Nos equinos as fraturas geralmente são de alta energia provocando perda do tecido ósseo. Estas lesões do tecido ósseo ocorrem quando suas propriedades de resistência e rigidez são ultrapassadas. Devido a perda de tecido ósseo diversos métodos são utilizados para corrigir os defeitos ósseos, tanto em ortopedia humana, quanto na medicina veterinária, porém os resultados muitas vezes não são satisfatórios. O desenvolvimento de compostos a base colágeno, quitosana e hidroxiapatita deu-se devido a busca na melhora do comportamento mecânico e biológico dos enxertos. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento biomecânico do osso III/IV metacarpianos de ovinos após a implantação de compósito de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Foi utilizado seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês, os quais foram submetidos à ostectomias unicorticais de cinco milímetros de diâmetro na região média da superfície dorsal do III/IV metacarpianos. Posteriormente, através de sorteio, foi implantado o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico. No membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido como controle, não sendo preenchido com o compósito. Todos os animais foram submetidos à avaliação física diária. Após 180 dias da criação da falha, os ovinos foram eutanasiados com protocolo autorizado pela Comissão de Ética no Uso de Animais. Os ossos foram dissecados e armazenados á 20º C. Após o descongelamento completo, as amostras foram submetidas a ensaio de flexão em três pontos realizado em máquina universal de ensaios mecânicos KRATOS®, modelo KE3000MP, software: TRACOMP W95. Os ossos foram posicionados com sua superfície palmar (mais plana) apoiada sobre duas bases cônicas distantes 5 cm entre sí, de modo que a falha óssea ficasse posicionada à mesma distância entre as bases. A carga foi aplicada na superfície dorsal por um atuador cônico no ponto médio do osso, onde foram criadas as falhas ósseas, com velocidade de deslocamento de 5 milímetros por minuto até o momento da fratura do osso. Durante o ensaio mecânico o software gerou gráficos de força x deformação, de onde foram calculadas as seguintes propriedades biomecânicas: força máxima, rigidez, momento e deformação máxima. Através da análise estatística não houve diferença estatísticas na análise da rigidez, força máxima, momento e deformação máxima para ambos os grupos. Com estes resultados podemos concluir que o compósito de quitosana, hidroxiapatita e colágeno não interferiu na consolidação óssea de III/IV metacarpianos de ovinos após 180 dias da implantação. / In equines, the fractures are usually of high energy causing loss of bone tissue. These bone tissue injuries occur when its properties of strength and rigidity are outdated. Due to bone loss, various methods are used to correct the bone defects, both in human and in orthopedic veterinary medicine, but the results often are not satisfactory. The development of chitosan, collagen and hydroxyapatite composite came about due to search the improvement of the mechanical behaviour and biological grafts. The objective of this study was to evaluate the biomechanical behavior of the III/IV metacarpal bone of sheep after the implantation of chitosan, collagen and hydroxyapatite composite. Six healthy female sheep Santa Inês breed were submitted to bilateral unicortical ostectomy (five mm/diameter) on the dorsal aspect of the III/IV metacarpal bone. One front limb was randomly selected for composite implatation. At the contralateral limb was reproduced the same technique, but was kept as control, and are not filled with composite. The animals were submitted to daily physical examination during 180-day follow-up period. After 180 days of failure creation, the animals were euthanized with protocol approved by the Animal Ethics Committee. The bones were dissected and stored at -20º C. After complete thawing, samples were subjected to bending test on three points held in universal testing machine mechanics KRATOS®, model KE3000MP, software: TRACOMP-W95. The bones were positioned with its palmar surface (flatter) supported on two tapered bases 5 cm distant from each other, so that the bone gap was positioned at the same distance between the bases. Load was applied on the dorsal surface by a tapered actuator at the midpoint of the bone, where bone defects were set up, with a speed of displacement of 5 mm per minute until the time of bone fracture. During the mechanical test the software generated graphs of force x deformation, where the following biomechanical properties were calculated: maximum strength, rigidity, moment and maximum deformation. Through statistical analysis, there was no difference in the analysis of statistics, maximum strength, rigidity and maximum deformation for both groups. With the results of this research, it can be concluded that the composite did not interfere in biomechanical characteristics of the metacarpal III/IV bone after 180 days of deployment

