. In the in vivo stage 18 rats underwent surgery to place the implants in the right and left tibiae, which received implants of the same material, according to the groups described above. The animals were euthanized 4 weeks after the surgical procedure. The right tibiae were subjected to histological and histomorphometric analysis, while the left tibiae were subjected to the push out test. With the in vitro results we could observe that the experimental groups were not cytotoxic, provided an adequate environment for cell activity and differentiation, and also allowed cell spreading over the samples. No statistically significant differences were observed between the experimental groups in the in vivo analyses. It was concluded that the coatings on zirconia implants with 45S5 and biok bioglass were adequately produced and allowed cell activity and differentiation, as well as bone neoformation around the implants. Further studies should be carried out to provide additional information on the coating behavior of bio glasses on the surface of zirconia implants. (AU)

Efeito do campo eletromagnético pulsado na reparação de defeito ósseo crítico na calota de ratos / Effect of the Pulsed Electromagnetic Field in the repair of a calvaria critical bone defect in rats

O reparo de defeitos ósseos críticos representa um grande desafio clínico, dentre as terapias adjuvantes que apresentam um potencial benefício na aceleração do reparo ósseo destaca-se o CEMP, o qual por meio da sua estimulação biofísica é capaz de modular parâmetros fisiológicos de diferenciação, proliferação e mineralização das células ósseas. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito de dois protocolos de terapia com CEMP na neoformação óssea em defeitos críticos nas calotas de ratos. Noventa e seis ratos machos adultos foram divididos aleatoriamente em 3 grupos experimentais GC: (n= 32), GT1h: (n= 32) e GT3h: (n= 32). Os animais foram submetidos à cirurgia para a confecção de defeito crítico na calota craniana e à terapia com CEMP seguindo os seguintes parâmetros fixos: 25 ciclos de -1 mTesla a + 1 mTesla em 200 microssegundos que se repetiram à taxa de 15 Hz. O tempo de duração da exposição ao CEMP nos grupos testes foram de 1 hora (GT1h) e de 3 horas (GT3h), ambos durante 5 dias por semana. Os animais foram submetidos à eutanásia nos períodos 14, 21, 45 e 60 dias. Os espécimes foram processados para análise histológica, histomorfométrica e para análises de textura e volume, obtidas por meio de TCFC. As análises histomorfométrica e de volume revelaram que não houve diferença estaticamente significante no reparo dos defeitos ósseos entre os grupos que receberam a terapia com CEMP e o GC. A análise de textura revelou que houve diferença estatisticamente significante entre os grupos somente para o parâmetro entropia, no qual o grupo GT1h apresentou um maior valor comparado ao GC, ambos no período de 21 dias. Conclusão: não foi possível neste estudo mostrar um potencial benefício da utilização do CEMP na cicatrização óssea do DOC na calota de ratos. Dessa forma, esta região deve ser melhor explorada em estudos futuros, assim como a busca pelos parâmetros ideais relacionados ao gerador do CEMP de forma a maximizar os efeitos no reparo ósseo. (AU)

The repair of critical bone defects represents a major clinical challenge, among the adjuvant therapies that have a potential benefit in accelerating bone repair, PEMF stands out, which through its biophysical stimulation can modulate physiological parameters of differentiation, proliferation and mineralization of bone cells. Therefore, the present study aimed to evaluate the effect of two protocols of therapy with PEMF on bone neoformation on calvaria critical defects in rats. Ninety-six adult male rats were randomly divided into 3 experimental groups CG: (n=32), GT1h: (n=32) and GT3h: (n=32). The animals were submitted to surgery for the creation of a critical defect in the skull and to therapy with PEMF following the following fixed parameters: 25 cycles of -1 mTesla to + 1 mTesla in 200 microseconds that were repeated at a rate of 15 Hz. The duration of exposure to PEMF in the test groups was 1 hour (GT1h) and 3 hours (GT3h), both for 5 days a week. The animals were euthanized at 14, 21, 45 and 60 days. The specimens were processed for histological, histomorphometric and texture and volume analysis, obtained by CBCT. Histomorphometric and volume analyzes revealed that there was no statistically significant difference in the repair of bone defects between both groups receiving PEMF therapy and GC. The texture analysis revealed that there was a statistically significant difference between the groups, except for the entropy parameter, in which the GT1h group presented a higher value compared to CG, both in the period of 21 days. Conclusion: it was not possible in this study to show a potential benefit of using PEMF on bone healing of calvaria critical defects. Therefore, this region should be better explored in future studies, as well as seeking the ideal parameters related to the PEMF generator in order to maximize effects on bone repair (AU)

