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)

Avaliação da resistência mecânica à compressão axial de diferentes formulações de poliuretana de mamona com carbonato de cálcio e de quitosana com fosfato de cálcio / Biomechanical strengh evaluation of two different formulas of castor oil polyurethane with calcium carbonate and chitosan with calcium phosphate

As fraturas em equinos são responsáveis por grande prejuízo financeiro devido às dificuldades encontradas para instituir seu tratamento nessa espécie, principalmente em animais adultos. Entre as dificuldades técnicas no tratamento de fraturas em equinos estão a alta resistência óssea, que acarreta fraturas com grande transmissão de energia, e a escassez de materiais e técnicas de osteossíntese específicos para a espécie, gerando mau prognóstico em muitos casos. [...] O objetivo desse estudo foi avaliar as propriedades biomecânicas de dois biopolímeros a poliuretana de mamona com carbonato de cálcio e uma formulação de quitosana com fosfato de cálcio. Foram preparadas duas formulações diferentes de cada biopolímero, em corpos de prova cilíndricos de 12 mm de comprimento e 6 mm de diâmetro, sendo: poliuretana de mamona porosa e compacta, e quitosana com secagem a 38 e 60 graus Celsius. Essas formulações foram submetidas a ensaios compressivos nos momentos 3, 24, 48 e 72 horas após o preparo e avaliadas quanto sua resistência à compressão, deformação relativa e módulo de elasticidade. A poliuretana de mamona compacta apresentou o maior valor de resistência à compressão (45,805 N/mm2) após 48 horas. A fórmula de quitosana com secagem a 38oC apresentou a menor deformação relativa (3,952 %) após 72 horas de preparo e o maior valor de módulo de elasticidade encontrado foi na poliuretana de mamona compacta após 72 horas (1354,284 N/mm2). Sendo assim a poliuretana de mamona compacta apresenta maior resistência à compressão do que o osso esponjoso de terceiro metacarpiano equino e semelhante aos substitutos ósseos comerciais mais resistentes. A fórmula de quitosana 38oC apresentou valores similares aos observados no osso esponjoso equino. Podemos concluir com esses dados que a poliuretana de mamona compacta e a fórmula de quitosana 38oC apresentam características biomecânicas desejáveis nos materiais para enxerto ósseo

Equine fractures are responsible for great economic losses due to difficulties in establishing their treatment, mainly regarding adult animals. Among technical difficulties faced in the equine fractures treatment, there are high bone strenght, which results in high energy fractures and the lack of materials and specific osteosynthesis techniques for the specimen, resulting bad prognostic in many cases. [...] The target of this study was to evaluate biomechanic properties of two biopolymers, a castor oil polyurethane with calcium carbonate and a formulation of chitosan with calcium phosphate. Two different formulations of each biopolymer were prepared, in cilindric parts of 12mm lenght and 6mm diameter: porous and compact castor oil polyurethane, and chitosan drying at 38oC and 60oC. These formulations were submitted to compressed tests at 3, 24 and 72 hours after preparation and evaluated for compressive strenght, relative deformation and modulus of elasticity. The compact castor oil polyurethane presented greater compressive value (45,805 N/mm2) after 48 hours. Chitosan formulation drying at 38oC presented lower relative deformation (3,952%) 72 hours after prepared, and the highest value for modulus of elasticity found was compact castor oil polyurethane after 72 hours (1354,284 N/mm2). Thus, compact castor oil polyurethane presents higher compressive strenght than trabecular bone of the third equine metacarpal and similar to strenghter comercial bone grafts. The formulation chitosan 38oC presented similar values to those observed in equine trabecular bone. With these data, we can conclude that the compact castor oil polyurethane and the formulation of chitosan 38oC present desirable biomechanic characteristics in materials for bone grafts

Avaliação da resistência mecânica à compressão axial de diferentes formulações de poliuretana de mamona com carbonato de cálcio e de quitosana com fosfato de cálcio / Biomechanical strengh evaluation of two different formulas of castor oil polyurethane with calcium carbonate and chitosan with calcium phosphate

As fraturas em equinos são responsáveis por grande prejuízo financeiro devido às dificuldades encontradas para instituir seu tratamento nessa espécie, principalmente em animais adultos. Entre as dificuldades técnicas no tratamento de fraturas em equinos estão a alta resistência óssea, que acarreta fraturas com grande transmissão de energia, e a escassez de materiais e técnicas de osteossíntese específicos para a espécie, gerando mau prognóstico em muitos casos. [...] O objetivo desse estudo foi avaliar as propriedades biomecânicas de dois biopolímeros a poliuretana de mamona com carbonato de cálcio e uma formulação de quitosana com fosfato de cálcio. Foram preparadas duas formulações diferentes de cada biopolímero, em corpos de prova cilíndricos de 12 mm de comprimento e 6 mm de diâmetro, sendo: poliuretana de mamona porosa e compacta, e quitosana com secagem a 38 e 60 graus Celsius. Essas formulações foram submetidas a ensaios compressivos nos momentos 3, 24, 48 e 72 horas após o preparo e avaliadas quanto sua resistência à compressão, deformação relativa e módulo de elasticidade. A poliuretana de mamona compacta apresentou o maior valor de resistência à compressão (45,805 N/mm2) após 48 horas. A fórmula de quitosana com secagem a 38oC apresentou a menor deformação relativa (3,952 %) após 72 horas de preparo e o maior valor de módulo de elasticidade encontrado foi na poliuretana de mamona compacta após 72 horas (1354,284 N/mm2). Sendo assim a poliuretana de mamona compacta apresenta maior resistência à compressão do que o osso esponjoso de terceiro metacarpiano equino e semelhante aos substitutos ósseos comerciais mais resistentes. A fórmula de quitosana 38oC apresentou valores similares aos observados no osso esponjoso equino. Podemos concluir com esses dados que a poliuretana de mamona compacta e a fórmula de quitosana 38oC apresentam características biomecânicas desejáveis nos materiais para enxerto ósseo (AU)

Equine fractures are responsible for great economic losses due to difficulties in establishing their treatment, mainly regarding adult animals. Among technical difficulties faced in the equine fractures treatment, there are high bone strenght, which results in high energy fractures and the lack of materials and specific osteosynthesis techniques for the specimen, resulting bad prognostic in many cases. [...] The target of this study was to evaluate biomechanic properties of two biopolymers, a castor oil polyurethane with calcium carbonate and a formulation of chitosan with calcium phosphate. Two different formulations of each biopolymer were prepared, in cilindric parts of 12mm lenght and 6mm diameter: porous and compact castor oil polyurethane, and chitosan drying at 38oC and 60oC. These formulations were submitted to compressed tests at 3, 24 and 72 hours after preparation and evaluated for compressive strenght, relative deformation and modulus of elasticity. The compact castor oil polyurethane presented greater compressive value (45,805 N/mm2) after 48 hours. Chitosan formulation drying at 38oC presented lower relative deformation (3,952%) 72 hours after prepared, and the highest value for modulus of elasticity found was compact castor oil polyurethane after 72 hours (1354,284 N/mm2). Thus, compact castor oil polyurethane presents higher compressive strenght than trabecular bone of the third equine metacarpal and similar to strenghter comercial bone grafts. The formulation chitosan 38oC presented similar values to those observed in equine trabecular bone. With these data, we can conclude that the compact castor oil polyurethane and the formulation of chitosan 38oC present desirable biomechanic characteristics in materials for bone grafts (AU)