Resumo
The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.(AU)
O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.(AU)
Assuntos
Animais , Ratos , Durapatita , Magnésio , Regeneração Óssea , Materiais BiocompatíveisResumo
Abstract The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.
Resumo O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.
Resumo
RESUMO: As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-β) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico-β (TCP-β) e composições bifásicas HA/TCP-β nas proporções: 80/20, 20/80, 70/30 e 30/70. Foram utilizadas 08 ovelhas mestiças Texel, com 12 meses de idade e peso médio de 30 kg (±5 kg), nas quais foram produzidos três defeitos ósseos em cada tíbia, sendo que quatro desses defeitos foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos (autoenxerto), grupo controle. Os animais foram eutanasiados aos 03 meses após a implantação dos biomateriais. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação com o uso da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados encontrados mostram que os biomateriais granulados microporosos são formados por uma morfologia irregular com tamanho de grânulos entre 200 μm e 500μm, outra constatação foi microestrutura microporosa interconectada dos biomateriais. O resultado obtido da porosidade aberta mostrou que os biomateriais apresentam porosidade superior a 68%. A densidade teórica se apresentou semelhante entre os biomateriais granulados de fosfatos de cálcio e sugerem boa capacidade de neoformação óssea para todos os biomateriais, sendo que o bifásico 20/80 apresentou absorção do biomaterial e neoformação óssea mais rápida quando comparada com os outros biomateriais avaliados neste estudo.
ABSTRACT: Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- β) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate-β (β-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP-β in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used, in which were produced three bone defects in the tibia, four of these defects were filled with biomaterials, and two by bone fragments (autograft), as control group. The animals were euthanized at 03 months after implantation of biomaterials. After euthanasia, the tibias were collected for evaluation using the scanning electron microscopy technique (SEM). The results show that the microporous biomaterial granules are formed by an irregular morphology with grain size between 200 μm and 500μm, another finding was microporous interconnected microstructure of biomaterials. The result showed that the open porosity of the biomaterials exhibit porosity greater than 68%. The theoretical density was relatively similar between the granulates biomaterials of calcium phosphates and suggest good capacity of osteogenesis for all biomaterials, with the biphasic absorption of the biomaterial introduced 20/80 and more rapid bone formation when compared with other biomaterials evaluated in study.
Assuntos
Animais , Fosfatos de Cálcio/análise , Ovinos/metabolismo , Durapatita/análiseResumo
As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-β) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita...(AU)
Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- β) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate-β (β-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP-β in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used...(AU)
Assuntos
Animais , Fosfatos de Cálcio/análise , Ovinos/metabolismo , Durapatita/análiseResumo
ABSTRACT: Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- ) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate- (-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP- in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used, in which were produced three bone defects in the tibia, four of these defects were filled with biomaterials, and two by bone fragments (autograft), as control group. The animals were euthanized at 03 months after implantation of biomaterials. After euthanasia, the tibias were collected for evaluation using the scanning electron microscopy technique (SEM). The results show that the microporous biomaterial granules are formed by an irregular morphology with grain size between 200 m and 500m, another finding was microporous interconnected microstructure of biomaterials. The result showed that the open porosity of the biomaterials exhibit porosity greater than 68%. The theoretical density was relatively similar between the granulates biomaterials of calcium phosphates and suggest good capacity of osteogenesis for all biomaterials, with the biphasic absorption of the biomaterial introduced 20/80 and more rapid bone formation when compared with other biomaterials evaluated in study.
RESUMO: As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico- (TCP-) e composições bifásicas HA/TCP- nas proporções: 80/20, 20/80, 70/30 e 30/70. Foram utilizadas 08 ovelhas mestiças Texel, com 12 meses de idade e peso médio de 30 kg (±5 kg), nas quais foram produzidos três defeitos ósseos em cada tíbia, sendo que quatro desses defeitos foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos (autoenxerto), grupo controle. Os animais foram eutanasiados aos 03 meses após a implantação dos biomateriais. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação com o uso da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados encontrados mostram que os biomateriais granulados microporosos são formados por uma morfologia irregular com tamanho de grânulos entre 200 m e 500m, outra constatação foi microestrutura microporosa interconectada dos biomateriais. O resultado obtido da porosidade aberta mostrou que os biomateriais apresentam porosidade superior a 68%. A densidade teórica se apresentou semelhante entre os biomateriais granulados de fosfatos de cálcio e sugerem boa capacidade de neoformação óssea para todos os biomateriais, sendo que o bifásico 20/80 apresentou absorção do biomaterial e neoformação óssea mais rápida quando comparada com os outros biomateriais avaliados neste estudo.
Resumo
Objetivou-se avaliar, histologicamente e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), a evolução de defeitos críticos experimentais em rádio de coelhos preenchidos ou não com biocerâmica fosfocálcica nanoestruturada micromacro porosa em grânulos. Utilizaram-se 70 coelhos, Nova Zelândia, adultos jovens, machos, e realizou-se um defeito crítico nos rádios. Os membros constituíram os grupos: GI, biocerâmica lenta, GII, biocerâmica moderada e GIII, controle negativo. Após cada período experimental, os animais foram sacrificados, e os rádios coletados. As avaliações histológicas foram realizadas aos oito, 15, 30, 45, 60, 90 e 120 dias, e as análises de MEV aos 60, 90 e 120 dias. Histologicamente, observou-se processo de reparação óssea mais adiantado nos grupos GI e GII comparando-se ao GIII. Na MEV, constatou-se maior proporção de osso maduro e presença de ósteons secundários nos GI e GII, sendo mais evidente no GII, confirmando os achados histológicos. As cerâmicas promoveram preenchimento completo do defeito, enquanto no grupo controle houve preenchimento no centro do defeito, permanecendo espaços vazios nas laterais. Conclui-se que o emprego das biocerâmicas de absorção lenta e moderada favorece a regeneração óssea completa em defeitos críticos sendo indicadas como substituto ósseo. A maturação óssea ocorre mais precocemente quando se emprega a cerâmica de absorção moderada.(AU)
The objective was to evaluate, through histologic exam and by scanning electron microscopy (SEM), the evolution of experimental critical defects in radio or not filled with nano-structured calcium phosphate micro-macro porous bioceramic granules rabbits. We used 70 rabbits, New Zealand, young adults, males, there was a critical defect in radio. The members were the groups: GI, slow bioceramic, GII, GIII and bioceramic moderate, negative control. After each experimental period, the animals were sacrificed and the radios harvested. Histological evaluations were performed at eight, 15, 30, 45, 60, 90 and 120 days and SEM analyzes at 60, 90 and 120 days. Histologically there was bone healing process earlier in GI and GII compared to GIII. In SEM we observed a higher proportion of mature bone and presence of secondary osteons in GI and GII, being more evident in the GII, confirming the histological findings. Ceramic promoted complete filling of the defect, while the control group was filling in the center of the defect, with empty spaces remaining on the sides. In conclusion, the use of bioceramics, slow and moderate absorption favor complete bone regeneration in critical defects being indicated as a bone substitute. The maturation occurs earlier when employing the ceramic moderate absorption.(AU)
Assuntos
Animais , Coelhos , Materiais Biocompatíveis/análise , Fosfatos de Cálcio , Cerâmica , Hidroxiapatitas/análise , Microscopia Eletrônica de Varredura/veterinária , Rádio (Anatomia)/cirurgiaResumo
ABSTRACT The objective was to evaluate, through histologic exam and by scanning electron microscopy (SEM), the evolution of experimental critical defects in radio or not filled with nano-structured calcium phosphate micro-macro porous bioceramic granules rabbits. We used 70 rabbits, New Zealand, young adults, males, there was a critical defect in radio. The members were the groups: GI, slow bioceramic, GII, GIII and bioceramic moderate, negative control. After each experimental period, the animals were sacrificed and the radios harvested. Histological evaluations were performed at eight, 15, 30, 45, 60, 90 and 120 days and SEM analyzes at 60, 90 and 120 days. Histologically there was bone healing process earlier in GI and GII compared to GIII. In SEM we observed a higher proportion of mature bone and presence of secondary osteons in GI and GII, being more evident in the GII, confirming the histological findings. Ceramic promoted complete filling of the defect, while the control group was filling in the center of the defect, with empty spaces remaining on the sides. In conclusion, the use of bioceramics, slow and moderate absorption favor complete bone regeneration in critical defects being indicated as a bone substitute. The maturation occurs earlier when employing the ceramic moderate absorption.
