Orientador: José Angelo Camilli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T17:14:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AnaClaudia_M.pdf: 9721509 bytes, checksum: 9b9dc58e5f77704091ed8b7c4b95dfc4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os biomateriais podem ser utilizados em diversas áreas da bioengenharia regenerativa, sendo uma opção viável no reparo de lesões ósseas. Atualmente diferentes tipos de biomateriais têm sido estudados, dentre eles as cerâmicas que podem ser classificadas em três tipos: vidros bioativos, vitrocerâmicas e cerâmicas de fosfato de cálcio. As Cerâmicas de Fosfato de Cálcio podem ser subdivididas em Hidroxiapatita e em Cimentos Fosfatos de Cálcio (CFC). Os CFC tem se destacado pela sua fácil manipulação, capacidade de reabsorção e estimulação da osteogênese. No entanto, o CFC tem seu uso restrito como implante, pois possui baixa tenacidade a fratura comparada ao osso natural. Para reforçar o CFC algumas fibras como as de carbono, aramida e carbeto têm sido utilizadas. Outro tipo de reforço são os "whiskers" que compreendem fibras muito curtas. Neste estudo foi utilizado um CFC a base de ?-TCP reforçado com "whiskers" de Wollastonita, uma vitrocerâmica do complexo (CaSiO3), que assim como os vidros bioativos forma uma camada de hidroxiapatita se ligando firmemente aos ossos e tecidos adjacentes. O objetivo deste estudo foi avaliar a biocompatibilidade e o comportamento do CFC acrescido de "whiskers" de Wollastonita in vivo. Para obtenção dos cimentos os pós de ? -TCP com ou sem 10% de "whiskers" de Wollastonita foram adicionados a uma solução aquosa contendo 2,5% em massa de Na2HPO4 (fosfato de sódio bibásico anidro). O biomaterial então se transformou em uma pasta a qual foi moldada no defeito crítico de 5 mm realizado no osso parietal de ratos Wistar. Foram utilizados 30 ratos divididos em dois grupos. O primeiro grupo recebeu o implante de ?-TCP (grupo TCP) e o segundo recebeu implante de ?-TCP acrescido de 10 % de "whiskers" de Wollastonita (grupo TCPW). Cinco animais de cada grupo foram eutanasiados no prazo de 30, 90 e 120 dias. As calvárias foram retiradas e submetidas a processamento histológico com Eosina e Hematoxilina e Tricrômio de Masson. A análise morfométrica foi realizada com auxílio do software NIS-Elements: Advanced Research 3.0 no qual foi possível mensurar a área de osso neoformada nos diferentes períodos de tempo. Os resultados expressaram uma média de área de osso neoformado no grupo TCP de (2, 25%), (2,80%) e (2,93%) após 30, 90 e 120 dias após a implantação respectivamente. No grupo TCPW a área de osso neoformado foi de 4,53% aos 30 dias, 5, 08% aos 90 dias e 3,76% aos 120 dias. Para avaliação macroscópica da resposta do tecido á presença do biomaterial as calvárias de 120 dias foram submetidas ao processo de maceração com Peróxido de Hidrogênio. Concluí se que o ?-TCP acrescido de 10% de "whiskers" de Wollastonita é uma alternativa viável para engenharia tecidual óssea, pois se mostrou biocompatível e capaz de estimular a neoformação óssea / Abstract: Biomaterials can be used in various areas of regenerative bioengineering, being a viable option in the repair of bone lesions. Currently different kinds of biomaterials have been studied, including ceramics that can be classified into three types: bioactive glasses, glass ceramics and ceramics of calcium phosphate. The calcium phosphate ceramics can be subdivided into Hydroxyapatite and Calcium Phosphate Cement (CFC). The CFC has been highlighted for its easy handling capacity of resorption and stimulation of osteogenesis. However, CFCs have restricted its use as an implant because it has low fracture toughness compared to natural bone. To reinforce CFCs carbon fibers, aramid and carbide have been used. Another type of reinforcement are the "whiskers" that comprise very short fibers. In this study we used a CFC-based ?-TCP reinforced with "whiskers" of Wollastonite, a ceramic complex (CaSiO3), so as bioactive glasses form a layer of hydroxyapatite firmly linking the bones and surrounding tissues. The aim of this study was to evaluate the biocompatibility and the behavior of CFC doped "whiskers" of Wollastonite in vivo. To obtain the cement powder of ?-TCP with or without 10% "whiskers" of Wollastonite was added to an aqueous solution containing 2.5 wt% Na2HPO4 (bibasic sodium phosphate anhydrous). The biomaterial is then transformed into a paste which was shaped in the critical defect of 5 mm held in Wistar rat parietal bone. Were used 30 rats divided into two groups. The first group received implantation of ?