O diagnóstico e tratamento precoce da mordida cruzada posterior esquelética ou atresia da maxila é extremamente importante e o uso de aparelhos disjuntores é o tratamento de escolha para estas maloclusões. A utilização de laser de baixa potência com a finalidade de estimular o reparo ósseo e diminuir a sensação dolorosa nesse tipo de tratamento vem sendo estudada e tem apresentado resultados promissores. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação osteoindutora do laser de baixa potência na sutura palatina mediana e os efeitos desta irradiação na sensação dolorosa em pacientes submetidos à expansão rápida da maxila (ERM). Como objetivo secundário, foi avaliado o espaço nos arcos dentários antes e após o procedimento de ERM. Participaram da pesquisa 34 indivíduos sendo 16 no Grupo Controle e 18 no Grupo Experimental. Foram solicitadas documentações ortodônticas onde confirmou-se que os indivíduos apresentavam atresia esquelética de maxila e o plano de tratamento consistiu na utilização do aparelho Disjuntor Hyrax. Os pacientes do Grupo Experimental foram submetidos a irradiações com Laser de Diodo (980nm, 0,3W) a cada 5 dias durante a fase ativa do tratamento e 8 aplicações semanais após sobrecorreção e estabilização do parafuso expansor (fase passiva do tratamento) em seis pontos distribuídos bilateralmente à sutura palatina mediana, com duração de 10 segundos em cada ponto. Nos pacientes do Grupo Controle as irradiações foram realizadas no modo Standby do aparelho para caracterizar o efeito placebo. Durante o tratamento, os pacientes de ambos os grupos foram submetidos a exames radiográficos oclusais digitais nos seguintes tempos: estabilização do parafuso, 1 mês, 2 meses, 3 meses e 6 meses, padronizados com posicionador e penetrômetro. Para comparação entre as radiografias foi utilizado o programa Image J. A influência do laser na sensação dolorosa entre os grupos foi avaliada por meio de Escala Visual de Dor. Após a remoção do disjuntor, nova documentação ortodôntica foi solicitada para comparação do espaço nos arcos dentários antes e após o procedimento segundo o método de Moyers. Concordâncias inter e intra-examinadores foram avaliados por meio de teste de correlação intraclasses. Para a análise estatística da formação óssea foi utilizado modelo generalizado misto considerando o indivíduo como fator aleatório seguido do pós-teste de Tukey. Para a análise da dor também foi utilizado modelo generalizado misto para dados ordinais repetidos. Toda as análises foram realizadas no programa estatístico SAS 9.3. Os resultados mostraram que não houve diferença estatística entre os grupos com relação as variáveis analisadas, exceto em relação a análise de espaço no arco superior. Pode-se concluir que a terapia com laser de baixa potência nos parâmetros utilizados não influenciou a regeneração óssea e a sensibilidade dolorosa e que procedimento de ERM promoveu ganho de espaço no arco superior. / The diagnosis and early treatment of skeletal posterior cross bite or maxillary atresia is extremely important, and the use of disjunction appliances is the treatment of choice for these malocclusions. The use of low-power laser with the purpose of stimulating bone repair and diminishing the painful sensation in this type of treatment is being studied and has shown promising results. The aim of this work is to evaluate the osteoinductive action of low power laser on median palatine suture, and the effects of this radiation in the painful sensation in patients undergoing rapid maxillary expansion (REM). As a secondary objective, the dental arches space, before and after the procedure of REM, will be assessed. A total of 34 individuals participated in the research, being 16 in the Control Group and 18 in the Experimental Group. Orthodontic documentation was requested and they did confirm that the individuals had skeletal maxillary atresia, and the treatment plan consisted in the use of Hyrax disjunction appliance. Patients in the Experimental Group underwent Diode Laser irradiation (980nm, 0.3W) every 5 days during the active phase of treatment, and 8 weekly applications after overcorrection and stabilization of the expander screw (passive phase of treatment) in six points distributed bilaterally to the median palatine suture, for 10 seconds on each point. In patients of the Control Group irradiation was held in the Standby mode of the device to characterize the placebo effect. During treatment, patients in both groups underwent digital occlusal x-ray examinations according to the following timetable: stabilization of screw, 1 month, 2 months, 3 months and 6 months, patterned with positioner and penetrometer. The Image J program was used to compare the x-rays. The influence of laser in painful sensation among the groups was evaluated through the Visual Scale of Pain. After removing the disjunction appliance, new orthodontic documentation was requested for comparison of dental arches space, before and after the procedure, according to Moyerss method. Inter and intra-examiners concordances were evaluated by means of intraclass correlation tests. The generalized mixed model was used, considering the individual as random factor followed by Tukeys post-test, for statistical analysis of bone formation. The mixed generalized model for ordinal repeated data was also used for the analysis of pain. All analyses were carried out in the statistical program SAS 9.3. The results showed that there was no statistical difference between the groups regarding the variables analyzed and that there was space gain in the upper arch. The paper concludes that the low-power laser therapy, in the parameters used, did not influence bone regeneration and the soreness; and that the REM procedure did promote space gain on the upper arch.