RESUMO Objetivou-se avaliar, histologicamente e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), a evolução de defeitos críticos experimentais em rádio de coelhos preenchidos ou não com biocerâmica fosfocálcica nanoestruturada micromacro porosa em grânulos. Utilizaram-se 70 coelhos, Nova Zelândia, adultos jovens, machos, e realizou-se um defeito crítico nos rádios. Os membros constituíram os grupos: GI, biocerâmica lenta, GII, biocerâmica moderada e GIII, controle negativo. Após cada período experimental, os animais foram sacrificados, e os rádios coletados. As avaliações histológicas foram realizadas aos oito, 15, 30, 45, 60, 90 e 120 dias, e as análises de MEV aos 60, 90 e 120 dias. Histologicamente, observou-se processo de reparação óssea mais adiantado nos grupos GI e GII comparando-se ao GIII. Na MEV, constatou-se maior proporção de osso maduro e presença de ósteons secundários nos GI e GII, sendo mais evidente no GII, confirmando os achados histológicos. As cerâmicas promoveram preenchimento completo do defeito, enquanto no grupo controle houve preenchimento no centro do defeito, permanecendo espaços vazios nas laterais. Conclui-se que o emprego das biocerâmicas de absorção lenta e moderada favorece a regeneração óssea completa em defeitos críticos sendo indicadas como substituto ósseo. A maturação óssea ocorre mais precocemente quando se emprega a cerâmica de absorção moderada.
Resumo
Objetivou-se avaliar, histologicamente e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), a evolução de defeitos críticos experimentais em rádio de coelhos preenchidos ou não com biocerâmica fosfocálcica nanoestruturada micromacro porosa em grânulos. Utilizaram-se 70 coelhos, Nova Zelândia, adultos jovens, machos, e realizou-se um defeito crítico nos rádios. Os membros constituíram os grupos: GI, biocerâmica lenta, GII, biocerâmica moderada e GIII, controle negativo. Após cada período experimental, os animais foram sacrificados, e os rádios coletados. As avaliações histológicas foram realizadas aos oito, 15, 30, 45, 60, 90 e 120 dias, e as análises de MEV aos 60, 90 e 120 dias. Histologicamente, observou-se processo de reparação óssea mais adiantado nos grupos GI e GII comparando-se ao GIII. Na MEV, constatou-se maior proporção de osso maduro e presença de ósteons secundários nos GI e GII, sendo mais evidente no GII, confirmando os achados histológicos. As cerâmicas promoveram preenchimento completo do defeito, enquanto no grupo controle houve preenchimento no centro do defeito, permanecendo espaços vazios nas laterais. Conclui-se que o emprego das biocerâmicas de absorção lenta e moderada favorece a regeneração óssea completa em defeitos críticos sendo indicadas como substituto ósseo. A maturação óssea ocorre mais precocemente quando se emprega a cerâmica de absorção moderada.(AU)
The objective was to evaluate, through histologic exam and by scanning electron microscopy (SEM), the evolution of experimental critical defects in radio or not filled with nano-structured calcium phosphate micro-macro porous bioceramic granules rabbits. We used 70 rabbits, New Zealand, young adults, males, there was a critical defect in radio. The members were the groups: GI, slow bioceramic, GII, GIII and bioceramic moderate, negative control. After each experimental period, the animals were sacrificed and the radios harvested. Histological evaluations were performed at eight, 15, 30, 45, 60, 90 and 120 days and SEM analyzes at 60, 90 and 120 days. Histologically there was bone healing process earlier in GI and GII compared to GIII. In SEM we observed a higher proportion of mature bone and presence of secondary osteons in GI and GII, being more evident in the GII, confirming the histological findings. Ceramic promoted complete filling of the defect, while the control group was filling in the center of the defect, with empty spaces remaining on the sides. In conclusion, the use of bioceramics, slow and moderate absorption favor complete bone regeneration in critical defects being indicated as a bone substitute. The maturation occurs earlier when employing the ceramic moderate absorption.(AU)
Assuntos
Animais , Coelhos , Materiais Biocompatíveis/análise , Fosfatos de Cálcio , Cerâmica , Hidroxiapatitas/análise , Microscopia Eletrônica de Varredura/veterinária , Rádio (Anatomia)/cirurgiaResumo
Abstract The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.
Resumo O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.