Despite the successful clinical application of titanium (Ti) as a biomaterial, the exact cellular and molecular mechanisms responsible for Ti osseointegration remain unclear. Indeed, specific knowledge still lacks on what elements are present at biomaterial/host interface and how these factors can trigger inflammatory pathways involved in the subsequent osseointegration process. In this context, we hypothesize that the surgical trauma inherent to the biomaterial grafting results in the release of DAMPs (damage-associated molecular patterns), endogenous proteins that act as triggers of immune inflammatory response upon cellular/tissue stress and/or damage. HMGB1 comprises the prototypic DAMP, which triggers host response via its cognate receptor RAGE, present at leucocytes and somatic cells surfaces. In this context, the aim of this thesis is to study the influence of DAMPs on the biomaterial/host interface and its role in mediating a constructive inflammatory process along tissue repair and osseointegration outcome. Methods and Results: In the article 1, we first characterized an oral osseointegration model in C57Bl/6 mice. This model of oral osseointegration was performed by using Ti screws (6AL-4V, Ø0.6mm, length of 1.5 mm) implanted in the edentulous alveolar crest of mice maxilla. The peri-implant sites were evaluated by microCT, as well histological and molecular assessments. In the article 2, we confirm the presence of DAMPs (HMGB1, HSP60, HSP70, S100A, Byglican, and Fibronectin) at Ti/host interface, analyzing Ti discs (6AL-4V, Ø6mm, 2mm of thick) implanted in the subcutaneous tissue of C57Bl/6 mice. Subsequently, the impact of HMGB1 and RAGE on the tissue repair around Ti discs was investigated by using HMGB1 (GZA 200mg/Kg) or RAGE (RAP, 4m/Kg/day) pharmacological inhibitors. The HMGB1/RAGE axis actively influences the inflammatory response post biomaterial implantation and the blocking of both molecules can negatively affect the subcutaneous tissue repair surrounding Ti disc in mice. In the article 3, Ti screws were implanted in the maxillary edentulous alveolar crest of C57Bl/6 mice, treated or untreated with GZA and RAP and the osseointegration process was evaluated by microscopic and molecular analysis (such as characterized in the article 1). The failure of osseointegration process was observed in mice treated with RAP or GZA, which present a disruption of the inflammatory process followed by foreign body reaction. In conclusion, HMGB1 and RAGE actively influence the tissue repair and osseointegration process in response to Ti-devices grafting, influencing the genesis and regulation of inflammatory immune response, which include the modulation of macrophages polarization state, MSC migration and differentiation in bone cells and consequent bone deposition. / Apesar do sucesso clínico do Titânio (Ti) como biomaterial, os exatos mecanismos celulares e moleculares que levam à sua osseointegração permanecem incertos. De fato, ainda há uma lacuna de conhecimento sobre quais elementos estão presentes na interface hospedeiro/biomaterial e como esses fatores poder deflagrar as vias inflamatórias envolvidas no subseqüente processo de osseointegração. Neste contexto, sugere-se que o trauma cirúrgico inerente à implantação do biomaterial resulta na liberação de DAMPs (do inglês damage-associated molecular patterns), os quais são proteínas endógenas que agem como ativadoras da resposta imune/inflamatória sob um estresse ou dano celular e tecidual. HMGB1 constitui um DAMP prototípico, o qual ativa a resposta do hospedeiro via seu receptor cognato RAGE, que por sua vez está presente na superfície de leucócitos e células somáticas. Neste contexto, o objetivo da presente tese é estudar a influencia de DAMPs na interface hospedeiro/biomaterial e seu papel na modulação de um processo inflamatório construtivo ao longo do reparo tecidual e da osseointegração. Material e Métodos: No artigo 1, caracterizou-se um modelo de osseointegração oral em camundongos C57Bl/6 . Tal modelo foi desenvolvido utilizando parafusos de Ti (6AL-4V, Ø0,6mm, 1.5 de comprimento) implantados no rebordo alveolar edentulo da maxila de camundongos, cujos tecidos peri-implatares foram avaliados por meio de microCT, bem como análises histológicas e moleculares. No artigo 2, inicialmente confirmou-se a presença de DAMPs (HMGB1, HSP60, HSP70, S100A, Biglicana e Fibronectina) na interface Ti/hospedeiro, analisando amostras com discos de Ti (6AL-4V, Ø6mm x 2mm de espessura) implantados no tecido subcutâneo de camundongos C57Bl/6. Posteriormente, o impacto de HMGB1 e RAGE no reparo tecidual ao redor dos discos de Ti foi analisado por meio de uso de inibidores farmacológicos de HMGB1 (GZA 200mg/Kg/dia) e RAGE (RAP, 4m/Kg/dia). O eixo HMGB1/RAGE influencia ativamente a resposta inflamatória pós implantação do biomaterial, e o bloqueio de ambas as moléculas pode afetar negativamente o reparo tecidual subcutâneo ao redor de discos de Ti em camundongos. No artigo 3, parafuso de Ti foram implantados no rebordo edentulo da maxila de camundongos C57Bl/6, tratados e não tratados com GZA e RAP; e o processo de osseointegração foi avaliado por meio de análises microscópicas e moleculares (tal como caracterizado no artigo 1). A falha da osseointegração foi observada em camundongos tratados com RAP ou GZA, os quais apresentaram alterações importantes no processo inflamatório seguidas por uma reação de corpo estranho nos perídos mais tardios. Em suma, conclui-se que HMGB1 e RAGE influenciam ativamente o processo de reparo tecidual e de osseointegração frente à implantação de dispositivos de Ti, influenciando a geração e a regulação da resposta imune inflamatória, a qual inclui a modulação da polarização de macrófagos, a migração de MSCs e a diferenciação de células ósseas para subsequente deposição óssea.