A cicatrização de um alvéolo após a extração dental é uma resposta reparadora. Após a exodontia, a cicatrização espontânea irá levar à perda do volume e do formato do rebordo original. A preservação alveolar envolve qualquer procedimento que limite os efeitos da reabsorção pós-extração. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso de um substituto ósseo xenogênico na preservação alveolar pós-extração dental comparado com a cicatrização espontânea em dentes anteriores da maxila com defeitos ósseos da parede vestibular maiores do que 50%. Foram tratados 13 pacientes com necessidade de exodontia de dente anterior da maxila com perda >50% da parede vestibular. Todas as exodontias foram realizadas sem retalho. Os pacientes foram alocados aleatoriamente em grupo teste: preservação alveolar com substituto ósseo (7 participantes) e grupo controle: cicatrização espontânea (6 participantes). O desfecho primário foi a alteração dimensional do rebordo alveolar calculada entre as imagens tomográficas de início (pós-exodontia) e depois de 4 meses da intervenção, na espessura 1mm abaixo da porção coronal da crista (HW-1). Os desfechos secundários foram as medidas vestibular e palatina, e os segmentos transversais HW-3 e HW-5. A medida HW-1 reduziu 51,21 % no grupo teste e 82,80% no grupo controle, com uma diferença intergrupos estatisticamente significante de 31,59%. Para as medidas transversais, houve redução estatisticamente significante tanto para HW-3 quanto para HW-5 entre os dois grupos. Em alvéolos com perda da parede vestibular maior que 50%, a utilização do substituto ósseo promoveu uma menor perda horizontal na ordem de 30%. / The healing process of post-extraction sockets is bone resorption. After tooth extraction, spontaneous healing will lead to loss of volume and shape of the original ridge. Alveolar ridge preservation involves any procedure that limits the effects of post-extraction resorption. The objective of this study was to evaluate the use of the xenogenic bone substitute in the post-extraction alveolar preservation compared to spontaneous healing in anterior maxilla teeth with vestibular wall defects greater than 50%. Thirteen patients with anterior maxillary tooth extraction with a > 50% buccal wall loss were treated. All the surgeries were made flapless. Patients were randomly assigned to a test group: alveolar preservation with bone substitute (7 participants); and control group: spontaneous healing (6 participants). The primary outcome was the dimensional alteration of the alveolar ridge calculated between the tomographic images at the beginning (post-extraction) and after 4 months of the intervention, at the thickness 1mm below the coronal portion of the crest (HW-1). Secondary outcomes were measures buccal and palatine, and HW-3 and HW-5 cross-sections. The HW-1 measure reduced 51.21% in the test group and 82.80% in the control group, with a statistically significant intergroup difference of 31.59%. For the other horizontal measurements, there was a statistically significant reduction for both HW-3 and HW-5 between the two groups. In sockets with buccal wall loss greater than 50%, the use of the bone substitute provided a 30% lower horizontal loss.