Resumo
Falhas ósseas são comumente encontradas na medicina veterinária em diferentes enfermidades, principalmente por traumas em grandes animais. Frequentemente faz-se necessário auxiliar este reparo tecidual para melhor correção desta falha. Os biomateriais foram desenvolvidos para cumprir esta função. A fim de avaliar o comportamento celular perante estes substitutos ósseos, a realização de testes in vivo é fundamental. A partir da observação da unidade morfofuncional do tecido é possível avaliar a quantidade e a qualidade do tecido neoformado. Atualmente, em estudos ortopédicos, os ovinos são considerados animais de escolha como modelo experimental. Falhas ósseas foram realizadas experimentalmente em ovinos, onde foram implantados biomateriais à base de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Após 60 dias foi realizada biopsia no local do reparo tecidual e por meio da histomorfometria da matriz orgânica, da análise descritiva da microscopia de luz e da microscopia eletrônica de transmissão, o tecido neoformado foi avaliado e comparado. Na histomorfometria, não houve diferença significativa quanto à quantidade de tecido neorformado do grupo controle e do grupo com biomaterial, porém quando comparado ao osso pré-existente, retirado no momento da confecção da falha, a área de matriz óssea foi menor. Na descrição da microscopia de luz e em maiores detalhes na análise ultra estrutural, observou-se o biomaterial em contato íntimo com o tecido neoformado, sugerindo boa biocompatibilidade. Foi possível observar o padrão da reparação tecidual, onde o membro controle e o membro com biomaterial não diferiram quanto à arquitetura tecidual, porém nas amostras com o implante do biomaterial foi identificada a presença do mesmo. Todas estas informações sugerem que o biomaterial não prejudicou a regeneração óssea, apresentou boa biocompatibilidade e denota potencial para auxiliar na rotina ortopédica de grandes animais.(AU)
Bone defects are commonly found in veterinary medicine through different disease such as trauma, especially in large animals. Frequently it is necessary to assist this tissue repair for better regeneration. Biomaterials in general are designed to this function. In order to understand the bone cells in the presence of bone substitutes, tests in vivo are essential for these studies. The quantity and quality of new tissue formation can be assessed by observation of tissue morphofunctional unit. Currently, in orthopedic studies sheep are considerated animals of choice for experimental development. Bone defects were performed experimentally in sheep and were implanted chitosan, hydroxyapatite and collagen biomaterials. After 60 days, biopsy was performed at the site of tissue repair and the new tissue formation was described, evaluated and compared by organic matrix bone histomorphometry and electronic transmission microscopy. After hystomorfometry analysis there was no difference between control group and biomaterial group, but when compare with pre-existent tissue, the values are smaller. In descriptive analysis was observed intimate contact with biomaterial and new tissue formation suggesting biocompatibility. It observed the pattern of tissue repair in control group and biomaterial group did not differ in the architecture tissue. However, in the biomaterial group was identified presence of the biomaterial in the specimen. All these data suggest that the biomaterial did not impair bone regeneration, had good biocompatibility and potential to assistant in orthopedic routine of large animals.(AU)
Assuntos
Animais , Tíbia/transplante , Materiais Biocompatíveis/análise , Regeneração Óssea , Ovinos/cirurgia , Colágeno/uso terapêutico , Quitosana/uso terapêutico , Hidroxiapatitas/uso terapêuticoResumo
Falhas ósseas são comumente encontradas na medicina veterinária em diferentes enfermidades, principalmente por traumas em grandes animais. Frequentemente faz-se necessário auxiliar este reparo tecidual para melhor correção desta falha. Os biomateriais foram desenvolvidos para cumprir esta função. A fim de avaliar o comportamento celular perante estes substitutos ósseos, a realização de testes in vivo é fundamental. A partir da observação da unidade morfofuncional do tecido é possível avaliar a quantidade e a qualidade do tecido neoformado. Atualmente, em estudos ortopédicos, os ovinos são considerados animais de escolha como modelo experimental. Falhas ósseas foram realizadas experimentalmente em ovinos, onde foram implantados biomateriais à base de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Após 60 dias foi realizada biopsia no local do reparo tecidual e por meio da histomorfometria da matriz orgânica, da análise descritiva da microscopia de luz e da microscopia eletrônica de transmissão, o tecido neoformado foi avaliado e comparado. Na histomorfometria, não houve diferença significativa quanto à quantidade de tecido neorformado do grupo controle e do grupo com biomaterial, porém quando comparado ao osso pré-existente, retirado no momento da confecção da falha, a área de matriz óssea foi menor. Na descrição da microscopia de luz e em maiores detalhes na análise ultra estrutural, observou-se o biomaterial em contato íntimo com o tecido neoformado, sugerindo boa biocompatibilidade. Foi possível observar o padrão da reparação tecidual, onde o membro controle e o membro com biomaterial não diferiram quanto à arquitetura tecidual, porém nas amostras com o implante do biomaterial foi identificada a presença do mesmo. Todas estas informações sugerem que o biomaterial não prejudicou a regeneração óssea, apresentou boa biocompatibilidade e denota potencial para auxiliar na rotina ortopédica de grandes animais.(AU)
Bone defects are commonly found in veterinary medicine through different disease such as trauma, especially in large animals. Frequently it is necessary to assist this tissue repair for better regeneration. Biomaterials in general are designed to this function. In order to understand the bone cells in the presence of bone substitutes, tests in vivo are essential for these studies. The quantity and quality of new tissue formation can be assessed by observation of tissue morphofunctional unit. Currently, in orthopedic studies sheep are considerated animals of choice for experimental development. Bone defects were performed experimentally in sheep and were implanted chitosan, hydroxyapatite and collagen biomaterials. After 60 days, biopsy was performed at the site of tissue repair and the new tissue formation was described, evaluated and compared by organic matrix bone histomorphometry and electronic transmission microscopy. After hystomorfometry analysis there was no difference between control group and biomaterial group, but when compare with pre-existent tissue, the values are smaller. In descriptive analysis was observed intimate contact with biomaterial and new tissue formation suggesting biocompatibility. It observed the pattern of tissue repair in control group and biomaterial group did not differ in the architecture tissue. However, in the biomaterial group was identified presence of the biomaterial in the specimen. All these data suggest that the biomaterial did not impair bone regeneration, had good biocompatibility and potential to assistant in orthopedic routine of large animals.(AU)
Assuntos
Animais , Tíbia/transplante , Materiais Biocompatíveis/análise , Regeneração Óssea , Ovinos/cirurgia , Colágeno/uso terapêutico , Quitosana/uso terapêutico , Hidroxiapatitas/uso terapêuticoResumo
As lesões em membros de grandes animais são um desafio para médicos veterinários, uma vez que somente a osteossíntese não garante resultados satisfatórios. Muitos pesquisadores vêm se dedicando ao desenvolvimento e estudo de substitutos ósseos produzidos de materiais naturais, como quitosana, colágeno e hidroxiapatita, que auxiliam na regeneração óssea. Seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês foram submetidos a ostectomias unicorticais de sete milímetros de diâmetro na região proximal da superfície dorsomedial dos III/IV metacarpianos. Foi implantado compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico para avaliação da biocompatibilidade do material ao tecido ósseo ovino, e no membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido sem preenchimento, como controle. Após 60 dias do procedimento cirúrgico, realizou-se biópsia óssea na área de interface entre biomaterial/osso (membro com compósito) e tecido neoformado/osso (membro controle), para realização de avaliação histológica do material não descalcificado, por meio de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. Na análise histomorfométrica, mediante microscopia de luz, foi possível identificar maior porcentagem de tecido neoformado em membro controle, quando comparado ao membro com compósito (80% e 63,5%, respectivamente; P<0,05). Por meio da microscopia eletrônica de varredura, observou-se invasão da estrutura interna do compósito por tecido ósseo neoformado. Não houve formação de tecido cicatricial, reação de corpo estranho ou resposta inflamatória crônica nas amostras analisadas. Conclui-se que o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, quando implantado em tecido ósseo ovino, apresenta biocompatibilidade e perfil osteocondutor.(AU)