Host defense peptides clavanins A and MO reduce in vitro osteoclastogenesis

Aim: Several systemic diseases, such as periodontitis and apical periodontitis, can cause extensive bone resorption. Host defense peptides may have the potential for the development of novel therapies for the bone resorption process. This study evaluated the potential of host defense peptides clavanins A, MO, and LL-37 in in vitro osteoclastogenesis. Methods: RAW 264.7 cultures were stimulated with recombinant of receptor activator of nuclear factor kappa B ligand in the presence of different tested concentrations of host defense peptides, besides calcium hydroxide and doxycycline. Cellular viability, nitric oxide production, and a number of differentiated osteoclast-like cells were also evaluated. Results: Results showed that none of the substances were cytotoxic, except for 128 µg.mL-1 of doxycycline after 3 days. Host defense peptides, calcium hydroxide, and doxycycline did not interfere in nitric oxide production or downregulated it. An exception was observed in the presence of 2 µg.mL-1 of doxycycline, in which nitric oxide production was up-regulated. All host defense peptides were capable of reducing osteoclast-like cell differentiation. Conclusion: Host defense peptides clavanins A and MO demonstrated to be potential suppressors of osteoclastogenesis in vitro without interfering in cellular viability and nitric oxide production. These promising results need to be further analyzed in in vivo models of bone resorption

Histological comparison between biphasic calcium phosphate and deproteinized bovine bone on critical-size bone defects

Abstract The limited options for bone repair have led to an extensive research of the field and the development of alloplastic and xenogeneic grafts. The purpose of this study was to evaluate bone repair with two bone substitutes: deproteinized bovine bone (DBB) and biphasic calcium phosphate ceramic (BCP) in critical-size defect. A total of 8-mm defects were made in the parietal bones of rabbits (n=12). The animals were divided into three experimental groups: sham (defect filled with a blood clot), DBB (defect filled with DBB), and BCP (defect filled with BCP). After the experimental periods of 15 and 45 days, the animals were euthanized and submitted to histomorphometric analysis. The total defect area, mineralized tissue area, biomaterial area, and soft tissue area were evaluated. A greater amount of immature bone tissue and biomaterial particles were observed in the BCP group compared to DBB and sham at 45 days (p<0.05). There was no difference in the qualitative pattern of bone deposition between DBB and BCP. However, the sham group did not show osteoid islands along with the defect, presenting a greater amount of collagen fibers as well in relation to the DBB and BCP groups. There was a greater number of inflammatory cells in the DBB at 45 days compared to BCP and sham groups. In conclusion, BCP and DBB are options for optimizing the use of bone grafts for maxillofacial rehabilitation. Bone defects treated with BCP showed greater deposition of bone tissue at 45 days.

Resumo As opções limitadas para reparo ósseo levaram ao desenvolvimento de abrangente pesquisa na área de enxertos aloplásticos e xenogênicos. O objetivo deste estudo foi avaliar o reparo ósseo com dois substitutos ósseos: osso bovino desproteinizado (DBB) e cerâmica fosfática de cálcio bifásica (BCP) em defeito de tamanho crítico. Material e métodos: defeitos críticos de 8 mm foram feitos nos ossos parietais de coelhos (n=12). Os animais foram divididos em três grupos experimentais: sham (defeito preenchido com coágulo sanguíneo), DBB (defeito preenchido com DBB) e BCP (defeito preenchido com BCP). Após os períodos experimentais de 15 e 45 dias, os animais foram sacrificados e submetidos à análise histomorfométrica. Foram avaliadas a área total de defeitos, área de tecidos mineralizados, área de biomateriais e área de tecidos moles. Resultados: maior quantidade de tecido ósseo imaturo e de partículas de biomaterial foram observados no grupo BCP em comparação aos grupos DBB e sham aos 45 dias (p<0,05). Não houve diferença no padrão qualitativo de deposição óssea entre DBB e BCP. Ainda, o grupo sham não apresentou ilhas osteóides ao longo do defeito, apresentando maior quantidade de fibras colágenas em relação aos grupos DBB e BCP. Houve maior quantidade de células inflamatórias no DBB aos 45 dias em comparação aos grupos BCP e sham. Conclusões: BCP e DBB são opções para otimizar o uso de enxertos ósseos na reabilitação de pacientes. Defeitos ósseos tratados com BCP mostraram maior deposição de tecido ósseo aos 45 dias.