A utilização de implantes osseointegráveis como substituto dentário tornou-se amplamente adotada desde a instalação e relato de sucesso dos primeiros implantes em seres humanos. A cirurgia para instalação de implantes osseointegráveis pode ser realizada em dois estágios, aguardando-se o período de osseointegração para confecção da prótese de transição ou definitiva; ou por estágio único, conhecida como carga imediata ou função imediata. Ambas as técnicas necessitam da confecção de um alvéolo cirúrgico, para isto utiliza-se de brocas em aço inoxidável. Durante a perfuração do alvéolo promove-se o aumento da temperatura da broca devido à fricção, aquecendo o tecido ósseo adjacente e podendo provocar a Necrose Óssea Térmica. A queima pode acometer uma pequena parte cortical ou comprometer todo alvéolo cirúrgico. A proposição deste trabalho foi analisar microscopicamente a existência ou não da necrose óssea térmica provocada por brocas durante a confecção de alvéolos cirúrgicos para implantes osseointegráveis quanto: à comparação entre broca nova e broca com desgaste; a interferência da irrigação externa. Além disso, propõe-se demonstrar por achados microscópicos o comportamento tecidual e celular frente a essas variantes. Para o estudo foram utilizados cinco pedaços de costela bovina removidas um dia após a morte do animal. Para o estudo as variantes foram: brocas novas, brocas velhas, presença ou não de irrigação externa. Os corpos de prova foram divididos em 4 grupos (N=5), combinando-se todas as possibilidades de variância. Após as perfurações, seguindo-se o protocolo de dilatação progressiva (BRÅNEMARK, 1980), confeccionaram-se lâminas histológicas para análise em microscopia óptica de luz. Com a contagem das células (osteócitos normais e osteócitos com núcleo picnótico) e das lacunas (osteoplastos), quantificou-se a viabilidade óssea de acordo com a necrose óssea térmica provocada durante o aquecimento friccional. Após análise estatística (p≤0,05), verificou-se que as perfurações realizadas utilizando-se de irrigação externa 58,46% dos osteócitos apresentavam-se normais (viáveis), 30,15%, com lacunas vazias e 11,38% com os núcleos picnóticos. Já as perfurações confeccionadas por brocas desgastadas resultaram em 35,93% dos osteócitos normais, 16,18% com núcleos picnóticos e 47,89% de lacunas vazias. Correlacionando as variantes broca e irrigação, verifica-se a predominância de osteócitos normais como sinal de viabilidade óssea nos grupos: com irrigação e broca nova (66,10%) e com irrigação e brocas desgastadas (50,82%). Nos grupos onde os alvéolos foram realizados com brocas novas sem irrigação e de brocas desgastadas sem irrigação, observa-se a inviabilidade óssea pela predominância de osteócitos com núcleo picnótico e lacunas vazias, demonstrando a degeneração celular provocada pelo calor. Após o estudo, concluímos que a irrigação externa e a qualidade do corte das brocas são fundamentais e influenciam na manutenção da viabilidade óssea. Além disso, microscopicamente as células ósseas demonstram alterações morfológicas após o aquecimento friccional. / The use of osseointegrated implants as dental substitute became widely adopted since the installation of the first implant in human beings. The surgery for installation of osseointegrated implants can be carried through in two stages, waiting the period for osseointegration to do the definitive prosthesis or; in one stage, known as immediate loading or immediate function. Both the techniques need the confection of a surgical alveolus, for this are used stainless steel drills. During the alveolus perforation the friction increases the drill temperature which promotes the heating on adjacent bone tissue favoring the thermal osteonecrosis. The heating can commit a small cortical part or compromise all surgical alveolus. The aim of this study was to evaluate by microscopic analysis the existence of the thermal osteonecrosis or not, comparing new and old drills and, the interference of the external irrigation. For the present investigation five pieces (N=5) of bovine ribs had been removed one day after the death of the animal. The ribs were divided in 4 groups agreeing all the variance possibilities. After the perforations, following the protocol of gradual dilatation, we confectioned histological blades for analysis by light microscopy. We quantified the osseous viability by counting of the normal osteocytes, osteocytes with pyknotic nuclei and the empty lacunae. After statistical analysis (p≤0.05), we verified that the perforations done using external irrigation 58.46% of the osteocytes were presented normal (viable), 30.15% with empty lacunae and 11.38% with pyknotic nuclei. Moreover, the perforations confectioned with old drills had resulted in 35.93% of normal osteocytes, 16.18% of pyknotic nuclei and 47.89% of empty lacunae. Correlating the variants, drill and irrigation, we verified the predominance of normal osteocytes, as a signal of osseous viability, in the groups with irrigation/new drills (66.10%) and with irrigation/old drills (50.82%). In the groups, where the alveolus had been carried through with new drills without irrigation and old drills without irrigation, it was observed osseous unavailability due to the predominance of osteocytes with pyknotic nucleus and empty lacunae. Those facts demonstrate the cellular degeneration caused by the heat. In this research, we conclude that the external irrigation and the drills cutting power influence in maintenance of the osseous viability. Furthermore, microscopically the bone cells demonstrate morphologic alterations after the frictional heating.