Fracture management poses a great challenge to large animal practitioners. Osteosynthesis alone is often insufficient to provide satisfactory outcomes in large animals; therefore, several research efforts have been made to investigate and develop bone substitutes capable of promoting bone regeneration. Chitosan-collagen-hydroxyapatite composites constitute a promising alternative given their similar composition to bone. Six Santa Inês ewes were submitted to the creation of experimental 7mm wide unicortical defects on the dorsomedial aspect of the proximal III/IV metacarpal bone diaphysis. Limbs were randomly selected for treatment with chitosan-collagen-hydroxyapatite composite or to serve as untreated controls. Biopsy fragments were collected from the bone/new bone or the bone/biomaterial interface (control and treated defects respectively) within 60 days of surgery; composite biocompatibility was assessed using light and scanning electron microscopy. Histomorphometric analysis under light microscopy revealed greater percentage of new bone tissue in control compared to treated defects (80% and 63.5% respectively; P<0.05). No scar tissue formation, foreign body or chronic inflammatory reactions were observed. Scanning electron microscopy revealed invasion of the composite by new bone tissue. The chitosan-collagen-hydroxyapatite composite studied is biocompatible with bone and shows osteoconductive properties in sheep.
Assuntos
Animais , Materiais Biocompatíveis/análise , Osso e Ossos , Substitutos Ósseos/análise , Ovinos , Regeneração Óssea , Quitosana/uso terapêutico , Colágeno/uso terapêutico , Hidroxiapatitas , Microscopia Eletrônica de Varredura/veterináriaResumo
As lesões em membros de grandes animais são um desafio para médicos veterinários, uma vez que somente a osteossíntese não garante resultados satisfatórios. Muitos pesquisadores vêm se dedicando ao desenvolvimento e estudo de substitutos ósseos produzidos de materiais naturais, como quitosana, colágeno e hidroxiapatita, que auxiliam na regeneração óssea. Seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês foram submetidos a ostectomias unicorticais de sete milímetros de diâmetro na região proximal da superfície dorsomedial dos III/IV metacarpianos. Foi implantado compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico para avaliação da biocompatibilidade do material ao tecido ósseo ovino, e no membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido sem preenchimento, como controle. Após 60 dias do procedimento cirúrgico, realizou-se biópsia óssea na área de interface entre biomaterial/osso (membro com compósito) e tecido neoformado/osso (membro controle), para realização de avaliação histológica do material não descalcificado, por meio de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. Na análise histomorfométrica, mediante microscopia de luz, foi possível identificar maior porcentagem de tecido neoformado em membro controle, quando comparado ao membro com compósito (80% e 63,5%, respectivamente; P<0,05). Por meio da microscopia eletrônica de varredura, observou-se invasão da estrutura interna do compósito por tecido ósseo neoformado. Não houve formação de tecido cicatricial, reação de corpo estranho ou resposta inflamatória crônica nas amostras analisadas. Conclui-se que o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, quando implantado em tecido ósseo ovino, apresenta biocompatibilidade e perfil osteocondutor.(AU)
Fracture management poses a great challenge to large animal practitioners. Osteosynthesis alone is often insufficient to provide satisfactory outcomes in large animals; therefore, several research efforts have been made to investigate and develop bone substitutes capable of promoting bone regeneration. Chitosan-collagen-hydroxyapatite composites constitute a promising alternative given their similar composition to bone. Six Santa Inês ewes were submitted to the creation of experimental 7mm wide unicortical defects on the dorsomedial aspect of the proximal III/IV metacarpal bone diaphysis. Limbs were randomly selected for treatment with chitosan-collagen-hydroxyapatite composite or to serve as untreated controls. Biopsy fragments were collected from the bone/new bone or the bone/biomaterial interface (control and treated defects respectively) within 60 days of surgery; composite biocompatibility was assessed using light and scanning electron microscopy. Histomorphometric analysis under light microscopy revealed greater percentage of new bone tissue in control compared to treated defects (80% and 63.5% respectively; P<0.05). No scar tissue formation, foreign body or chronic inflammatory reactions were observed. Scanning electron microscopy revealed invasion of the composite by new bone tissue. The chitosan-collagen-hydroxyapatite composite studied is biocompatible with bone and shows osteoconductive properties in sheep.(AU)
Assuntos
Animais , Ovinos , Materiais Biocompatíveis/análise , Osso e Ossos , Substitutos Ósseos/análise , Quitosana/uso terapêutico , Colágeno/uso terapêutico , Hidroxiapatitas , Microscopia Eletrônica de Varredura/veterinária , Regeneração ÓsseaResumo
O objetivo principal deste trabalho foi testar e avaliar compósitos de hidroxiapatita associada à nanopartículas magnéticas de ferrita de cobalto (CoFe2O4), como sistema de liberação do antibiótico ciprofloxacina, buscando a caracterização e utilização de um biomaterial, que promova liberação controlada de fármaco, para o tratamento da osteomielite seguida de uma regeneração óssea mais eficaz e em menor tempo. Foram utilizados compósitos preparados com hidroxiapatita comercial HAP-91®, fabricada na JHS Laboratório Químico, e hidroxiapatita sintetizada no Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LABSMAC) do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de Campina Grande, sintetizadas utilizando nanopartículas de CoFe2O4 com o fármaco ciprofloxacina na concentração de 10%. As características físico-químicas dos biomateriais foram analisadas por meio das microscopias eletrônicas de varredura e da difração de raio-x. A confirmação da eficácia do antibiótico em inibir o crescimento bacteriano da cepa utilizada na indução da osteomielite foi testada in vitro. Foram realizados testes de biocompatibilidade in vivo. Após a realização dos testes supracitados, quatro biomateriais foram selecionados para o tratamento de infecção óssea induzida experimentalmente. Para isso, foram utilizados 30 coelhos da raça Nova Zelândia, com aproximadamente 1 ano de idade e peso médio de 3,5 Kg, aleatoriamente distribuídos em cinco grupos com tamanho amostral igual a 6. Em todos os animais foi produzido um orifício córtico-medular na metáfise proximal do úmero para inoculo bacteriano de unidades formadoras de colônia (UFC) de Staphylococcus aureus (cepas isoladas de mastite caprina). Após 15 dias, da inoculação bacteriana, os grupos iniciaram os tratamentos, com o desbridamento e implantação óssea dos biomateriais em procedimento cirúrgico. Em um dos grupos nenhum tipo de biomaterial foi implantado, tendo sido usado como controle. Aos dias 42 após a implantação dos compósitos, foram feitas análises radiográficas das lesões e os animais foram eutanasiados por sobredose anestésica para a coleta de material para estudo histológico e tomografia microcomputadorizada. Os testes realizados com os biomateriais, mostraram que estes são biocompatíveis, degradáveis e eficazes como carreadores de drogas. O quadro de infecção óssea foi induzido com sucesso nos animais, porém os biomateriais não pareceram exercer papel curativo, sendo que ao final do experimento, muitos animais ainda apresentavam um quadro compatível com osteomielite crônica. Com relação à formação óssea, não se observou diferença estatística significativa entre a quantidade de osso formado no grupo controle e nos grupos tratados.