The new bone formation in human maxillary sinuses using two bone substitutes with different resorption types associated or not with autogenous bone graft: a comparative histomorphometric, immunohistochemical and randomized clinical study

Abstract Objective The aim of this study is to evaluate the new bone and connective tissue formation and the biomaterial remaining after maxillary sinus bone augmentation using 5 different bone substitutes. The osteocalcin immunolabeling was performed to demonstrate their calcification and the possibility of receiving dental implants. Methodology 40 patients underwent maxillary sinus bone augmentation and were divided in 5 groups: Group 1 with 8 maxillary sinuses were grafted with autogenous bone graft (AB); Group 2 with 8 maxillary sinuses grafted with bioactive glass (BG); Group 3 with 8 maxillary sinuses grafted with bioactive glass added to autogenous bone graft (BG + AB) 1:1; Group 4 with 8 maxillary sinuses grafted with Bio-Oss (BO) and Group 5 with 8 maxillary sinuses grafted with Bio-Oss added to autogenous bone graft (BO + AB) 1:1. Results In group AB, 37.8% of bone was formed in the pristine bone region, 38.1% in the intermediate and 44.5% in the apical region. In group BG, 43.6% was formed in the pristine bone, 37% in the intermediate and 49.3% in the apical region. In group BG + AB 1:1, 39.0% was formed in the pristine bone region, 34.8% in the intermediate and 36.8% in apical region. In group BO, 33.4% was formed in the pristine bone, 32.5% in the intermediate and 34.3% in the apical region. In group BO + AB 1:1, 32.8% was formed in the pristine bone, 36.1% in intermediate and 27.8% in the apical regions. The immunolabeling for osteocalcin showed an intensive staining for all groups, which could demonstrate the calcification of the bone formed. Conclusion This study showed that the groups evaluated formed a suitable lamellar bone in the maxillary sinus reconstruction after six months of bone healing, thus being indicated to receive dental implants.

Parâmetros imaginológicos em pacientes com alteração de massa óssea / Imaginological parameters in patients with bone mass alteration

Os inibidores de aromatase (IAs) são medicamentos mais comumente utilizados para tratamento para pacientes com câncer de mama. Os IAs atuam inibindo a enzima aromatase, que é responsável pela conversão de hormônios esteroidais. Vários estudos mostram a importância do estrógeno para a formação óssea. Acredita-se que a privação do estrógeno possa ter um efeito deletério no osso causando o aumento da reabsorção óssea, diminuição da densidade mineral óssea (DMO) e com isso o aumento do risco de osteoporose e fraturas. A osteoporose é uma doença sistêmica multifatorial caracterizada pela redução da massa óssea e desorganização estrutural do tecido ósseo. O diagnóstico da osteoporose é baseado em critérios densitométricos da Organização Mundial de Saúde (OMS) com referência na classificação do T-score, realizada pela técnica de absorciometria de energia dupla de raios X (DXA), cujo valor avalia a DMO. Por se tratar de uma doença sistêmica, a osteoporose também afeta os ossos maxilares. Desta forma, o trabalho tem como objetivo avaliar parâmetros imaginológicos em pacientes mulheres que fazem tratamento com; IAs e encaminhadas para investigação de perda de massa óssea em um hospital de referência no tratamento dessas pacientes. Foram avaliadas 40 mulheres sob terapia com IAs. Foram avaliados índices radiomorfométricos (IR) de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) e análise fractal (AF) para algumas regiões de interesse (RI), espessura da cortical mandibular (ECM) e índice cortical mandibular (ICM) em radiografias panorâmicas digitais (RPD). Todas as pacientes foram submetidas ao exame DXA para avaliar a condição de DMO e divididas nos grupos: normal e baixa DMO. Para cada IR e para as RI da dimensão fractal, foram estabelecidas a curva característica de operação do receptor (ROC), a área sob a curva (AUC), a sensibilidade e a especificidade com seus receptivos intervalos de confiança. Os valores de AUC para os índices de RPD variaram de 52,6%-75,8%. O índice com a maior AUC foi a ECM, apresentando sensibilidade de 38,1%-100,0% e especificidade de 36,8%-84,2%. Para a AF, a RI do trabeculado total teve a maior sensibilidade, enquanto a RI anterior ao forame mentual teve a maior especificidade. Na análise da TCFC, os valores de AUC variaram de 51,8%-62,0%. Os índices com a AUC mais elevada foram o índice molar (M), com sensibilidade 18,1%-61,6% e especificidade de 66,9%-98,7% e o índice anterior (A) com sensibidade de 25,7%- 70,2% e especificidade de 48,8%-90,9%. O índice da sínfise (S) apresentou a maior sensibilidade e o índice posterior (P) apreentou a maior especificidade. Os índices de tomografia computadorizada inferior (ITC I) apresentou sensibilidade e especificidade razoáveis. Assim a ECM, a AF das RI do ângulo da mandíbula e do trabeculado total da RPD, bem como os índices ITC (I), M, P e A na TCFC mostraram-se úteis para identificar mulheres na pós-menopausa que usavam AI com baixa DMO.