Na ortopedia humana e veterinária é frequente a necessidade de reparação óssea após grandes traumas e fraturas, sendo indispensável o uso de implantes para correção estética e funcional dos membros. Os materiais de origem biológica, conhecidos como biomateriais, estão sendo usados principalmente na confecção de próteses e órteses. A utilização de ferramentas não invasivas e com menor ônus no pós-operatório de cirurgias ortopédicas está em grande avanço, e a utilização do Power Doppler na visualização de neovascularização auxilia na previsão de regeneração, assim como as variações térmicas verificadas pela termografia auxiliam na previsão de não-união, ou processo inflamatório exacerbado. Falhas ósseas foram realizadas nas tíbias de ovinos e preenchidas com biomaterial à base de quitosana, colágeno e hidroxiapatita, sendo que um membro foi considerado controle e outro membro tratado segundo estudo randomizado. Foram realizadas avaliações termográficas e por ultrassonografia Power Doppler em todos os animais do estudo, semanalmente, por 56 dias do período pós-operatório. Não houve diferenças significativas com relação à temperatura mínima, máxima e média entre os grupos com biomaterial e controle nas imagens termográficas. Houve variações estatísticas com relação ao tempo dentro de ambos os grupos. Com relação à presença de vasos na ultrassonografia Power Doppler não houve diferenças estatísticas entre os grupos, exceto no dia 21 (p = 0,031). O Power Doppler foi realizado com duas configurações PRF 1 (1,4 kHz) e PRF 2 (6, 7 kHz). Houve diferença significativa entre os grupos com biomaterial e controle na PRF 1 nos dias 21 (p = 0,016) e 28 (p = 0,031), onde o grupo controle apresentou maior número de vasos nos dois momentos. Não houve diferença estatisticamente significativa com relação à mesma avaliação com a PRF 2. Na observação cruzada entre presença de vasos e temperatura houve diferença significativa no dia 21 dos membros com biomaterial, para a temperatura mínima (p = 0,049), máxima (p = 0,056) e média (p = 0,052), onde nos membros que não apresentaram vasos esta mostrou-se maior quando comparada aos que possuíam neovascularização, o que não ocorreu no caso dos membros controles. Dentro das possibilidades de avaliação que os exames de imagem fornecem, a termografia e a ultrassonografia Power Doppler mostraram-se ferramentas não invasivas de avaliação pós-operatória de processo inflamatório e neovascularização, e não houve indícios de complicações relacionadas ao biomaterial / Trauma and large fractures frequently need repair in human and veterinary medicine, and bone implants are imperative for esthetics and functional limb correction. Biological material, known as biomaterials has been used in the manufacture of prostheses and orthoses. Non-invasive methods with lower burden for the orthopedic postoperative period are in great advance, and Power Doppler for neovascularization evaluation aid in regeneration forecast, such as thermal variations visualized with thermography supports non-union or inflammation exacerbation. Bone defects was performed in both ovine tibia and it was filled with chitosan, collagen and hydroxyapatite biomaterial. One limb was filled with the biomaterial and the other one was left as control following randomized study. Thermographic and Power Doppler ultrasonography assessment was performed in all animals, weekly, for 56 postoperative days. There was no difference in minimum, maximum and average temperature between the biomaterial and control groups in the thermographic evaluation. Statistical variations were visualized according to the time in both groups. Neovascularization evaluated by Power Doppler showed no statistic variation between groups, except at 21 postoperative days (p = 0,031). Two Power Doppler PRF configuration was performed PRF 1 (1,4 kHz) e PRF 2 (6, 7 kHz). Significant difference among biomaterial and control groups was noted with PRF 1 at the 21 (p = 0,016) and 28 (p = 0,031) postoperative days, in which the control group demonstrated higher number of vessels, in both moments. No statistical differences were founded in the same evaluation with PRF 2. In crossing information (neovascularization presence and temperature) at the 21 day, the biomaterial group presented higher minimum (p = 0,049), maximum (p = 0,056) and average (p =0,052) in the without vessels limbs. This was not visualized in the control group. Within the imaging evaluation possibilities, thermography and Power Doppler ultrasonography presented noninvasive potential for the postoperative period inflammatory and neovascularization evaluation and there was no evidence of biomaterial related complications