The main objective of this study was to test and evaluate hydroxyapatite composites associated with cobalt ferrite nanoparticles (CoFe2O4) as a release system for the antibiotic ciprofloxacin, seeking the characterization and use of a biomaterial, which promotes controlled drug delivery, for the treatment of osteomyelitis followed by more effective bone regeneration in less time. Composites prepared with commercial hydroxyapatite HAP-91®, manufactured at JHS Laboratório Químico, and hydroxyapatite synthesized at the Laboratory of Ceramic Materials Synthesis (LABSMAC) of the Science and Technology Center of the Federal University of Campina Grande, were used, synthesized using nanoparticles of CoFe2O4 with the drug ciprofloxacin in 10% concentration. The physical-chemical characteristics of biomaterials were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The confirmation of the antibiotic's efficacy in inhibiting bacterial growth of the strain used in osteomyelitis induction was tested in vitro. In vivo biocompatibility tests were performed. After the above tests, four biomaterials were selected for the treatment of experimentally induced bone infection. For that, 30 New Zealand rabbits with approximately 1 year of age and a mean weight of 3.5 kg, randomly distributed in five groups with sample size equal to 6, were used. In all animals, a cortico-medullary defect was produced in the proximal metaphysis of the humerus for bacterial inoculation of Staphylococcus aureus colony forming units (CFU) (isolated strains of goat mastitis). After 15 days of bacterial inoculation, the groups began treatment with debridement and bone implantation of biomaterials through a surgical procedure. In one of the groups no biomaterial was implanted and it was used as a control. On the 42nd day after the implantation of composites, radiographic analyses of the lesions were performed and the animals were euthanized by anesthetic overdose to collect material for histological study and micro computerized tomography. The tests performed with the biomaterials showed that they are biocompatible, degradable and effective as drug carriers. Bone infection was successfully induced in the animals, but the biomaterials did not seem to play a healing role, and at the end of the experiment, many animals still presented a condition compatible with chronic osteomyelitis. Moreover, no statistically significant difference was observed between the amount of bone formed in the control group and in the treated groups.
Resumo
A substituição de parte do tecido ósseo se faz necessária muitas vezes na rotina cirúrgica, seja em função de fraturas, neoplasias ósseas ou enfermidades ortopédicas que acarretem em perda óssea. Neste sentido, têm se buscado biomateriais capazes de promover esta substituição, evitando o uso de enxertos ou transplantes ósseos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteoregenerativa de biomateriais em diferentes composições, em tíbias de ovinos. Foram utilizadas oito ovelhas mestiças texel, com 12 meses de idade e peso médio de 28,5±7,4kg. Após adequada preparação anestésica e cirúrgica, foram produzidos três defeitos ósseos na diáfise das tíbias em sua face medial, totalizando seis defeitos de 6mm cada, sendo que quatro foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos retirados do próprio animal (autocontrole). Os materiais implantados foram: hidroxiapatita (HA), tricálcio fosfato- (TCP-), hidroxiapatita/tricálcio fosfato-b 60/40 (HA/TCP-b 60/40) e o nanocompósito hidroxiapatita/alumina a 5% (HA/Al2O3 a 5%). Os animais foram alocados em dois grupos: Grupo 60 (n=04), em que os animais foram eutanasiados após 60 dias da colocação dos implantes e Grupo 90 (n=04), em que a eutanásia ocorreu 90 dias após a colocação dos implantes. Foram realizadas radiografias nos períodos pré-operatório, imediatamente após o procedimento e aos 30, 60 e 90 dias de pós-operatório, a fim de excluir qualquer alteração prévia ou complicação pós-operatória, capaz de comprometer o estudo. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação macro e microscópica, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica. Os resultados encontrados mostraram uma boa capacidade de neoformação óssea e uma lenta absorção da HA. O TCP- foi rapidamente absorvido e apresentou boa capacidade osteoindutiva e osteocondutiva, sendo observada neoformação óssea no interior dos grânulos deste biomaterial. O composto bifásico HA/TCP- (60/40) apresentou o melhor resultado a longo prazo, devido ao melhor controle na solubilização e liberação dos íons cálcio e fosfatos para o meio biológico durante o processo de neoformação óssea. O biomaterial nanocompósito HA/Al2O3 a 5% não apresentou resultados promissores neste estudo, e sugerem-se novas pesquisas a fim de investigar melhor o potencial e aplicabilidade deste novo biomaterial. Conclui-se que a hidroxiapatita, o tricálcio fosfato- e a associação HA/TCP- (60/40) apresentam excelente capacidade de reparação óssea, podendo ser utilizados como substitutos ósseos, a associação HA/TCP- (60/40) é o melhor dentre os biomateriais estudados, pois apresenta velocidade de absorção intermediária em relação à HA e ao TCP- isolados, fornecendo ainda uma sustentação adequada ao tecido neoformado, o biomaterial HA/Al2O3 5% se mostrou incompatível, provocando reação de rejeição por parte do hospedeiro e com insignificante formação de tecido ósseo, sugerindo novas pesquisas acerca deste material.(AU)
Bone replacement is often required in veterinary clinics and hospitals routine, even because fractures, bone tumors or any orthopedic disease that entail in bone loss. In this sense, biomaterials capable of promoting this substitution, avoiding the use of bone grafts or transplants have been searched. The aim of this study was evaluated the osteoregenerative capacity of biomaterials in different compositions, implanted in sheep's tibia. Eight female, mongrel sheeps, 12 months old, weighting 28,5±7,4kg were obtained for this study. Three bone defects, 6mm each, in both tibias, a total of six bone defects, were produced, being four of them treated with four different types of biomaterials and two with autogenous bone grafts, as a control group. The biomaterials implanted were: hydroxyapatite (HA), beta-tricalcium phosphate (TCP-), hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate 60:40 (HA/TCP- 60:40) and the nanocomposite hydroxyapatite and alumina (HA/Al2O3 5%). The animals were allocated in two groups: Group 60 (n=04), in which the animals were euthanized sixty days after the implantation of the biomaterials and Group 90 (n=04), in which the animals were euthanized ninety days after the procedure. Were performed radiograph images on the preoperative period, immediate postoperative