Aromatase inhibitors (AIs) are the most commonly used drugs to treat breast cancer patients. AIs work by inhibiting the aromatase enzyme, which is responsible for converting steroid hormones. Several studies show the importance of estrogen for bone formation. It is believed that estrogen deprivation can have a deleterious effect on bone, causing increased bone resorption, decreased bone mineral density (BMD) and thus an increased risk of osteoporosis and fractures. Osteoporosis is a multifactorial systemic disease characterized by reduced bone mass and structural disorganization of bone tissue. The diagnosis of osteoporosis is based on densitometric criteria of the World Health Organization (WHO) with reference to the T- score classification, performed by the dual energy X-ray absorptiometry (DXA) technique, whose value assesses the BMD. As it is a systemic disease, osteoporosis also affects the maxillary bones. Thus, the study aims to evaluate imaging parameters in female patients undergoing treatment with AIs and referred for investigation of bone mass loss in a reference hospital in the treatment of these patients. Forty women undergoing therapy with AIs were evaluated. Radiomorphometric indices (RI) of cone beam computed tomography (CBCT) and fractal dimension (FD) were evaluated for some regions of interest (ROI), mandibular cortical width (MCW) and mandibular cortical index (MCI) in digital panoramic radiographs (DPR). All patients underwent the DXA exam to assess the status of BMD and divided into groups: normal and low BMD. The AUC values for the DPR indices ranged from 52.6%-75.8%. The index with the highest AUC was the mandibular cortical width ([MCW]; sensitivity: 38.1%-100.0%; specificity: 36.8%-84.2%). For FD, the total trabecular index had the greatest sensitivity, while the index anterior to the mental foramen (MF) had the highest specificity. In CBCT analysis, the values of AUC ranged from 51.8%-62.0%. The indices with the highest AUC were the molar index (M, sensitivity: 18.1%-61.6% and specificity: 66.9%-98.7%) and anterior (A, sensitivity: 25.7%-70.2% and specificity 48.8%-90.9%). The symphysis (S) index had the highest sensitivity, and the posterior (P) index presented the highest specificity. Sensitivity and specificity reasonable were obtained to computed tomography index (Inferior) [CTI (I)]. The MCW, FD of ROI of the mandible angle and total mandibular in the DPR, as well as the CTI (I), M, P, and A indices in the CBCT are useful to identify postmenopausal women who were using AI with low BMD.

Regeneração óssea induzida por scaffold ß-TCP/S53P4 produzido por gel casting: estudo in vitro e in vivo / Bone regeneration induced by ß-TCP/S53P4 scaffolds produced by gel casting: in vitro and in vivo study

Os materiais biocerâmicos são promissores em cirurgias de substituição óssea, tanto para aplicações odontológicas quanto ortopédicas. Estes materiais apresentam excelente compatibilidade biológica, osteocondutividade, degradação, além de exibirem atividade antimicrobiana. Neste presente trabalho, o objetivo foi avaliar in vitro a efetividade de scaffolds ß-fosfato tricálcico (ß-TCP) incorporado com biovidro (S53P4), produzidos por meio do processo de gel casting, na atividade celular, diferenciação osteoblástica e ação antibacteriana sobre biofilmes monotípicos, e avaliar in vivo seu efeito sobre a neoformação óssea. Os scaffolds foram confeccionados com diferentes materiais: a) ß-TCP; b) ß-TCP incorporado com biovidro. Na etapa in vitro, foram realizados os testes de MTT, proteína total, atividade de fosfatase alcalina, nódulos de mineralização, interação celular e expressão dos genes relacionados à osteogênese por RT-PCR. Na etapa in vivo, dois scaffolds de cada biomaterial foram implantados nas tíbias direita e esquerda de coelhos. Após 21 dias, os animais foram eutanasiados e a neoformação óssea foi avaliada por meio de análise histológica e análise histomorfométrica. Por fim, avaliou a formação de biofilmes em cepas de Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. Os resultados in vitro, mostraram que os scaffolds ß-TCP/S53P4 não apresentaram efeito citotóxico e permitiram a interação de células de aspecto alongado sobre os scaffolds. Na avaliação da proteína total os scaffolds ß-TCP/S53P4 apresentaram valores mais altos, sendo significativamente maior em comparação ao ß-TCP (p<0,05) no período de 7 dias. Na atividade de fosfatase alcalina, os scaffolds foram semelhantes estatisticamente (p>0,05). Na quantificação de nódulos de mineralização, os scaffolds ß-TCP/S53P4 expressaram maior quantidade de nódulos de mineralização com diferença estatística significativa (p<0,05) com os scaffolds ß-TCP. No período de 7 dias, os genes osteopontina (Osp), fator relacionado ao Runt (Runx2), osteocalcina (Bglap), fator estimulador de colônias de macrófagos (M-csf), prostaglandina E2 (PgE2), osteonectina (Osn) e fator de crescimento de transformador Beta (Tgf-ß1) foram expressos em todos os scaffolds, sem diferença estatística entre os grupos (p>0,05). Contudo a expressão de integrina ß1 (Itg ß1) no scaffold ß-TCP foi maior do que no scaffold ß-TCP/S53P4, diferindo estatisticamente (p<0,05), houve maior expressão de colágeno I (Col-1) em ß-TCP/S53P4 com diferença estatística (p<0,05). Os defeitos preenchidos por ß-TCP/S53P4 tiveram maior formação e preenchimento por tecido ósseo neoformado (p<0,05) conforme a análise histomorfométrica. ß-TCP/S53P4 inibiu o crescimento bacteriano e fúngico em comparação ao ß-TCP (p<0,05). Desse modo, os resultados confirmam a capacidade osteogênica da cerâmica ß-TCP e sugere que após a incorporação do biovidro S53P4, pode reduzir infecções microbianas. O novo biomaterial demonstrou-se um excelente material para aplicação na engenharia de tecido ósseo.