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Conclusao.pdf: 66751 bytes, checksum: b8fe8765ab091c9a13b09ee742e99a17 (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / Calcium phosphate ceramics have been intensely investigated as bone implant material, amongst them hydroxyapatite (HAP) outstands, which has been widely used in medicine and dentistry for presenting excellent biocompatibility. Due to its chemical similarity to the bone mineral phase, it establishes chemical liaisons with the host tissue, helps in the bone growth and allows cell proliferation. However, its use is limited for presenting poor mechanical resistance. Alternatives to overcome such limitations consist of changing the synthesis route or the composite material preparation. Recently, the hydroxyapatite synthesis in the presence of collagen has been explored, however due to problems related to cost, availability and commercial origin; the collagen was substituted by commercial gelatin in this experiment. Four processing routes, involving the precipitation method were evaluated: hydroxyapatite, with, and without gelatin, powder drying process in oven and through liofilization. X-ray fluorescence results indicate that the Ca/P molar ratio of obtained materials is lower than 1,67; IR analyses suggest the formation of calcium deficient carbonated apatite from the samples without thermal treatment and for the ones thermally treated up to 700ºC. DRX analysis confirms the biphasic ceramic formation, in the presence of β-TCP as a secondary phase, after sintering at 1200ºC. The ratio between TCP/HAP phases of samples thermally treated at 1200ºC increased with the decrease of precursor powder Ca/P molar ratio. Results of diffractograms refinement through the Rietveld Method indicated that samples synthesized in the presence of gelatin presented the lowest β-TCP percentage after sintering at 1200ºC. Particle size distribution analysis indicated that the gelatin presence led to formation of clusters of smaller average diameter. It is believed that its presence be related to changes in the nucleation process and grain growth. For mechanical evaluation, samples were prepared through uniaxial pressing followed by cold isostatic with 200MPa compaction pressure and sintered at 1200ºC for two hours in oxidant atmosphere. It was observed that the presence of gelatin enhanced densification and resulted in higher hardness for the compacts. The facture surface microstructure revealed lower porosity for samples synthesized in the presence of gelatin compared to conventional samples and for the liofilized samples compared to the ones dried in oven. Regarding resistance to bending, values obtained are comparable to the cortical bone, being the highest value obtained from the conventional liofilized hydroxyapatite sample. / Cerâmicas de fosfato de cálcio têm sido intensamente investigadas como material para implantes ósseos. Dentre elas destaca-se principalmente a hidroxiapatita (HAP), amplamente usada nas áreas médica e odontológica por apresentar excelente biocompatibilidade. Devido à similaridade química com a fase mineral do osso, estabelece ligações químicas com o tecido hospedeiro, favorece o crescimento ósseo e permite a proliferação de células. Entretanto, sua utilização é limitada, por apresentar baixa resistência mecânica. As alternativas para superar tal limitação consistem em modificar as rotas de síntese ou a preparação de materiais compósitos. Recentemente, a síntese de hidroxiapatita em presença de colágeno tem se destacado, porém, devido a problemas associados ao custo, disponibilidade e procedência comercial, substituiu-se neste trabalho o colágeno por gelatina comercial. Quatro rotas de processamento envolvendo o método de precipitação foram avaliadas: hidroxiapatita com, e sem gelatina, processo de secagem do pó em estufa e por liofilização. Os resultados de fluorescência de raios X indicam que a razão molar Ca/P dos materiais obtidos é menor que 1,67; as análises de IV sugerem a formação de uma apatita carbonatada deficiente em cálcio para as amostras sem tratamento térmico e para aquelas tratadas termicamente até 700ºC. A análise de DRX confirma a formação de cerâmica bifásica, com presença de β-TCP como fase secundária, após sinterização a 1200ºC. A razão entre as fases TCP/HAP das amostras após tratamento térmico a 1200ºC aumentou com a diminuição da razão molar Ca/P do pó precursor. Os resultados do refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld indicaram que as amostras sintetizadas em presença de gelatina apresentaram após sinterização a 1200ºC os menores percentuais de β-TCP. A análise de distribuição de tamanho de partícula indicou que a presença da gelatina induziu a formação de aglomerados de menor diâmetro médio. Acredita-se que sua presença esteja relacionada a mudanças nos processos de nucleação e crescimento dos grãos. Para avaliação mecânica, foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial seguida de isostática a frio com pressão de compactação de 200 MPa e sinterizados a 1200ºC por 2h em atmosfera oxidante. Verificou-se que a presença de gelatina auxiliou a densificação e resultou em maior dureza para os compactos. A microestrutura da superfície de fratura revelou menor porosidade para as amostras sintetizadas na presença de gelatina em comparação à amostra convencional e para as amostras liofilizadas comparadas àquelas com secagem em estufa. No que se refere aos valores de resistência à flexão, os valores obtidos são comparáveis aos do osso cortical, sendo o maior valor obtido para a amostra de hidroxiapatita convencional liofilizada.