-TCP (TCP group) and the second received implantation of ?-TCP doped 10% of "whiskers" of Wollastonite (TCPW group). Five animals from each group were euthanised within 30, 90 and 120 days. The calvaria were removed and sent for histological analysis with hematoxylin and eosin and Masson Trichrome. The morphometric analysis was performed using NIS-Elements software: Advanced Research 3.0 in which it was possible to measure the area of newly formed bone in the different periods of time. The results expressed an average area of newly formed bone in the TCP group (2.25%), (2.80%) and (2.93%) after 30, 90 and 120 days after implantation, respectively. TCPW group in the area of new bone formation was 4.53% at day 30, 5.08% at 90 days and 3.76% at 120 days. For macroscopic evaluation of the tissue response to the presence of the biomaterial calvarial 120 days were subjected to maceration process with Hydrogen Peroxide. Concluded that the ?TCP doped 10% of "whiskers" of Wollastonite is a viable alternative for bone tissue engineering because it showed biocompatible and capable of stimulating bone formation / Mestrado / Anatomia / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T20:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_MarianaGerardi_M.pdf: 7703668 bytes, checksum: e57388ff91b2ed6bded8b3ae1daee175 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O aumento da expectativa de vida e as melhorias sempre necessárias na área da saúde conferem grande importância ao desenvolvimento de biomateriais. Ligas de Ti contendo elementos ? estabilizadores são atrativas para uso como biomaterial devido a sua alta resistência específica, elevada resistência à corrosão e incomum biocompatibilidade, além de menor módulo de elasticidade, o que é benéfico para os tecidos ósseos próximos ao implante. Este trabalho trata do estudo de estabilidade de fases em ligas tipo ? no sistema Ti-Mo-Sn processadas sob diferentes condições e foi realizado por meio das seguintes etapas: (a) Estudo do efeito do teor de Sn na estabilidade de fases após resfriamento ao forno e em água em ligas Ti-Mo; (b) Estudo do efeito do teor de Sn na supressão da formação das fases ? e ?¿¿; (c) Estudo do efeito do teor de Sn na precipitação da fase ? por meio de envelhecimento; (d) Estudo das propriedades mecânicas das amostras processadas sob diferentes condições. Tal trabalho foi desenvolvido a partir da preparação de ligas em forno a arco sob atmosfera controlada, tratamento térmico de homogeneização, deformação plástica por meio de laminação a quente e caracterização utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As amostras foram também submetidas a tratamentos térmicos de envelhecimento. As propriedades mecânicas das amostras foram avaliadas por meio de ensaios de tração e medidas de módulo de elasticidade usando técnicas acústicas. Os resultados sugerem que o Sn se comporta como um elemento de liga supressor da formação das fases ? e ?¿¿ em ligas Ti-Mo. Além disso, propicia o refinamento da fase ? precipitada, o que resulta em aumento da resistência mecânica / Abstract: The increase in life expectancy and the always necessary healthcare improvements attach great importance to the development of biomaterials. Ti alloys containing ? stabilizing elements are prone to be used as biomaterials due to their high specific strength, high corrosion resistance, unusual biocompatibility and low modulus of elasticity, which is very beneficial to the bone tissues near the implant. This study deals with the phase stability in ? type alloys in the Ti-Mo-Sn system processed under different conditions and was carried out through the following steps: (a) Study of the effect of the Sn content on the phase stability in Ti-Mo alloys; (b) Study of the effect of the Sn content on the suppression of the ? and ?'' phases precipitation; (c) Study of the effect of the Sn content on the precipitation of the ? phase by aging; (d) Study of the mechanical properties of samples processed under different conditions. This study was developed through the preparation of alloys by using arc furnace under controlled atmosphere, homogenization heat treatment, plastic deformation through hot rolling and characterization using optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. Samples were also submitted to aging heat treatments. The mechanical properties of the samples were evaluated by tensile test and measurement of elastic modulus using acoustic techniques. The results suggest that Sn acts as a suppressor alloying element in the formation of the ? e ?