A utilização de implantes osseointegráveis como substituto dentário tornou-se amplamente adotada desde a instalação e relato de sucesso dos primeiros implantes em seres humanos. A cirurgia para instalação de implantes osseointegráveis pode ser realizada em dois estágios, aguardando-se o período de osseointegração para confecção da prótese de transição ou definitiva; ou por estágio único, conhecida como carga imediata ou função imediata. Ambas as técnicas necessitam da confecção de um alvéolo cirúrgico, para isto utiliza-se de brocas em aço inoxidável. Durante a perfuração do alvéolo promove-se o aumento da temperatura da broca devido à fricção, aquecendo o tecido ósseo adjacente e podendo provocar a Necrose Óssea Térmica. A queima pode acometer uma pequena parte cortical ou comprometer todo alvéolo cirúrgico. A proposição deste trabalho foi analisar microscopicamente a existência ou não da necrose óssea térmica provocada por brocas durante a confecção de alvéolos cirúrgicos para implantes osseointegráveis quanto: à comparação entre broca nova e broca com desgaste; a interferência da irrigação externa. Além disso, propõe-se demonstrar por achados microscópicos o comportamento tecidual e celular frente a essas variantes. Para o estudo foram utilizados cinco pedaços de costela bovina removidas um dia após a morte do animal. Para o estudo as variantes foram: brocas novas, brocas velhas, presença ou não de irrigação externa. Os corpos de prova foram divididos em 4 grupos (N=5), combinando-se todas as possibilidades de variância. Após as perfurações, seguindo-se o protocolo de dilatação progressiva (BRÅNEMARK, 1980), confeccionaram-se lâminas histológicas para análise em microscopia óptica de luz. Com a contagem das células (osteócitos normais e osteócitos com núcleo picnótico) e das lacunas (osteoplastos), quantificou-se a viabilidade óssea de acordo com a necrose óssea térmica provocada durante o aquecimento friccional. Após análise estatística (p≤0,05), verificou-se que as perfurações realizadas utilizando-se de irrigação externa 58,46% dos osteócitos apresentavam-se normais (viáveis), 30,15%, com lacunas vazias e 11,38% com os núcleos picnóticos. Já as perfurações confeccionadas por brocas desgastadas resultaram em 35,93% dos osteócitos normais, 16,18% com núcleos picnóticos e 47,89% de lacunas vazias. Correlacionando as variantes broca e irrigação, verifica-se a predominância de osteócitos normais como sinal de viabilidade óssea nos grupos: com irrigação e broca nova (66,10%) e com irrigação e brocas desgastadas (50,82%). Nos grupos onde os alvéolos foram realizados com brocas novas sem irrigação e de brocas desgastadas sem irrigação, observa-se a inviabilidade óssea pela predominância de osteócitos com núcleo picnótico e lacunas vazias, demonstrando a degeneração celular provocada pelo calor. Após o estudo, concluímos que a irrigação externa e a qualidade do corte das brocas são fundamentais e influenciam na manutenção da viabilidade óssea. Além disso, microscopicamente as células ósseas demonstram alterações morfológicas após o aquecimento friccional. / The use of osseointegrated implants as dental substitute became widely adopted since the installation of the first implant in human beings. The surgery for installation of osseointegrated implants can be carried through in two stages, waiting the period for osseointegration to do the definitive prosthesis or; in one stage, known as immediate loading or immediate function. Both the techniques need the confection of a surgical alveolus, for this are used stainless steel drills. During the alveolus perforation the friction increases the drill temperature which promotes the heating on adjacent bone tissue favoring the thermal osteonecrosis. The heating can commit a small cortical part or compromise all surgical alveolus. The aim of this study was to evaluate by microscopic analysis the existence of the thermal osteonecrosis or not, comparing new and old drills and, the interference of the external irrigation. For the present investigation five pieces (N=5) of bovine ribs had been removed one day after the death of the animal. The ribs were divided in 4 groups agreeing all the variance possibilities. After the perforations, following the protocol of gradual dilatation, we confectioned histological blades for analysis by light microscopy. We quantified the osseous viability by counting of the normal osteocytes, osteocytes with pyknotic nuclei and the empty lacunae. After statistical analysis (p≤0.05), we verified that the perforations done using external irrigation 58.46% of the osteocytes were presented normal (viable), 30.15% with empty lacunae and 11.38% with pyknotic nuclei. Moreover, the perforations confectioned with old drills had resulted in 35.93% of normal osteocytes, 16.18% of pyknotic nuclei and 47.89% of empty lacunae. Correlating the variants, drill and irrigation, we verified the predominance of normal osteocytes, as a signal of osseous viability, in the groups with irrigation/new drills (66.10%) and with irrigation/old drills (50.82%). In the groups, where the alveolus had been carried through with new drills without irrigation and old drills without irrigation, it was observed osseous unavailability due to the predominance of osteocytes with pyknotic nucleus and empty lacunae. Those facts demonstrate the cellular degeneration caused by the heat. In this research, we conclude that the external irrigation and the drills cutting power influence in maintenance of the osseous viability. Furthermore, microscopically the bone cells demonstrate morphologic alterations after the frictional heating.