O titânio é considerado um biomaterial (material biocompatível) pela baixa reatividade e pela grande estabilidade da sua camada de óxido superficial. Pelas suas propriedades mecânicas ele é usualmente utilizado na fabricação de substitutos ósseos e implantes dentários. Visando contribuir para o desenvolvimento de novas superfícies osteointegráveis, neste trabalho foram estudadas duas superfícies de titânio modificadas com implantação iônica de P e BF2 com energia de 30 e 77keV, respectivamente. As superfícies foram submetidas a ensaios in vitro de cultura celular de células osteoblásticas (MG-63) e os resultados foram comparados com duas superfícies comerciais: poliestireno tratado para meio de cultura celular (PC) e titânio comum utilizado em implante dentário (TI). A atividade enzimática da fosfatase alcalina (FA) associadas à formação de biofilme mineralizado pelas células diferenciadas foram avaliadas. Concentrações de cálcio e fósforo no biofilme foram determinadas por espectroscopia de raios-X induzida por prótons, PIXE. Imagens superficiais com microscopia eletrônica de varredura serviram para verificar a homogeneidade e integridade dos biofilmes formados. Medidas de ângulo de contato foram realizadas para determinar o caráter hidrofílico das superfícies e do biofilme formado. As superfícies PC e TI se apresentaram hidrofílicas com formação de biofilme menos homogêneo que as apresentadas pelas superfícies PT e BFT, ambas hidrofóbicas. As concentrações de FA medidas no meio de cultura indicaram consumo maior que a secreção em PC e TI. Em PT e BFT foram observados acúmulos de FA no meio de cultura. Concentrações maiores de cálcio e fósforo foram observadas em PC e TI. Destas observações, as quatro superfícies podem ser consideradas biocompatíveis (não citotóxicas) pela formação de biofilme mineralizado e pelas medidas de atividade enzimática. / Titanium is considered a biomaterial (biocompatible material) due to its low reactivity and the great stability of its surface native oxide layer. With excellent mechanical properties, titanium is widely used as bone substitutes and dental implants. Aiming to contribute for the development of new surfaces to promote osteoblastic cell grow, two ion-beam-modified titanium samples were compared with two commercially available surfaces: polystyrene treated for cellular cultures (PC), and regular titanium used in dental implants (TI). The modified titanium samples were ion beam implanted with 30 and 77 keV phosphorous and BF2, respectively. All surfaces were employed for in vitro assays using cultures of osteoblastic cells (MG-63). The Phosphatase Alkaline Enzymatic Activity (ALP) was measured and associated with the mineralized bio-film formed by the differentiated cells. The concentration of calcium and phosphorus in the mineralized bio-film was measured by Proton Induced X-ray Emission, PIXE. Scanning Electron Microscope images were used to access the bio-film homogeneity and integrity. Contact angle measurements were used to characterize the wettability of the surfaces and the resulting bio-film. In spite of being more hydrophilic, the surfaces PC and TI formed of a less homogeneous bio-film than the PT and BFT surfaces, which were less hydrophilic. The ALP in the cell culture medium indicated greater consumption than secretion for PC and TI, while for PT and BFT accumulation of ALP was observed. Concentrations of calcium and phosphorus were greater for PC and TI samples. The four surfaces can be considered biocompatible (not cytotoxic) due to mineral bio-film formation and enzymatic activity measurements.