¿¿ phases in the Ti-Mo system. Moreover, Sn addition provides refinement of ? phase particles, which provides an increase in the mechanical strength / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonoli_MarinaSalvarani_M.pdf: 3011951 bytes, checksum: 73a9db2c8aa32c04ef054c79e2916ed7 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O aumento da qualidade e consequentemente da expectativa de vida do ser humano, associado ao aumento da obesidade e do sedentarismo, têm despertado o interesse de pesquisadores para o desenvolvimento de novos materiais para ortopedia. Materiais promissores neste campo são os fosfatos de cálcio devido à sua composição química semelhante à fase mineral de ossos e dentes. O tecido ósseo, além de possuir uma fase inorgânica possui também uma fase orgânica que representa em torno de 30% em peso do tecido e aparentemente regula a deposição da fase inorgânica. Para serem aplicados como possíveis substitutos do tecido ósseo, os fosfatos de cálcio podem ser usados na forma de cimentos. Cimentos de fosfatos de cálcio são mistura do fosfato de cálcio em pó com uma fase líquida formando uma pasta que endurece ao longo do tempo. No intuito de imitar a natureza, este trabalho propõe a incorporação de uma fase orgânica, neste caso a quitosana, com a fase inorgânica, neste caso o ?- tricálcio fosfato para estudar as propriedades do cimento resultante. A quitosana é um produto obtido diretamente da desacetilação da quitina, que por sua vez é um polissacarídeo encontrado no exoesqueleto de insetos e crustáceos. Por ser um material de abundância na natureza e por possuir um grande potencial para ser usada como biomaterial, foi escolhida como objeto de estudo deste trabalho. Frente ao exposto, a proposta deste trabalho é incorporar ao cimento de fosfato de cálcio uma matriz orgânica que no caso é a quitosana, verificar a sua viabilidade, entender seu papel no processo de cura (endurecimento) do cimento proposto, além de realizar estudos in vitro da alteração das propriedades mecânicas dos mesmos em FCS (fluido corpóreo simulado), ou em inglês SBF (simulated body fluid). Para estudo do processo de cura do cimento, foram propostos dois métodos: no primeiro deles, as fases formadas foram analisadas em tempo real através da técnica de difração de raios-X. O segundo tem como princípio a "parada" da reação de cura do cimento em diferentes momentos e posterior análise das fases formadas. Para o primeiro método proposto conclui-se que a reação de cura deste cimento é tão rápida que não foi possível observar diferenças significativas entre os difratogramas obtidos nos tempos estudados. Já o segundo método não se mostrou viável para a análise deste tipo de cimento, pois trata-se de um método desenvolvido para cimentos que ?-tricálcio fosfato, que curam através de uma reação a base de água. No caso de cimentos de ?- tricálcio fosfato, a cura se dá através de acido fosfórico, a tentativa de parar a reação de cura apenas contribuiu para a formação de monetita. Foi possível o desenvolvimento do cimento proposto, a incorporação da quitosana na fase líquida (ácido fosfórico) mostrou-se viável. Além disso, os estudos in vitro comprovaram a bioatividade deste novo cimento, uma vez que foi possível através de microscopia eletrônica de varredura, verificar a formação da capa (camada fina) de apatita / Abstract: Currently, problems that bring some kind of injury in the bone tissue, such as osteoporosis, traumatic accidents, obesity, cancer, have arisen the interest of researchers in developing new biomaterials for orthopedics. Calcium phosphates are promising materials in this field due to their chemical composition similar to the mineral phase of teeth and bones. Bone tissue is composed of two phases, inorganic and organic, the latter represents approximately 30% by weight of the tissue, consists primarily of a polymeric matrix composed of collagen fibers associated with a liquid, known as basic substance, which apparently regulates the deposition of the inorganic phase. To be applied as potential bone substitutes calcium phosphates are used as cement. Calcium phosphate cements are a mixture of calcium phosphate powder with a liquid phase, forming a paste that hardens over time. In order to mimic nature, this paper proposes to incorporate an organic phase, in this case chitosan with inorganic phase, in this case ?