Durante a confecção do alvéolo, promove-se o aumento da temperatura da broca devido à fricção, aquecendo o tecido ósseo adjacente e seus componentes celulares, podendo provocar a Necrose Óssea Térmica. A necrose óssea térmica deteriora a porção orgânica do tecido ósseo (tanto matriz óssea como as células), bem como as células diferenciadas e indiferenciadas presentes na circulação sanguínea e medula óssea local. Alguns trabalhos demonstraram que o aquecimento ósseo acima de 47oC por 1 minuto provoca tal fenômeno. Atualmente existem variações na técnica de perfuração com objetivo de diminuir o grau de aquecimento e aumentar as taxas de sucesso dos tratamentos reabilitadores. Sabemos que nem todos os profissionais são cautelosos em utilizar materiais de qualidade e que mesmo os materiais com qualidade, após repetido uso, perdem a eficácia. Seria ideal que o implante osseointegrável gerenciasse a remoção destas áreas de necrose óssea térmica, independentemente da execução correta da técnica de perfuração e da qualidade das brocas. Com isso, garantiríamos que o tecido ósseo poderia se reparar ao redor dos implantes da melhor maneira possível. Neste trabalho avaliamos a eficácia de 3 modelos de implante com câmaras coletoras funcionais diferentes, em tecido ósseo de minipig. O implante com câmara coletora interna demonstrou-se 37,22% mais eficaz que o implante com câmaras externas e 3 arestas cortantes, quando os alvéolos eram confeccionados sem irrigação e com brocas desgastadas. O implante com câmaras coletoras externas e 4 arestas também demonstrou-se eficaz, porém manteve 83,75% das células viáveis enquanto que no grupo com câmaras internas este resultado foi de 91,39%. / The manufacture of the alveolus can increase the temperature of the drill due to friction heating the adjacent bone tissue and its cellular components, this phenomenon is known by thermal osteonecrosis. The thermal osteonecrosis deteriorates the organic portion of bone (bone matrix and cells), as well as undifferentiated and differentiated cells circulating in the blood and bone marrow. Some studies have demonstrated that bone heating above 47oC for 1 minute causes this phenomenon. Currently there are variations in drilling technique aiming to reduce the heating degree and increase the success rates of rehabilitation treatments. We know that not all professionals are cautious of using quality materials and even the materials with quality after repeated use, lose their effectiveness. Would be ideal that implants manages and removes these areas with thermal osteonecrosis, regardless of the technique of implementing the drilling and the quality of drills. With this, we ensure that bone tissue could possibly repair around implants in the best way. In this study we evaluated the efficacy of 3 implant models with different functional collecting chambers in minipigs bone tissue. The implant with internal collection chamber proved to be 37.22% more effective than the implant with external chambers and three sharp edges, when the alveolus were manufactured without irrigation and uncut drills. The implant with external collecting chambers and four sharp edges also showed an effective but 83.75% of the cells remained viable while in the group with internal chambers this result was 91.39%.

A utilização de osteoindutores como a proteína morfogenética óssea recombinante humana tipo 2 (rhBMP-2) em cirurgia oral e maxilofacial para reparação e regeneração óssea tem aumentado progressivamente. Porém, suas indicações ainda estão limitadas a preenchimento de cavidades e pequenas reconstruções. Este estudo teve como objetivo analisar e comparar, por meio da microtomografia computadorizada tridimensional (Micro-TC 3D) e histomorfometria, a arquitetura óssea, a taxa de osso neoformado e a taxa de biodegradação do -Tricálcio Fostato (-TCP), Fosfato de Cálcio Bifásico (BCP) e Osso Mineral Bovino (BBM), utilizados como carreadores adicionais à rhBMP-2/esponja de colágeno (ACS) em um modelo de regeneração óssea guiada (ROG) vertical em calvária de coelhos. Quatro cilindros de titânio foram fixados à calvária de 20 coelhos da raça Nova Zelândia. No Grupo 1 (n = 10), 3 cilindros foram aleatoriamente preenchidos com um dos materiais teste utilizados como carreadores e um cilindro foi preenchido com coágulo sanguíneo (CO). No Grupo 2 (n = 10), os cilindros foram aleatoriamente designados para os mesmos materiais e coágulo sanguíneo, com a adição da rhBMP-2/ACS. Após 