O grau de acetilação (GA) da quitosana é um parâmetro que influi nas interações inter e intramoleculares deste polímero e, portanto, em suas propriedades. É comum a incorporação de compostos a filmes de quitosana para melhora de suas propriedades, contudo, não há relatos da incorporação da resina de jatobá, composto natural com potencial atividade biológica, a estes filmes. Portanto, esta pesquisa buscou estudar a influência do grau de acetilação da quitosana e da inclusão da resina de jatobá sobre as propriedades de filmes de quitosana/gelatina, visando uma possível aplicação em cicatrização de feridas cutâneas. Foram produzidas amostras de quitosana a partir de gládios de lula com três diferentes valores de GA, variáveis de 7 a 35%. As soluções formadoras de filme apresentaram redução no valor de concentração inibitória mínima contra Staphylococcus aureus tanto com a redução no GA quanto com a incorporação da resina de jatobá, apesar da resina isoladamente não ter apresentado atividade antimicrobiana nas concentrações estudadas. Os ensaios reológicos demonstraram que a inclusão da resina de jatobá e maiores valores de GA reduziram os valores de viscosidade das soluções, enquanto a temperatura de gelificação também diminuiu com a inclusão da resina de jatobá. Os filmes apresentaram uma superfície lisa e compacta para as blendas quitosana/gelatina e uma morfologia rugosa e irregular após adição da resina de jatobá, quando analisados por MEV. A adição de resina de jatobá levou também a redução na estabilidade térmica dos filmes. Nos testes de absorção em PBS ficou evidente o efeito do GA da quitosana sobre a propriedade, exibindo valores de intumescimento consideravelmente maiores para os filmes conforme o aumento no GA, fator relacionado ao aumento do número de grupos acetila. Por outro lado, a adição de resina de jatobá e o processo de neutralização reduziram consideravelmente o grau de intumescimento dos filmes. Foi observado também que a redução no GA e a inclusão da resina de jatobá tanto aumentaram a permeação ao vapor de água dos filmes, quanto levaram a uma redução da solubilidade destes materiais. / The degree of acetylation (DA) of chitosan is a parameter that influences the inter and intramolecular interactions of this polymer and, therefore, its properties. In addition, it is common the incorporation of other compounds to chitosan films to improve their properties. However, there are no reports of the incorporation of jatoba resin, a natural compound with potential biological activity. Therefore, this research aimed to study the influence of the degree of chitosan acetylation and the inclusion of the jatoba resin on the properties of chitosan/gelatin films, with potential applications in wound healing. Samples of chitosan were produced from squid pens with three different DA values, ranging from 7 to 35%. The reduction in DA of chitosan and incorporation of the jatoba resin into the film-forming solutions resulted in reductions in the minimum inhibitory concentration against Staphylococcus aureus, although the isolated resin did not exhibit antimicrobial activity at the concentrations studied. The rheological tests showed that the inclusion of the jatoba resin and higher DA values reduced the viscosity of the solutions, while gelation temperature values decreased with the jatoba resin addition. The films presented a smooth and compact surface for the chitosan/gelatin blends and a rough and irregular morphology after addition of the jatoba resin. The addition of jatoba resin also led to the reduction in thermal stability of the films. The effect of the DA of chitosan on the absorption of PBS was evident, exhibiting considerably higher swelling values for the films as a function of the DA increase, a factor related to the increase in the number of acetyl groups. Moreover, the addition of jatoba resin and neutralization process considerably reduced the degree of swelling of the films. The water vapor permeability of the films increased due to both the reduction in DA and the inclusion of the jatoba resin, whereas these changes led to the reduction of the solubility of these materials.