and at 30, 60 and 90 days of postoperative period, to excluded any previously disease or postoperative complications that could compromise this research. After euthanasia, the tibias were collected for macro and microscopic evaluation, which was accessed by scanning electron microscopy (SEM) and optic microscopy. The results suggest that HA, TCP- and HA/TCP- present a great osteoregenerative capacity. The last one seems to be better for a long-term outcome, due its best control in the solubilization and releasing of calcium and phosphates ions through the biological environment during bone formation. The nanocomposite HA/Al2O3 5% didn't show a good response on this study, and we suggest new researches to better evaluate the potential and applicability of this new biomaterial. We concluded that HA, TCP- and HA/TCP- 60:40 presented excellent capacity of bone repair, and could be used as bone substituts, the association HA/TCP- (60:40) is superior due his intermediary velocity of absortion comparing to HA and TCP- isolated, providing adequate supporting to the neoformed tissue, the HA/Al2O3 5% showed incompatibility, causing rejection reaction by the host and insignificant formation of bone tissue, suggesting further research on this material.(AU)
Assuntos
Animais , Feminino , Ovinos/lesões , Osseointegração/fisiologia , Materiais Biocompatíveis/uso terapêutico , Hidroxiapatitas/uso terapêutico , Fosfatos de Cálcio/administração & dosagem , Osteotomia/veterináriaResumo
VALENTE, L.G.S. Biomateriais micro e nanoestruturados com adição de células tronco mesenquimais aplicado por meio de um sistema guiado em calvária de coelhos Oryctolagus cuniculus para reconstrução do tecido ósseo. Tese (Doutorado em Ciência Animal Área: Cirurgia Veterinária) - Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de Pós- Graduação em Ciência Animal, Lages, 2020. A descoberta por novos materiais naturais ou sintéticos, que possam ser utilizados com segurança em reparos ósseos faz-se necessária, por ainda se tratar de um desafio para a ortopedia a resolução da casos complexos de fraturas com defeitos críticos. Os biomateriais nanoestruturados de fosfato de cálcio e os nanocompósitos com matriz de fosfatos de cálcio têm se destacado na área de biomateriais para reconstituição óssea pela sua semelhança química e cristalográfica com a apatita óssea do esqueleto humano, reforçando, assim, a sua importância na regeneração do tecido ósseo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o comportamento in vitro e in vivo, dos biomateriais granulados microporosos Bio-Oss® (controle), HA/TCP 60/40% e HA/ZrO2 95/5% e o efeito da associação destes com células-tronco mesenquimais, na indução da neoformação óssea. Os testes in vitro foram realizados para avaliar a citotoxicidade dos diferentes biomateriais em contato com células tronco mesenquimais de coelhos, através do corante azul de trypan a 0,4 % e através do teste colorimétrico MTT (3-(4,5-dimetiltiazol-2il) - 2,5-difenil brometo de tetrazolina). O estudo in vivo foi realizado, para avaliar a neoformação óssea, com animais alocados em dois grupos, compostos por 10 animais, cada (n=10). Cada coelho recebeu os três diferentes biomateriais separados em sistemas guiados, sendo que em um grupo foi adicionado aos grânulos células tronco mesenquimais e ao outro coágulo (grupo controle). No pós-cirúrgico a metade dos animais de cada grupo (n=5) forão eutanasiados com 60 dias e a outra metade do grupo (n=5) eutanasiados com 90 dias. Os resultados dos testes in vitro demonstraram que os biomateriais HA/TCP 60/40% e HA/ZrO2 95/5% não apresentam citotoxicidade em concentrações de até 50 mg/mL. Através dos resultados, in vivo, foi possível verificar a ausência de diferenças significativas, a um nível de significância de 5 %, para a neoformação de tecido ósseo, entre os biomateriais testados e o comercial Bio-Oss®, entre os grupos tratados com células tronco comerciais e o com coágulo e entre os grupos de 60 dias e 90 dias. Os achados deste estudo, demonstram que os compostos micronanoestruturados HA/TCP 60/40% e HA/ZrO2 95/5% constituem uma boa alternativa para serem utilizados na regeneração óssea.
VALENTE, L.G.S. Micro and nano-structured biomaterials with the addition of mesenchimal stem cells applied through a guided system in rabbit's calvary Oryctolagus cuniculus for bone tissue reconstruction. Thesis (Doctorate in Animal Science - Area: Veterinary Surgery) - State University of Santa Catarina. Graduate Program in Animal Science, Lages, 2020. The discovery of new natural or synthetic materials, which can be used safely in bone repairs is necessary, as it is still a challenge for orthopedics to resolve complex cases of fractures with critical defects. The nanostructured calcium phosphate biomaterials and the nanocomposites with calcium phosphate matrix have stood out in biomaterials for bone reconstruction due to their chemical and crystallographic similarity with the bone apatite of the human skeleton, thus reinforcing its importance in the regeneration of the human skeleton. bone tissue. The aim of the present work was to evaluate the in vitro and in vivo behavior of the microporous granulated biomaterials Bio-Oss® (control), HA / TCP 60/40% and HA / ZrO2 95/5% and the effect of their association with cells - mesenchymal trunk, in the induction of bone neoformation. In vitro tests were performed to assess the cytotoxicity of different biomaterials in contact with rabbit mesenchymal stem cells, using 0.4% trypan blue dye and through the MTT colorimetric test (3- (4,5-dimethylthiazole-2il)) - 2,5-diphenyl tetrazoline bromide). The in vivo study was carried out to assess bone neoformation, with animals allocated in two groups, composed of 10 animals, each (n = 10). Each rabbit received the three different biomaterials separated in guided systems, and in one group mesenchymal stem cells were added to the granules and the other clot (control group). In the post-surgical period, half of the animals in each group (n = 5) were euthanized at 60 days and the other half of the group (n = 5) were euthanized at 90 days. The results of in vitro tests showed that the biomaterials HA / TCP 60/40% and HA / ZrO2 95/5% do not present cytotoxicity in concentrations up to 50 mg / mL. Through the results, in vivo, it was possible to verify the absence of significant differences, at a significance level of 5%, for the new formation of bone tissue, between the tested biomaterials and the commercial Bio-Oss®, between the groups treated with cells commercial trunk and clotted trunk and between groups of 60 days and 90 days. The findings of this study demonstrate that the micro-structured compounds HA / TCP 60/40% and HA / ZrO2 95/5% are a good alternative to be used in bone regeneration.