14 semanas de reparação, as amostras foram coletadas e enviadas para a aquisição de imagens da Micro-TC e processamento histológico. De acordo com a análise histomorfométrica, a área óssea média para o Grupo 2 (com rhBMP-2) foi maior do que no Grupo 1 (sem rhBMP-2) para os materiais BCP e -TCP (p <0,001). Não houve diferença entre os grupos para BBM e CO (p> 0,05). Em relação às taxas de reabsorção, a área média dos materiais remanescentes no Grupo 2 foi menor do que no Grupo 1 para todos os materiais (p <0,001) e BBM e -TCP obtiveram a maior taxa de reabsorção nos dois grupos (BBM = -TCP > BCP). A análise da micro-TC revelou que no Grupo 2, BCP e -TCP apresentaram maior volume ósseo médio (BV) do que no Grupo 1 (p <0,05). Não houve diferença entre os grupos para os materiais BBM e CO (p> 0,05). O volume médio de materiais restantes (MV) para o Grupo 2 foi menor do que no Grupo 1 para BBM e -TCP (p <0,05), sem diferença significante entre os grupos para BCP (p = 0,848). A análise dos parâmetros Fator Padrão Trabecular (Tb.Pf) e Índice de Modelo Estrutural (SMI) mostrou no Grupo 2 valores negativos para BCP e -TCP, indicando melhor interconectividade e presença de arquitetura trabecular mais achatada e côncava, indicadores de melhor qualidade e resistência óssea. Pelos resultados apresentados concluiu-se que a utilização da rhBMP-2/ACS associada aos materiais carreadores BCP (Fosfato de Cálcio Bifásico) e -TCP (-Fosfato Tricálcio) aumentou significativamente a formação óssea neste modelo de ROG em calvária de coelhos além de acelerar a biodegradação dos materiais BBM (Osso Mineral Bovino) e -TCP (-Fosfato Tricálcio) neste modelo de ROG. / The use of osteoinductors as the human recombinant bone morphogenetic protein 2 type 2 (rhBMP-2) in oral and maxillofacial surgery for bone regeneration and repair has progressively increased. However, indications are still limited to filling of cavities and small reconstructions. However, its indications are still limited to filling of cavities and small reconstructions. This study aimed to analyze and compare, by means of three-dimensional microtomography (Micro-CT 3D) and histomorphometry, the bone architecture, the rate of newly formed bone and the biodegradation rate of beta tricalcium phosphate (-TCP), biphasic calcium phosphate (BCP), and mineral bovine bone mineral (BBM) used as additional carriers to rhBMP-2/absorbable collagen sponge (ACS) in a vertical guided bone regeneration model (GBR) in rabbit calvarium. Four titanium cylinders were fixed to the calvarium of 22 New Zealand rabbits. In Group 1 (n = 10), 3 cylinders were randomly filled with one of the test materials and 1 cylinder was filled with a blood clot (CL). In Group 2 (n = 10), the cylinders were randomly assigned to the same materials and blood clot, with the addition of rhBMP-2. After 14 weeks of healing the samples were collected and sent to 3D Micro-CT image acquisition and histological processing. According to histomorphometric analysis, the mean bone area in Group 2 (with rhBMP-2) was greater than in Group 1 (without rhBMP-2) to materials BCP and -TCP (p<0.001). There was no difference between groups to BBM and CL (p>0.05). Regarding the resorption rates, the mean area of remaining materials in Group 2 was lower than in Group 1 to all materials (p<0.001) and BBM and -TCP had the greater resorption rate in both groups (BBM= -TCP >BCP). The Micro-CT analysis revealed that in Group 2, BCP and -TCP had greater mean bone volume (BV) than in Group 1 (p<0.05). There was no difference between groups to materials BBM and CL (p>0.05). The mean volume of remaining materials (MV) in Group 2 was lower than in Group 1 to BBM and -TCP (p<0.05). There was no difference between groups to BC (p=0.848). The analysis of the parameters Trabecular Pattern Factor (Tb.Pf) and Structure Model Índex (SMI), in Group 2 showed negative values for BCP and -TCP, indicating better interconnectivity and presence of more plate-like and trabecular architecture more flattened and concave, indicators of better quality and bone strength. By presented results it was concluded that the use of rhBMP-2/ACS associated with the carriers materials biphasic calcium phosphate (BCP) and beta tricalcium phosphate (-TCP) used as additional carriers, significantly increased bone formation in addition to accelerate the resorption of the materials BO (bovine bone mineral) and -TCP in this guided bone regeneration model in rabbit calvaria.