-tricalcium phosphate to study the properties of the resulting cement. Chitosan is a product obtained directly from the deacetylation of chitin, which is a polysaccharide found in the exoskeleton of insects and crustaceans. Chitosan is found in abundance in nature, and has significant potential for use as a biomaterial. The aim of this work is to incorporate the calcium phosphate cement an organic matrix, chitosan in this case, to verify its feasibility, to understand their role in the cement curing process, and in addition, to conduct in vitro studies. In order to study the cure process of the cement, two methods were proposed: in the first, the formed phases were analyzed in real time using X-ray diffraction. The second method intends to stop the reaction of the cement at different times and analyses of the resultant phases. For the first method, it was concluded that the curing reaction of the cement is so fast that it was not possible to see significant differences among diffractograms over time. The second method was not feasible to be applied to analyze this type of cement. This is a method developed for ?-tricalcium phosphate cements, which cure occurs via a water-based reaction. In the case of ?-tricalcium phosphate cements the cure occurs through phosphoric acid, the attempt to stop the curing reaction only contributed to the formation of monetite. It was feasible to develop the proposed cement through the addition of chitosan in the liquid phase (phosphoric acid). Besides, the in vitro studies have confirmed the bioactivity of this new cement, as shown by scanning electron microscopy that indicated apatite layer formation / Mestrado / Engenharia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:22:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saito_Lia_M.pdf: 10338325 bytes, checksum: 36e37affce64dade6095d6f2d7761537 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A necessidade de substituintes ósseos está crescendo rapidamente no campo da cirurgia reconstrutiva. Os cimentos à base de fosfato de cálcio são largamente empregados no reparo do tecido ósseo devido a uma série de propriedades atrativas, como excelente bioatividade e biocompatibilidade. São muitos os estudos feitos em busca da otimização das propriedades desses materiais ou a análise do comportamento biológico desses substitutos, entretanto esses estudos analisam essas propriedades isoladamente, sem se atentar para que as duas variáveis devem ser analisadas simultaneamente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da distribuição granulométrica do pó de ?-TCP no comportamento biológico do cimento ósseo que utiliza este pó precursor através de uma análise simultânea de propriedades físico-químicas, mecânicas e morfológicas e do comportamento biológico do material. Para isso, o pó de ?-TCP foi obtido em laboratório a fim de se alcançar elevada pureza de fase. Este mesmo pó passou por diferentes protocolos de moagem a fim de se obter duas faixas de distribuição granulométrica. Finalmente, os cimentos que apresentaram potencial para aplicação como implantes de acordo com as caracterizações prévias do material passaram por avaliação das suas propriedades biológicas através de testes in-vitro e in-vivo. Ambos as amostras apresentaram pureza de fase, livres de contaminações. Além disso, obtiveram valores de resistências mecânicas semelhantes ou maiores do que consta na literatura e resultados positivos em relação à biocompatibilidade / Abstract: Bone substitutes are largely used in reconstructive medicine, especially calcium phosphate cements to repair bone tissue due to its attractive properties as excellent bioactivity and biocompatibility. There are several studies about the increase of these materials¿ properties or the analysis of biological behavior from these substitutes, however the researches only show the properties separately, instead of analyze the two variables simultaneously. The aim of this project was to analyze the influence of two different particle size distribution of ?-TCP powder on biological behavior of its bone cement through simultaneous analysis of physical-chemical, mechanical and morphological properties and biological behavior of the material. Thus, ?