Resumo
Foi avaliada a conveniência do emprego do cimento de alfa-fosfato tricálcico de dupla pega como implante para o preenchimento de cavidade anoftálmica de cães. Os animais foram provenientes do Serviço de Oftalmologia do Hos- pital Veterinário, da Universidade Estadual Paulista Câmpus de Jaboticabal e de uma clínica privada. O trabalho foi realizado em dois anos. A idade dos pacientes oscilou entre 2 a 11 anos e o peso de 9 a 50 kg. Os implantes variaram de 19 a 25 mm de diâmetro. O edema local foi observado em todos os animais durante o pós-operatório imediato. Das dez cirurgias realizadas em sete animais, em nove (90%) o resultado estético foi satisfatório, enquanto em um (10%) foi insatisfatório, devido a complicações que levaram à remoção do implante. A utilização do cimento de alfa-fosfato tri- cálcico de dupla pega no preenchimento de cavidade anoftálmica mostrou-se factível e é uma alternativa que possibilita boa aparência estética após a remoção do bulbo do olho.(AU)
The double-setting alpha-tricalcium phosphate bone cement was evaluated as an orbital implant for filling the ano- phthalmic cavity of dogs. The animals were from the Ophthalmology Unit of the Veterinary Hospital, Universidade Estadual Paulista Jaboticabal, and from a private veterinary clinic. The study was conducted during two years. The patients age ranged from 2-11 years old, and their weight from 9-50 kg. The implants ranged from 19 to 25 mm in diameter. Local edema was observed in all animals during the immediate postoperative period. Of the ten performed surgeries in seven animals, a satisfactory, aesthetic result was observed in nine (90%) while in one (10%) of them it was unsatisfactory due to complications that led to the implant removal. The use of the double-setting alpha-tricalcium phosphate bone cement to fill anophthalmic sockets is feasible and could be an alternative to improve the cosmetic appearance after eyeball removal.(AU)
Assuntos
Animais , Enucleação Ocular/veterinária , Oftalmologia , Edema , Estética , Olho/anatomia & histologiaResumo
A proposta deste estudo foi utilizar a tecnologia de impressoras 3D para obtenção de substitutos ósseos para reconstrução de falhas segmentares críticas em rádio de coelhos. Foramutilizados 60 coelhos da raça Nova Zelândia nos quais realizou-se ostectomia segmental de 1,5 cm no rádio direito. Os animais foram divididos em três grupos, onde o grupo controle (GI n= 20) foi submetido àostectomia e não recebeu nenhum tratamento. O grupo enxerto (GII n = 20) foi submetido à ostectomia e reconstrução da falha óssea por meio de enxerto autólogo proveniente da asa do ílio.Ogrupo implante (GIII n=20) foi submetido à reconstrução óssea pela implantação de próteses impressas por impressora 3D constituídas de ácido polilático (PLLA) ehidroxiapatita (HA). Os implantes foram preparados com base na imagem de tomografia computadorizada obtidas do membro do próprio animal. Os animais foram avaliados clinicamente nos momentos pós-operatório 7, 15, 30, 60 e 90 dias. Radiografias em duas projeções foram efetuadas nos dias 15, 30, 60 e 90 após a cirurgia, de acordo com os subgrupos T1, T2, T3 e T4, respectivamente. Ao final das avaliações radiográficas, os animais foram submetidos à eutanásia e o segmento ósseo de interesse encaminhado para análise histopatológica. Clinicamente, o grupo enxerto (grupo II) apresentou menor claudicação, edema, dor e complicações nas feridas cirúrgicas quando comparado aos grupos controle e grupo implante. Nas avaliações radiográficas a reação periosteal, formação de calo ósseo e ponte óssea também foram superiores no grupo II quando comparado aos outros grupos. No estudo histopatológico fibrose, osteogênese e condrogênese foi similar em todos os grupos. No entanto, a presença de congestão, hemorragia e inflamação foram maiores no grupo implante. Esses resultados sugerem que os implantes impressos apresentam boas propriedades biomecânicas que em estudos futuros podem ser associados às propriedades biológicas do enxerto ósseo criando-se um novo implante que apresente características osteocondutivas e osteogênicas, como por exemplo, a associação de PLLA, HA e células vivas.
The purposeofthisstudywasto use the 3D printingtechnologytoobtain a bonesubstitute for reconstructionofcritical segmental bonefailuresof 1.5cm in rabbits radio. The animalsweredividedinto 3 groups: Group I (n=20) orcontrolgroup, Group II (n=20) orgraftgroupandGroup III (n=20) orimplantgroup. Ongroup I, therabbitsweresubmittedtoostectomyreceivingno treatment. Ongroup II, thebonedefectwastreatedwithautologousgraftfromtheiliumcrest. Ongroup III,reconstructionoccurredusing athree-dimensional printedhydroxyapatiteandPoly-L-lacticacid(PLLA)implant. The implantswerepreparedusing 3D imagingbasedonthecomputedtomographyobtainedfromeach animal. Clinicalevaluationwereconductedpostoperativelyonday 7, 15, 30, 60 e 90. Radiographs in twoprojectionsweretakenondays 15, 30, 60 and 90 postoperative, accordingtothesubgroups T1, T2, T3 and T4, respectively.Afterradiographicevaluation, theanimalsweresubmittedtoeuthanasiaandthebonesegmentwasreferred for histopathologicalanalysis. Clinically, group II presentedlesslameness, edema, painandcomplicationsonthesurgicalwoundwhencomparedtothecontrolandimplantgroups. Onradiographicevaluation, periosteal reaction, bonecallusformationandbone bridge werealso superior in group II whencomparedtotheothersgroups.Histopathologicalstudyshowedthatfibrosis, osteogenesisandchondrogenesiswere similar in allgroups. However, thepresenceofcongestion, hemorrhageandinflammationwerehigher in theimplantgroup.Theseresultsindicatethatbiomechanicalcapacityoftheimplantandbiologicalpropertiesofthegraftboneshouldbeassociatedbycreating a new implantthatpresentsosteoconductiveandosteogeniccharacteristics, such as a bonesubstituteprintedusing PLLA andhydroxyapatiteenrichedwithliving cells.