O elevado número de cirurgias de enxertia óssea impulsiona o desenvolvimento de novos biomateriais de preenchimento. Materiais a base de hidroxiapatita sintética e tendão bovino mineralizado foram preparados para servirem de arcabouço para regeneração óssea. Este estudo teve como objetivo avaliar a osteocondutibilidade desses materiais, comparando-os ao Bio-Oss/Geistlich. Foram criados defeitos de tamanho crítico (circular / 8 mm) na calvária de ratos Wistar, preenchidos com os biomateriais e, após 30 dias, ocorreu o sacrifício, análise não invasiva por microtomografia computadorizada (micro-CT/ microtomógrafo SkyScan 100kV - 100\'mü\'A) com reconstituição de imagem em três dimensões (3D) e análise histológica convencional para avaliar a neoformação óssea e comparar os métodos. Os resultados da micro-CT mostraram que o Bio-Oss apresentou maior volume, densidade e porcentagem de tecido ósseo que os demais grupos. Nas imagens reconstituídas em 3D notou-se no grupo Bio-Oss as menores taxas de reabsorção, permanecendo em maior quantidade no interior do defeito aos trinta dias. No grupo da hidroxiapatita sintética notou-se uma intensa reabsorção do material e uma leve neoformação óssea nas margens do defeito, deixando-o com um contorno irregular. O grupo do tendão bovino mineralizado apresentou discretíssima neoformação óssea e o material foi totalmente reabsorvido. Já na avaliação da presença do material, de vasos sanguíneos e das células osteoblásticas no interior do defeito obtidos através da análise histológica, os grupos Bio-Oss e hidroxiapatita sintética obtiveram resultados semelhantes e maiores que o tendão bovino mineralizado. Constatou-se através da análise histológica que a hidroxiapatita sintética mostrou-se presente no interior do defeito exibindo propriedades osteocondutoras semelhantes a marca comercial Bio-Oss. Já o tendão bovino mineralizado não teve boa osteocondução, sendo contra-indicado na manutenção do espaço ósseo. Na comparação dos dois métodos, constatou-se que a micro-CT apresenta baixa especificidade, ou seja, não foi capaz de distinguir o tecido ósseo do Bio-Oss e alta sensibilidade, pois quantifica de uma forma muito precisa os valores com alta resolução. Já a análise histológica consegue distinguir com precisão os materiais e o tecido adjacente, porém não consegue quantificá-los de maneira fácil e precisa. Portanto, conclui-se que a hidroxiapatita sintética tem grande potencial de ser utilizada no preenchimento de defeitos ósseos, diferentemente do tendão bovino mineralizado. Quanto aos métodos de avaliação, eles são complementares e novos aprimoramentos devem ser feitos na técnica de micro-CT para melhorar sua capacidade de distinguir diferentes materiais. / Biodegradable bone grafts have been widely employed on bone regeneration. The purpose of this study was to evaluate the osteoconductive potential of hydroxyapatite, mineralized bovine tendon and Bio-Oss/Geistlich in a rat critical-size calvaria defect model through non-destructive three-dimensional (3D) micro-tomographic (\'mü\'CT) imaging and histological evaluation. Two experimental biomaterials were developed: synthetic hydroxyapatite (particles size < 0,2 mm) and mineralized bovine tendon. Bio-Oss/Geistlich was employed as a control group. A critical size defect (8 mm) was created in the skull of Wistar rats (weight 200 - 300 g) and treated with the biomaterials and one group was left untreated in the control group (n = 5). After 30 days, the animals were killed and the calvaria removed for \'mü\'CT and histological analysis. No adverse reactions were noted. No bone repair was observed in untreated surgical defects. The results of micro-CT showed that BioOss showed higher volume, density and percentage of bone tissue than the other groups. In the images reconstructed in 3-D was noted in the group Bio-Oss the lowest rates of resorption, staying in larger quantities within thirty days of the defect. In the group of synthetic hydroxyapatite noticed an intense resorption of the material and a slight bone formation at the margins of the defect, leaving him with an irregular contour. The bovine tendon mineralized group presented discreet bone formation and the material was completely resorbed. In the evaluation of the presence of the material, blood vessels and osteoblastic cells within the defect obtained by histological analysis, the groups Bio-Oss and synthetic hydroxyapatite showed similar results and larger than the mineralized bovine tendon. We verified by histological analysis that the synthetic hydroxyapatite is present within the defect displaying osteoconductive properties similar to trademark BioOss. Already the mineralized bovine tendon, again, did not have good osteoconduction and is contraindicated in maintaining the bone. When comparing the two methods observed that the micro-CT has low specificity, ie, was not able to distinguish the bone tissue to Bio-Oss and high sensitivity, as quantified in a very accurate values with high resolution. Already histological analysis can accurately distinguish materials and tissues, but can not quantify them easily and accurately. Therefore, we conclude that the synthetic hydroxyapatite has great potential to be used to fill bone defects, unlike mineralized bovine tendon. When comparing the methods, we found that still are complementary and new enhancements must be made in micro-CT technique to improve their ability to distinguish different materials.