-TCP powder was obtained in laboratory to reach the maximum purity level. The same powder was processed by different milling protocols to obtain two distinct ranges of particle size distribution. Finally, the cements that presented high potential application as implants from its characterization methods were evaluated by in vitro and in vivo essays. Both samples presented phase purity without contamination, mechanical resistance similar or superior than described on literature and positive results in biocompatibility tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T20:14:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Messias_AndreDutra_M.pdf: 3979732 bytes, checksum: a037cfe8915578970a94fa33568fbd91 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Polímeros a base de ácido láctico são largamente investigados como materiais para a engenharia tecidual. A capacidade de sofrer degradação hidrolítica, de ser reabsorvido pelo organismo e sua biocompatibilidade inerente, tornam-nos uma excelente escolha para tal aplicação. Entretanto, características como baixa flexibilidade e pequena capacidade de alongamento antes da fratura, tendem a limitar esses dispositivos em determinadas aplicações, o que pode ser melhorado com a adição de compostos que agem como plastificantes, como é o caso do trimetileno carbonato (TMC), quando presente na cadeia polimérica do copolímero de ácido láctico (PLDLA). O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar o terpolímero de L-ácido láctico, D,L-ácido láctico e TMC, e obtenção de arcabouços para avaliação da viabilidade celular e atividade de células osteoblásticas (SaOS-2), em 1, 3, 7, 14 e 21 dias de cultivo, visando aplicação na engenharia tecidual óssea. Dessa forma, sintetizou-se o terpolímero a partir de 20 e 30% de TMC, através da polimerização em massa dos monômeros, como confirmado por RMN de 1H e 13C, utilizando como catalisador o Sn(Oct)2. A análise de GPC mostrou que os terpolímeros sintetizados apresentaram massa molar média (Mw) na ordem de 105 g/mol, característica importante que permite a obtenção de propriedades mecânicas mínimas para uma aplicação estrutural. A investigação térmica do PLDLA-TMC demonstrou uma discreta diminuição da Tg em relação ao PLDLA. Além disso, a degradação do terpolímero em etapa única iniciou-se em torno dos 290 ºC, como visto pelo TGA. O ensaio de MTT mostrou que o arcabouço de PLDLA-TMC permitiu um aumento na viabilidade celular, atingindo valores máximos em 7 dias, e mantendo-se estável até 14 dias de cultivo. Similarmente, a atividade de fosfatase alcalina foi crescente até 7 dias de cultivo, importante indicador da atividade osteoblástica. Esses resultados mostram que é possível produzir com sucesso o terpolímero PLDLA-TMC. Além disso, os arcabouços produzidos apresentaram características importantes considerando a aplicação para engenharia tecidual óssea / Abstract: Lactic acid based polymers are widely investigated as materials for tissue engineering. The ability to allow hydrolytic degradation, to be reabsorbed by the body and its inherent biocompatibility, make them an excellent choice for this application. However, characteristics such as low flexibility and low elongation ability before the fracture tend to limit these devices in particular applications, which can be enhanced with the addition of compounds that act as plasticizers, as the trimethylene carbonate (TMC) when present in the polymer chain of the copolymer of lactic acid (PLDLA). The objective of this work was to synthesize and characterize the terpolymer of L-lactic acid, D,L-lactic acid and TMC, obtain evaluation of scaffolds for cell viability and alkaline phosphatase activity of osteoblastic cells (SaOS-2) in 1, 3, 7, 14 and 21 days of culture, aiming its application in bone tissue engineering. Thus, the terpolymer is synthesized from 20 and 30% of TMC, by bulk polymerization of monomers, confirmed by 1H and 13C RMN. The GPC analysis showed that the copolymers synthesized showed average molar mass (Mw) in the order of 105 g/mol, an important feature that allows the attainment of minimum mechanical properties necessary for structural applications. The thermal investigation of thermal PLDLA-TMC showed a slight decrease of Tg comparing to PLDLA. Furthermore, the one step terpolymer degradation was initiated around 290 ºC, as shown by TGA. The MTT assay showed that the PLDLA-TMC scaffolds enabled an increase in cell viability, reaching a peak in 7 days, and remained stable until 14 days of