Resumo
The present study aims to assess the effects of cigarette smoke inhalation and/or coffee consumption on bone formation and osseous integration of a dense hydroxyapatite (DHA) implant in rats. For this study, 20 male rats were divided into four groups (n = 5): CT (control) group, CE (coffee) group, CI (cigarette) group and CC (coffee + cigarette) group. During 16 weeks, animals in the CI group were exposed to cigarette smoke inhalation equivalent to 6 cigarettes per day; specimens in the CE group drank coffee as liquid diet; and rats in the CC group were submitted to both substances. In the 6th week a 5 mm slit in the parietal bone and a 4 mm slit in the tibia were performed on the left side: the former was left open while the latter received a DHA implant. As soon as surgeries were finished, the animals returned to their original protocols and after 10 weeks of exposure they were euthanised (ethically sacrificed) and the mentioned bones collected for histological processing. Data showed that exposure to cigarette smoke inhalation and coffee consumption did not interfere in weight gain and that solid and liquid diet consumption was satisfactory. Rats in the CC group showed a decrease in bone neoformation around the tibial DHA implant (31.8 ± 2.8) as well as in bone formation in the parietal slit (28.6 ± 2.2). On their own, cigarette smoke inhalation or coffee consumption also led to diminished bone neoformation around the implant and delayed the bone repair process in relation to the CT group. However, reduction in the bone repair process was accentuated with exposure to both cigarette smoke inhalation and coffee consumption in this study.(AU)
O presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do tabagismo e do consumo de café, isolada ou concomitantemente, sobre a formação óssea e a osseointegração de implantes hidroxiapatita densa. Foram utilizados 20 ratos machos, divididos em quatro grupos (n = 5): grupo CT (controle); grupo CA (café); grupo CI (cigarro), e grupo CC (cigarro + café). Durante 16 semanas, os animais do grupo CI foram expostos à fumaça de seis cigarros/dia; os animais do grupo CA consumiram café como dieta líquida, e os animais do grupo CC, ambas as substâncias. Após seis semanas de exposição, uma falha óssea de 5 mm foi produzida no osso parietal esquerdo e de 4 mm, na tíbia esquerda dos animais. A falha do parietal foi mantida aberta, enquanto na tíbia corpos cerâmicos de hidroxiapatita densa (HAD) foram implantados em cavidade produzida cirurgicamente. Após as cirurgias, os animais retornaram aos protocolos experimentais e, ao término de dez semanas, foram eutanasiados, sendo as tíbias e os parietais coletados para processamento histológico. A exposição à fumaça do cigarro e o consumo de café não interferiram no ganho de peso dos animais, e os consumos de dieta líquida e sólida foram satisfatórios entre os grupos. Os animais do grupo CC apresentaram menor volume de osso neoformado ao redor do implante de HAD na tíbia (31,8 ± 2,8) e menor osteogênese na falha produzida no osso parietal (28,6 ± 2,2). O café e o cigarro consumidos isoladamente provocam a diminuição do volume de osso ao redor do implante e o atraso no processo de reparação óssea. Observou-se que o consumo de café associado à exposição à fumaça do cigarro reduziu de forma acentuada o processo de reparação óssea, no presente estudo.(AU)
Assuntos
Animais , Ratos , Próteses e Implantes/efeitos adversos , Cafeína/efeitos adversos , Nicotina/efeitos adversos , Osteogênese , Durapatita , Osso e Ossos , Materiais BiocompatíveisResumo
The aim of this study was to modify canine coxofemoral prostheses and the clinical evaluation of the implantation. Fifteen canine hips and femora of cadavers were used in order to study the surface points of modification in prostheses and develop a perforation guide. Femoral stems and acetabular components were perforated and coated with biphasic calcium phosphate layer. Twelve young adult male mongrel dogs were implanted with coxofemoral prostheses. Six were operated upon and implanted with cemented canine modular hip prostheses, establishing the control group. The remaining six were implanted with a novel design of cementless porous tricalcic phosphate-hydroxyapatite coated hip prostheses. Clinical and orthopedic performance, complications, and thigh muscular hypotrophy were assessed up to the 120th post-operatory day. After 120 days, animals with cementless prostheses had similar clinical and orthopedic performance compared to the cemented group despite the increased pain thigh hypotrophy. Animals that underwent cementless hip prosthesis evidenced more pain, compared to animals with cemented hip prosthesis that required longer recuperation time. No luxations, two fractures and two isquiatic neurapraxies were identified in the course of the study. Using both the cemented and the bioactive coated cementless model were suitable to dogs, showing clinical satisfactory results. Osseointegration and biological fixation were observed in the animals with the modified cementless hip prosthesis.(AU)
O objetivo deste estudo foi modificar a prótese coxofemoral canina cimentada e avaliar os efeitos clínicos. Foram utilizadas 15 pelves e 15 fêmures de cadáveres de cães para modificações da haste, do componente acetabular e para a confecção de guia de perfuração. As hastes e componentes acetabulares foram perfurados e revestidos com uma camada de fosfato de cálcio bifásico. Doze cães machos, adultos jovens, sem raça definida, foram submetidos à cirurgia para o implante de prótese coxofemoral total. Seis cães receberam prótese modular cimentada, grupo controle, e seis, a prótese modificada não cimentada com revestimento de fosfato de cálcio bifásico. Foram avaliados a técnica de implantação, o desempenho clínico, o grau de hipotrofia muscular da coxa e as complicações durante 120 dias. Os animais com prótese não cimentada mostraram desempenho clínico similar aos animais com a prótese cimentada, porém mostraram maior hipotrofia muscular decorrente de dor e maior tempo de recuperação. Não foram observadas luxações. No entanto, duas fraturas e dois casos de neurapraxia isquiádica foram observados. A utilização de ambas as próteses coxofemorais, cimentada e não cimentada, com recobrimento bioativo são eficientes no cão, com resultados clínicos satisfatórios, mas a osteointegração e fixação biológica ocorreram na prótese com recobrimento de fosfato de cálcio bifásico, objetivo do tratamento que previne afrouxamento futuro.(AU)