Dental and orthopaedic implants are currently the solutions of choice for teeth and joint replacements with success rates continually improving, but they still have undesirable failure rates in patients who are compromised by disease or age, and who in many cases are the ones most in need. The success of titanium (Ti) implants depends on their ability to osseointegrate with the surrounding bone and this, in turn, is greatly dependent on the surface characteristics of the device. Advancements in surface analysis and surface modification techniques have improved the biological performance of metallic implants by mimicking the hierarchical structure of bone associated with regular bone remodeling. In this process, damaged bone is resorbed by osteoclasts, which produce resorption lacunae containing high microroughness generated after mineral dissolution under the ruffled border, as well as superimposed nanoscale features created by the collagen fibers left at the surface. Indeed, increasing Ti surface roughness at the micro and sub-microscale level has been shown to increase osteoblast differentiation in vitro, increase bone-to-implant contact in vivo, and accelerate healing times clinically. Recently, the clinical application of surface nanomodification of implants has been evaluated. Still, most clinically-available devices remain smooth at the nanoscale and fundamental questions remain to be elucidated about the effect of nanoroughness on the initial response of osteoblast lineage cells. Another property that could be used to control osteoblast development and the process of osseointegration is the electrical surface charge of implants. The presence of endogenous electrical signals in bone has been implicated in the processes of bone remodeling and repair. The existence of these native signals has prompted the use of external electrical stimulation to enhance bone growth in cases of fractures with delayed union or nonunion, with several in vitro and in vivo reports confirming its beneficial effects on bone formation. However, the use of electrical stimulation on Ti implants to enhance osseointegration is less understood, in part because of the lack of in vitro models that truly represent the in vivo environment. In addition, an aspect that has not been thoroughly examined is the electrical implication of implant corrosion and its effect on the surrounding tissue. Implants are exposed to extreme conditions in the body such as high pH during inflammation, and cyclic loads. These circumstances may lead to corrosion events that generate large electrochemical currents and potentials, and may cause abnormal cell and tissue responses that could be partly responsible for complications such as aseptic loosening of implants. Consequently, Ti implants with tailored surface characteristics such as nanotopography and electrical polarization, could promote bone healing and osseointegration to ensure successful outcomes for patients by mimicking the biological environment of bone without the use of systemic drugs. The objective of this thesis is to understand how surface nanostructural and electrical characteristics of Ti and Ti alloy surfaces may affect osteoblast lineage cell response in vitro for normal tissue regeneration and repair. Our central hypothesis is that combined micro/nanostructured surfaces, as well as direct stimulation of Ti surfaces with fixed direct current (DC) potentials, can enhance osteoblast differentiation.

Severe extremity trauma often involves significant damage to multiple tissue types, including bones, skeletal muscles, peripheral nerves, and blood vessels. Such injuries present unique challenges for reconstruction, and improving structural and functional outcomes of intervention remains a pressing, unmet clinical need. While tissue engineering/regenerative medicine (TE/RM) therapeutics offer promising potential to overcome the status quo limitations of surgical reconstruction, very few products have transitioned to clinical practice. Improving treatment options will likely require advancing our understanding of the biological interactions occurring in the repair of damaged tissues. Bone tissue is known to be innervated and highly vascularized, and both tissue types are involved in normal bone physiology. However, the degree to which these tissue relationships influence the repair of large, multi-tissue defects remains unknown. Accordingly, the goal of this thesis was to investigate tissue regeneration in two novel composite injury models. First, we characterized interactions in a composite bone and nerve injury model where a segmental bone defect was combined with a peripheral nerve gap. Our results indicated that although tissue regeneration was not impaired, the composite injury group experienced a marked functional deficit in the operated limb compared to single-tissue injury. Second, we developed a model of composite bone and vascular extremity trauma by combining a critically-sized segmental bone defect with surgically-induced hind limb ischemia to evaluate the effects on BMP-2-mediated bone repair. Interestingly, our results demonstrated a stimulatory effect of the recovery response to ischemia on bone regeneration. Finally, we investigated early vascular growth and gene expression as potential mechanisms coupling the response to ischemia with bone defect repair. Although the response to ischemia promoted robust vascular growth in the thigh, it did not directly augment vascularization at the site of bone regeneration. In addition, the stimulatory effects of ischemia on bone regeneration could not be explained by gene expression alone based on the genes and time points investigated. Taken together, this thesis presents pioneering work on a new thrust of TE/RM research – tissue regeneration in models of composite injury. This work has provided new insights on the complexity of composite tissue repair, specifically in regard to the relationship between vascular tissue growth and bone healing. Going forward, successful leverage of models of composite tissue injuries will provide valuable test beds for screening new technologies, advance the understanding of tissue repair biology, and ultimately, may produce new therapeutic interventions for limb salvage and reconstruction that improve outcomes for extremity trauma patients.

Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2008. / Additional advisors: Yogesh K. Vohra, Xu Feng, Jack E. Lemons, Timothy M. Wick. Description based on contents viewed July 8, 2009; title from PDF t.p. Includes bibliographical references.