Bioceramic materials are promising in bone replacement surgeries, both for dental and orthopedic applications. These materials have excellent biological compatibility, osteoconductivity, degradation, in addition to exhibiting antimicrobial activity. The objective of this study was to investigate the effects of bioglass (S53P4) incorporated into ß-tricalcium phosphate (ß-TCP) scaffolds on cell activity, osteoblast differentiation and antibacterial activity in monotypic biofilms in vitro, and to evaluate the influence of this new biomaterial on in vivo bone neoformation. The scaffolds were made with different materials: a) ß-TCP; b) ß-TCP incorporated with bioglass. MTT test, total protein, alkaline phosphatase activity, mineralization nodules, cell interaction and expression of genes related to osteogenesis by RT-PCR were performed. Two scaffolds of each biomaterial were implanted in the right and left tibiae of rabbits. After 21 days, the animals were euthanized and bone neoformation was evaluated through histological and histomorphometric analysis. Finally, the formation of biofilms in Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus strains. The in vitro results showed that the ß-TCP/S53P4 scaffolds did not show cytotoxic effect and allowed the interaction of elongated cells on the scaffolds. In the evaluation of total protein, the ß-TCP/S53P4 scaffolds showed better results, being significantly higher compared to ß-TCP (p<0.05) in the 7-day period. In alkaline phosphatase activity, the scaffolds were statistically similar (p>0.05). In the quantification of mineralization nodules, the ß-TCP/S53P4 scaffolds expressed a greater amount of mineralization nodules with a significant difference (p<0.05) with the ß-TCP scaffolds. Within 7 days, genes Osp, Runx2, Bglap, M-csf, PgE2, Osn and Tgf-ß1 were expressed in all scaffolds, with no significant difference between groups (p>0.05). The expression of Itg ß1 in the ß-TCP scaffold was higher than in the ß-TCP/S53P4 scaffold, differing statistically (p<0.05), but there was a higher expression of Col-1 in ß-TCP/S53P4 with statistical difference (p<0.05). In the histological analysis, neoformed bone tissue filling the defect was observed in both scaffolds, but greater formation was observed in ß-TCP/S53P4 (p<0.05). ßTCP/S53P4 inhibited bacterial and fungal growth compared to ß-TCP (p<0.05). Thus, the results confirm the osteogenic capacity of the ß-TCP ceramic and suggest that after its incorporation into the S53P4 bioglass, it can prevent microbial infections. An excellent biomaterial for application in bone tissue engineering

Calcium phosphate carrying simvastatin enhances bone regeneration: a systematic review

Abstract Several studies have aimed to develop alternative therapeutic biomaterials for bone repair. The purpose of this systematic review was to evaluate how statins carried by calcium phosphate affect the formation and regeneration of bone tissue in animal models when compared to other biomaterials or spontaneous healing. This systematic review followed the recommendations of the Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions, the PRISMA guidelines, and the Preclinical Systematic Review & Meta-analysis Facility (SyRF). The protocol of this systematic review was registered in PROSPERO (CRD42018091112) and in CAMARADES. In addition, ARRIVE checklists were followed in order to increase the quality and transparency of the search. An electronic search was performed using the MEDLINE/PubMed, Scopus, SciELO, and PROSPERO library databases. The authors used a specific search strategy for each database, and they also conducted a search in the grey literature and cross-references. The eligibility criteria were animal studies, which evaluated bone repair treated with calcium phosphate as a simvastatin carrier. The selection process yielded 8 studies from the 657 retrieved. All manuscripts concluded that locally applied simvastatin carried by calcium phosphate is biocompatible, enhanced bone repair and induced statistically greater bone formation than cloth or calcium phosphate alone. In conclusion, the pertinent pre-clinical studies evidenced the calcium phosphate biocompatibility and its effectiveness in delivering SIM to improve the repair of bone defects. So, clinical trials are encouraged to investigate the impact of SIM associated with calcium phosphate bone graft in repairing bone defect in humans.