O grau de acetilação (GA) da quitosana é um parâmetro que influi nas interações inter e intramoleculares deste polímero e, portanto, em suas propriedades. É comum a incorporação de compostos a filmes de quitosana para melhora de suas propriedades, contudo, não há relatos da incorporação da resina de jatobá, composto natural com potencial atividade biológica, a estes filmes. Portanto, esta pesquisa buscou estudar a influência do grau de acetilação da quitosana e da inclusão da resina de jatobá sobre as propriedades de filmes de quitosana/gelatina, visando uma possível aplicação em cicatrização de feridas cutâneas. Foram produzidas amostras de quitosana a partir de gládios de lula com três diferentes valores de GA, variáveis de 7 a 35%. As soluções formadoras de filme apresentaram redução no valor de concentração inibitória mínima contra Staphylococcus aureus tanto com a redução no GA quanto com a incorporação da resina de jatobá, apesar da resina isoladamente não ter apresentado atividade antimicrobiana nas concentrações estudadas. Os ensaios reológicos demonstraram que a inclusão da resina de jatobá e maiores valores de GA reduziram os valores de viscosidade das soluções, enquanto a temperatura de gelificação também diminuiu com a inclusão da resina de jatobá. Os filmes apresentaram uma superfície lisa e compacta para as blendas quitosana/gelatina e uma morfologia rugosa e irregular após adição da resina de jatobá, quando analisados por MEV. A adição de resina de jatobá levou também a redução na estabilidade térmica dos filmes. Nos testes de absorção em PBS ficou evidente o efeito do GA da quitosana sobre a propriedade, exibindo valores de intumescimento consideravelmente maiores para os filmes conforme o aumento no GA, fator relacionado ao aumento do número de grupos acetila. Por outro lado, a adição de resina de jatobá e o processo de neutralização reduziram consideravelmente o grau de intumescimento dos filmes. Foi observado também que a redução no GA e a inclusão da resina de jatobá tanto aumentaram a permeação ao vapor de água dos filmes, quanto levaram a uma redução da solubilidade destes materiais. / The degree of acetylation (DA) of chitosan is a parameter that influences the inter and intramolecular interactions of this polymer and, therefore, its properties. In addition, it is common the incorporation of other compounds to chitosan films to improve their properties. However, there are no reports of the incorporation of jatoba resin, a natural compound with potential biological activity. Therefore, this research aimed to study the influence of the degree of chitosan acetylation and the inclusion of the jatoba resin on the properties of chitosan/gelatin films, with potential applications in wound healing. Samples of chitosan were produced from squid pens with three different DA values, ranging from 7 to 35%. The reduction in DA of chitosan and incorporation of the jatoba resin into the film-forming solutions resulted in reductions in the minimum inhibitory concentration against Staphylococcus aureus, although the isolated resin did not exhibit antimicrobial activity at the concentrations studied. The rheological tests showed that the inclusion of the jatoba resin and higher DA values reduced the viscosity of the solutions, while gelation temperature values decreased with the jatoba resin addition. The films presented a smooth and compact surface for the chitosan/gelatin blends and a rough and irregular morphology after addition of the jatoba resin. The addition of jatoba resin also led to the reduction in thermal stability of the films. The effect of the DA of chitosan on the absorption of PBS was evident, exhibiting considerably higher swelling values for the films as a function of the DA increase, a factor related to the increase in the number of acetyl groups. Moreover, the addition of jatoba resin and neutralization process considerably reduced the degree of swelling of the films. The water vapor permeability of the films increased due to both the reduction in DA and the inclusion of the jatoba resin, whereas these changes led to the reduction of the solubility of these materials.

In this thesis different aspects of calcium-aluminate (CA) as biomaterial are presented. Calcium aluminate is a chemically bonded ceramic with inherent properties making it suitable for use as biomaterial in some applications. In this thesis the emphasis is put on the basic chemical, physical and mechanical properties that may be achieved using the CA system as well as synthesis of the CA raw material. The basis for using CA in any application is the synthesis of the raw material. Different synthesis routes for producing CA are presented with focus on high temperature routes and the micro-structural and phase development during synthesis. As a base for further understanding of the CA properties a thorough outline of the reaction chemistry for CA is presented also including a description of how the reactions may be controlled and how formulations can be designed. The surface reactions of CA when subjected to simulated body fluid showed that CA is in vitro bioactive. An in vivo study in teeth also indicates that CA produces apatite at the tooth material interface. Dental materials are subjected to a harsh environment in the mouth with high mechanical forces, erosion and thermal changes. Also the demands on precise handling characteristics are high. For these reasons the in vitro evaluation of physical and mechanical properties are important. In this work several mechanical and physical properties of Ca-based formulations for dental applications has been tested using different methods. Some attention is also put on the specific characteristics of CA and the difficulties that arise when new material classes needs to be tested according to consensus standard methods. Finally studies on a CA-based formulation intended for Vertebroplasty is presented. The studies include basic mechanical properties as well as testing the material in an in vitro model utilising synthetic cancellous bone.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008.

