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Eur Cell Mater ; 19: 30-40, 2010 Feb 22.
Artigo em Inglês | MEDLINE | ID: mdl-20178096

RESUMO

Bone formation and osseointegration of biomaterials are dependent on angiogenesis and vascularization. Angiogenic growth factors such as vascular endothelial growth factor (VEGF) were shown to promote biomaterial vascularization and enhance bone formation. However, high local concentrations of VEGF induce the formation of malformed, nonfunctional vessels. We hypothesized that a continuous delivery of low concentrations of VEGF from calcium phosphate ceramics may increase the efficacy of VEGF administration.VEGF was co-precipitated onto biphasic calcium phosphate (BCP) ceramics to achieve a sustained release of the growth factor. The co-precipitation efficacy and the release kinetics of the protein were investigated in vitro. For in vivo investigations BCP ceramics were implanted into critical size cranial defects in Balb/c mice. Angiogenesis and microvascularization were investigated over 28 days by means of intravital microscopy. The formation of new bone was determined histomorphometrically. Co-precipitation reduced the burst release of VEGF. Furthermore, a sustained, cell-mediated release of low concentrations of VEGF from BCP ceramics was mediated by resorbing osteoclasts. In vivo, sustained delivery of VEGF achieved by protein co-precipitation promoted biomaterial vascularization, osseointegration, and bone formation. Short-term release of VEGF following superficial adsorption resulted in a temporally restricted promotion of angiogenesis and did not enhance bone formation. The release kinetics of VEGF appears to be an important factor in the promotion of biomaterial vascularization and bone formation. Sustained release of VEGF increased the efficacy of VEGF delivery demonstrating that a prolonged bioavailability of low concentrations of VEGF is beneficial for bone regeneration.


Assuntos
Regeneração Óssea/efeitos dos fármacos , Fosfatos de Cálcio/química , Cerâmica/química , Neovascularização Fisiológica/efeitos dos fármacos , Osteogênese/efeitos dos fármacos , Fator A de Crescimento do Endotélio Vascular/farmacologia , Animais , Materiais Biocompatíveis , Vasos Sanguíneos/citologia , Vasos Sanguíneos/efeitos dos fármacos , Vasos Sanguíneos/metabolismo , Doenças Ósseas/terapia , Regeneração Óssea/fisiologia , Substitutos Ósseos/química , Substitutos Ósseos/farmacologia , Osso e Ossos/irrigação sanguínea , Osso e Ossos/efeitos dos fármacos , Osso e Ossos/cirurgia , Fosfatos de Cálcio/uso terapêutico , Células Cultivadas , Cerâmica/uso terapêutico , Relação Dose-Resposta a Droga , Esquema de Medicação , Implantes Experimentais , Bombas de Infusão Implantáveis/tendências , Masculino , Camundongos , Camundongos Endogâmicos BALB C , Neovascularização Fisiológica/fisiologia , Osseointegração/efeitos dos fármacos , Osteoclastos/efeitos dos fármacos , Osteoclastos/metabolismo , Osteogênese/fisiologia , Próteses e Implantes/tendências , Implantação de Prótese/métodos , Crânio/anatomia & histologia , Crânio/irrigação sanguínea , Crânio/cirurgia , Engenharia Tecidual , Alicerces Teciduais , Fator A de Crescimento do Endotélio Vascular/metabolismo
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