Resumo Muitos estudos objetivaram desenvolver biomateriais terapêuticos alternativos para o reparo ósseo. O objetivo desta revisão sistemática foi avaliar o efeito da estatina carreada por fosfato de cálcio na formação e regeneração de tecido ósseo em modelos animais quando comparado com outros biomateriais ou coágulo. Esta revisão sistemática seguiu as recomendações do Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions, PRISMA guidelines, e o Preclinical Systematic Review & Meta-analysis Facility (SyRF). O protocolo desta revisão sistemática foi registrado no PROSPERO (CRD42018091112) e no CAMARADES. Além disso, o guia ARRIVE foi utilizado com o objetivo de aumentar a qualidade e transparência do estudo. Uma pesquisa eletrônica foi realizada através do MEDLINE/PubMed, Scopus, SciELO, e biblioteca do PROSPERO. Os autores utilizaram uma estratégia de busca específica para cada base de dados, e uma busca foi conduzida na literatura cinza e nas referências dos artigos selecionados. Os critérios de elegibilidade foram estudos em animais, os quais avaliaram o repara do ósseo tratado com fosfato de cálcio como carreador de estatina. O processo de seleção obteve 8 estudos dos 657 encontrados. Todos os estudos concluíram que a aplicação local da sinvastatina carreada pelo fosfato de cálcio é biocompatível, melhora o reparo ósseo e induz uma formação óssea significantemente maior que coágulo ou fosfato de cálcio sozinho. Em conclusão, os estudos pré-clínicos pertinentes evidenciaram a biocompatibilidade do fosfato de cálcio e sua eficácia na entrega do SIM para melhorar o reparo de defeitos ósseos. Assim, estudos clínicos são encorajados a investigar o impacto do SIM associado ao enxerto ósseo de fosfato de cálcio na reparação de defeito ósseo em humanos.

Uso do plasma rico em plaquetas (PRP) e plasma rico em fibrina (PRF) em defeitos peri-implantares: análises biomecânica e histomorfométrica / The use of platelet rich plasma (PRP) and fibrin rich plasma (PRF) in peri-implant defects: biomechanical and histomorphometric analyzes

O presente trabalho teve o objetivo avaliar o uso do plasma rico em plaquetas (PRP) e plasma rico em fibrina (PRF) em defeitos peri-implantares por meio das análises biomecânica e histomorfométrica. Para tanto, 36 ratos machos adultos foram divididos em 3 grupos: controle (CO), plasma rico em plaquetas (PRP) e plasma rico em fibrina (PRF). Previamente à realização dos procedimentos cirúrgicos, foram coletados 3 ml de sangue de cada animal via punção cardíaca, seguindo-se pelos respectivos protocolos de centrifugação para obtenção de PRP e PRF. Um defeito ósseo foi preparado na tíbia esquerda e um implante foi instalado manualmente. Conforme o grupo experimental, o defeito peri-implantar não sofreu intervenção ou foi preenchido com PRP ou PRF. A eutanásia foi realizada em 20 e 40 dias. Os resultados mostraram que houve diferença estatística significativa presente intergrupos e interperíodos (p< 0,05) na análise biomecânica. Os resultados histológicos apresentaram maior atividade celular nos grupos experimentais em relação ao grupo controle. Os dados sobre a área óssea neoformada (AON) demonstraram uma maior formação óssea nos grupos PRP e PRF em relação ao grupo controle. Entretanto, entre todos os grupos não houve diferença estatística significativa, assim como na análise entre os grupos e os períodos. Contudo, entre os períodos houve diferença estatística significativa (p< 0,001). A aplicação de PRP nos defeitos peri-implantares em tíbias de ratos mostrou-se mais eficaz na resposta de estabilidade do implante e na neoformação óssea sendo superior ao plasma rico em fibrina (PRF) e ao grupo controle (coágulo). Relevância Clínica: os defeitos peri-implantares são uma realidade clínica e o uso de concentrados plaquetários é uma alternativa para um tratamento. A literatura apresenta resultados satisfatórios em relação às altas concentrações de fatores de crescimento que podem afetar o processo de regeneração tecidual e neoformação óssea(AU)