Submitted by NATAN ROBERTO DE BARROS null (natan501@hotmail.com) on 2016-03-17T22:54:17Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO FINAL - NATAN BARROS.pdf: 2287500 bytes, checksum: 5687ecdf1e7aabf2b962b2fed752c410 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-21T18:43:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barros_nr_me_araiq.pdf: 2287500 bytes, checksum: 5687ecdf1e7aabf2b962b2fed752c410 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T18:43:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barros_nr_me_araiq.pdf: 2287500 bytes, checksum: 5687ecdf1e7aabf2b962b2fed752c410 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O látex extraído da seringueira Hevea brasiliensis têm mostrado promissores resultados em aplicações biomédicas, onde membranas produzidas deste material têm sido utilizadas como próteses e enxertos médicos devido às suas características de biocompatibilidade e estímulo natural à angiogênese. O objetivo desse trabalho consiste na incorporação de peptídeos em membranas de látex natural e no estudo de suas liberações. Esperamos com os resultados, viabilizar o uso do látex natural como sistema de liberação sustentada de peptídeos e/ou proteínas. A taxa de liberação dos peptídeos foi monitorada e quantificada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) em modo analítico. A incorporação do peptídeo às membranas de látex acompanhou diferentes caracterizações, dentre elas: Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) que identificou a estabilidade dos peptídeos após incorporação ao látex natural pela preservação de bandas características para os peptídeos, dentre elas, as bandas 1643 – 1638 cm-1 deformação NH de aminas e C=O de amidas; 1524 - 1514 cm-1 deformação C=C de aromáticos; e 542 – 498 cm-1 deformação S-S, Capacidade de absorção de fluídos, Perda de massa em soluções aquosas, CLAE e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Durante os ensaios de liberação dos peptídeos pelas membranas de látex natural, observou-se a instabilidade dos peptídeos em solução, com degradação total em períodos que variaram de 48 a 120 horas nos valores de pH 7,4; 12,0; e água destilada (pH 5,6 – 6,4). Entretanto, para a solução de tampão acetato pH 4,0 não houve instabilidade dos peptídeos em solução. Desta forma, estes resultados sugerem a possível interferência causada por proteases alcalinas presentes no látex natural. Adicionalmente, com o propósito de eliminar das membranas o agente causador da degradação dos peptídeos, foram confeccionadas novas membranas submetidas ao tratamento de lavagem, e posteriormente os peptídeos foram adsorvidos às membranas. Durante os ensaios de liberação foi possível observar a liberação e a estabilidade dos peptídeos com liberação de 60% em 96 horas para o peptídeo desmopressina; 90% em 24 horas para somatostatina; 45% em 8 horas para ocitocina; e 80% em 24 horas para octreotida. A partir destes resultados podemos afirmar que o látex natural pode ser utilizado como matriz sólida na liberação tópica de peptídeos, no entanto, se faz necessária maior investigação sobre as enzimas proteolíticas presentes no látex natural extraído da seringueira Hevea brasiliensis. / The latex extracted from Hevea brasiliensis rubber tree have shown promising results in biomedical applications, where membranes produced from this material have been used as medical implants and grafts, due to its biocompatibility and natural stimulation of angiogenesis. The aim of this work was to incorporate peptides into natural latex membranes and the study of its release. We look forward to the results, enabling the use of natural latex as Controlled Release System of peptides and/or proteins. The rate of peptide release were monitored and quantified by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) in an analytical way. The peptides incorporation into latex membranes followed different characterizations, such as: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) which identified the stability of peptides after incorporation into the natural latex by the preservation of characteristic bands for peptides, among them, 1643 - 1638 cm-1 NH strain of amines and amides C=O; 1524 - 1514 cm-1 strain C=C aromatic; and 542 - 498 cm-1 strain S-S, fluid absorption capacity, the loss in weight in aqueous solutions, HPLC and Scanning Electron Microscopy (SEM). During the release tests of peptides by the natural latex membranes, it was observed instability of the peptides in solution, with total extinction in periods that ranged between 48 and 120 hours in pH 7.4; 12.0; and distilled water (pH 5.6 - 6.4). However, for acetate buffer solution (pH 4.0) was not observed instability of peptides. Therefore, these results suggest that there are possible interferences caused by alkaline proteases present in the natural latex. Additionally, in order to remove the causative agent of degradation, were prepared new membranes subjected to washing treatment, and the peptides posteriorly adsorbed on the membranes. During the release tests, it was possible to observe the release and stability of peptides with 60% released at 96 hours for the peptide desmopressin; 90% in 24 hours for somatostatin; 45% in 8 hours for oxytocin; and 80% at 24 hours for octreotide. From these results we can say that the natural latex can be used as solid matrix in the topical & transdermal delivery of peptides, however, it is necessary further research into the proteolytic enzymes present in the natural latex extracted from the rubber tree Hevea brasiliensis.