The aim of the present study was to evaluate the use of platelet-rich plasma (PRP) and platelet rich fibrin (PRF) in peri-implant defects submitted to biomechanical and histomorphometric analysis. Thirty-six adult male rats were divided into 3 groups: control (CO), platelet rich plasma (PRP) and fibrin rich plasma (PRF). Prior to the surgical procedures, 3 ml of blood were collected from each animal via cardiac puncture, followed by the respective centrifugation protocols to obtain PRP and PRF. A bone defect was prepared in the left tibia and an implant was manually installed. The defect was filled with PRP, PRF or own clot. Euthanasia was performed at 20 and 40 days. The results showed that there was statistically significant difference between groups and periods (p < 0.05) in the biomechanical analysis. The histological results showed higher cellular activity in the experimental groups compared to the control group. Data on the newly bone area showed a higher bone formation in the PRP and PRF groups compared to the control group. However, there was no statistically significant difference in all groups, as well as in the analysis between groups and periods. Only between the periods there was a statistically significant difference (p < 0.001). The application of PRP to peri-implant defects in rat tibias was more effective in implant stability response and bone neoformation being superior to fibrin-rich plasma (PRF) and control group (clot)(AU)

Avaliação da regeneração óssea guiada por meio do uso de membrana de colágeno bovino associada à hidroxiapatita em defeitos críticos na calvária de ratos: análises histomorfométrica e imunoistoquímica / Evaluation of guided bone regeneration through the use of a color membrane associated with hydroxyapatite in critical defects in rat calvaria: histomorphometric and immunohistochemical study

O uso de membranas que auxiliem no processo de regeneração óssea guiada (ROG) é uma vertente dos estudos de biomateriais compatíveis que auxiliam no processo de reparo por meio da osteopromoção. O objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a regeneração óssea guiada utilizando membranas de colágeno de origens diferentes em defeitos críticos criados em calvária de ratos. Materiais e métodos: foram utilizados 72 ratos Albinus Wistar divididos em 3 grupos, sendo 6 animais para cada grupo: grupo controle somente com coágulo; grupo que recebeu a membrana de colágeno porcina (Bio-Gide®) e grupo de membrana de colágeno bovino associado à hidroxiapatita sintética (Col.HAP-91®). Foram estudados os períodos de 7, 15, 30 e 60 dias pós-operatórios através de lâminas submetidas as análises histomorfométricas e imunohistoquímicas. Os resultados histológicos demonstraram que o grupo controle positivo (BioGide®) apresentou neoformação óssea mais avançada aos 30 dias em comparação ao grupo coágulo e grupo experimental (Col.HAP-91®). Aos 60 dias observou-se similaridade quanto a neoformação óssea entre os grupos BioGide® e Col.HAP.91®. Esses resultados foram corroborados pelos resultados da imunoistoquímica. Diante dos resultados obtidos conclui-se que, todas as membranas estudadas nesta pesquisa promoveram a ROG(AU)

The use of membranes that aid in the guided bone regeneration (ROG) process is also a part of compatible biomaterial studies that aid in this repair process. Objective: To evaluate and compare guided bone regeneration using membranes from different origins in critical defects created in calvaria of rats. Materials and methods: We will use 72 Albinus Wistar rats divided into 3 groups, 6 of which were animals for each group: control group with clot only; group that received the porcine collagen membrane (BioGide®) and synthetic hydroxyapatite membrane group associated with collagen (Col.HAP-91®). The animals will be euthanized at 7, 15, 30 and 60 postoperative days. Laboratory procedures will be performed and histomorphometric and immunohistochemical analyzes will be performed. Histological results showed that the positive control group (BioGide®) presented more advanced bone formation at 30 days compared to the clot group and the experimental group (Col.HAP-91®). At 60 days, there was a similarity in bone neoformation between the BioGide® and Col.HAP.91® groups. These results were confirmed by iminohistochemistry. In view of the results obtained, it is concluded that all membranes studied in this research promoted guided bone regeneration(AU)

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.

Preliminary findings on the possible role of B-lymphocyte stimulator (BLyS) on diabetes-related periodontitis

Abstract The possible role of B-cell growth and differentiation-related cytokines on the pathogenesis of diabetes-related periodontitis has not been addressed so far. The aim of this study was to evaluate the effects of diabetes mellitus (DM) on the gene expression of proliferation-inducing ligand (APRIL) and B-lymphocyte stimulator (BLyS), two major cytokines associated to survival, differentiation and maturation of B cells in biopsies from gingival tissue with periodontitis. Gingival biopsies were obtained from subjects with periodontitis (n = 17), with periodontitis and DM (n = 19) as well as from periodontally and systemically healthy controls (n = 10). Gene expressions for APRIL, BLyS, RANKL, OPG, TRAP and DC-STAMP were evaluated using qPCR. The expressions APRIL, BLyS, RANKL, OPG, TRAP and DC-STAMP were all higher in both periodontitis groups when compared to the control group (p < 0.05). Furthermore, the expressions of BLyS, TRAP and RANKL were significantly higher in the subjects with periodontitis and DM when compared to those with periodontitis alone (p < 0.05). The mRNA levels of BLyS correlated positively with RANKL in the subjects with periodontitis and DM (p < 0.05). BLyS is overexpressed in periodontitis tissues of subjects with type 2 DM, suggesting a possible role of this cytokine on the pathogenesis DM-related periodontitis.

The effects of intro-oral parathyroid hormone on the healing of tooth extraction socket: an experimental study on hyperglycemic rats

Abstract Objective To investigate the effects of intro-oral injection of parathyroid hormone (PTH) on tooth extraction wound healing in hyperglycemic rats. Methodology 60 male Sprague-Dawley rats were randomly divided into the normal group (n=30) and DM group (n=30). Type 1 diabetes mellitus (DM) was induced by streptozotocin. After extracting the left first molar of all rats, each group was further divided into 3 subgroups (n=10 per subgroup), receiving the administration of intermittent PTH, continuous PTH and saline (control), respectively. The intermittent-PTH group received intra-oral injection of PTH three times per week for two weeks. A thermosensitive controlled-release hydrogel was synthesized for continuous-PTH administration. The serum chemistry was determined to evaluate the systemic condition. All animals were sacrificed after 14 days. Micro-computed tomography (Micro-CT) and histological analyses were used to evaluate the healing of extraction sockets. Results The level of serum glucose in the DM groups was significantly higher than that in the non-DM groups (p<0.05); the level of serum calcium was similar in all groups (p>0.05). Micro-CT analysis showed that the DM group had a significantly lower alveolar bone trabecular number (Tb.N) and higher trabecular separation (Tb.Sp) than the normal group (p<0.05). The histological analyses showed that no significant difference in the amount of new bone (hard tissue) formation was found between the PTH and non-PTH groups (p>0.05). Conclusions Bone formation in the extraction socket of the type 1 diabetic rats was reduced. PTH did not improve the healing of hard and soft tissues. The different PTH administration regimes (continuous vs. intermittent) had similar effect on tissue healing. These results demonstrated that the metabolic characteristics of the hyperglycemic rats produced a condition that was unable to respond to PTH treatment.

Periapical bone response to bacterial lipopolysaccharide is shifted upon cyclooxygenase blockage

Abstract Objectives: Infection, inflammation and bone resorption are closely related events in apical periodontitis development. Therefore, we sought to investigate the role of cyclooxygenase (COX) in osteoclastogenesis and bone metabolism signaling in periapical bone tissue after bacterial lipopolysaccharide (LPS) inoculation into root canals. Methodology: Seventy two C57BL/6 mice had the root canals of the first molars inoculated with a solution containing LPS from E. coli (1.0 mg/mL) and received selective (celecoxib) or non-selective (indomethacin) COX-2 inhibitor. After 7, 14, 21 and 28 days the animals were euthanized and the tissues removed for total RNA extraction. Evaluation of gene expression was performed by qRT-PCR. Statistical analysis was performed using analysis of variance (ANOVA) followed by post-tests (α=0.05). Results: LPS induced expression of mRNA for COX-2 (Ptgs2) and PGE2 receptors (Ptger1, Ptger3 and Ptger4), indicating that cyclooxygenase is involved in periapical response to LPS. A signaling that favours bone resorption was observed because Tnfsf11 (RANKL), Vegfa, Ctsk, Mmp9, Cd36, Icam, Vcam1, Nfkb1 and Sox9 were upregulated in response to LPS. Indomethacin and celecoxib differentially modulated expression of osteoclastogenic and other bone metabolism genes: celecoxib downregulated Igf1r, Ctsk, Mmp9, Cd36, Icam1, Nfkb1, Smad3, Sox9, Csf3, Vcam1 and Itga3 whereas indomethacin inhibited Tgfbr1, Igf1r, Ctsk, Mmp9, Sox9, Cd36 and Icam1. Conclusions: We demonstrated that gene expression for COX-2 and PGE2 receptors was upregulated after LPS inoculation into the root canals. Additionally, early administration of indomethacin and celecoxib (NSAIDs) inhibited osteoclastogenic signaling. The relevance of the cyclooxygenase pathway in apical periodontitis was shown by a wide modulation in the expression of genes involved in both bone catabolism and anabolism.