cultivation. Similarly, the alkaline phosphatase activity was increased up to 7 days of culture, an important indicator of osteoblastic activity. These results show that it was possible to successfully produce a terpolymer from L-lactic acid, D,L-lactic acid and trimethylene carbonate. In addition, the scaffolds exhibited important characteristics considering the application for bone tissue engineering / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Antonio Santos Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-19T12:59:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MartinelliJunior_Walter_M.pdf: 1045194 bytes, checksum: 4a3f1e71071c89202229ee487def0b2c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A reconstrução de defeitos com grande perda óssea representa um desafio para as cirurgias reconstrutivas. Na reconstrução desses defeitos, é preciso criar condições para o estímulo da neoformação, impedindo o crescimento de tecido conjuntivo cicatricial para o interior do defeito ósseo, o que reduz a osteogênese. Para contornar esse problema, utilizam-se os procedimentos de cicatrização óssea guiada, ou aqueles relacionados a enxertia. Contudo, os enxertos quando autógenos têm o inconveniente de submeter o paciente a considerável desconforto e morbidade pós-cirúrgica e, quando homógenos ou xenógenos, podem desenvolver reação de rejeição. Para evitar esses inconvenientes, vem sendo preconizada a utilização de substitutos ósseos sintéticos. O polímero da mamona tem como principais vantagens a disponibilidade e baixo custo (sobretudo por ser de origem nacional), ausência de riscos de transmissão de doenças, ser biotolerável e osseointegrável. O presente estudo teve por objetivo avaliar a evolução e analisar os resultados experimentais em curto prazo, da utilização do polímero da mamona em forma de blocos pré-fabricados, como biomaterial alternativo para utilização nas reconstruções de falhas ósseas. Foram operados 15 ratos machos Wistar SPF albinos adultos, divididos em 3 grupos de 5 animais (grupos G1 , G2 e G3) com período de proservação de 30, 45 e 60 dias respectivamente. Foram criados defeitos nos fêmures dos animais com uma broca esférica de nº 8, removendo parcialmente osso cortical com motor de baixa rotação e abundantemente irrigado com solução salina. Nessa região foram fixados blocos de polímero vegetal (10 x 5 x 1 mm) com parafuso de titânio (1,5 x 8 mm). Após os procedimentos laboratoriais de preparo, as peças foram cortadas e coradas pelo método H.E. Os resultados indicaram biocompatibilidade óssea do polímero vegetal. Em nenhum dos períodos analisados houve reação de rejeição tipo corpo estranho, ocorrendo neoformação de tecido conjuntivo e osteocondróide na interface osso-prótese. Conclui-se, assim, que o polímero vegetal (PV) é um material de enxerto bioativo e osteocondutor, podendo ser considerado um substituto ósseo nacional alternativo facilmente disponível para ser utilizado com sucesso nas cirurgias que envolvem perdas ósseas. Pretendemos prosseguir esse estudo comparando-se a um grupo controle, com follow up maior / Abstract: The reconstruction of great bone loss defects represents a challenge for reconstructive surgery. To reconstruct these defects it is necessary to create conditions to stimulate new bone formation, in order to block the connective healing tissue growth towards the bony defect, which blocks the osteogenesis. The autogenous grafts are inconvenient, because they submit the patient to considerable discomfort and post-operative morbidity. The heterogeneous and xenogenous grafts can also create rejection reaction. This study aimed to evaluate the progress and analyze the experimental results (in the short term), of the use of castor oil polymer in the form of prefabricated blocks, as an alternative biomaterial to reconstruct bone defects. We operated 15 male SPF Wistar albino rats adults, which were divided into 3 groups of 5 animals (groups G1, G2 and G3) with periods of follow up at 30, 45 and 60 days, respectively. Defects were created in the femurs of the animals with a burr, partially removing the cortical bone with low engine speed and abundantly irrigated with saline. In this region were fixed blocks of polymer plant (10 x 5 x 1 mm) with titanium screw (1,5 x 8 mm). After the laboratory procedures of preparation, the samples were counted and stained by HE. The results showed bone biocompatibility of the polymer implant. In none of the periods analyzed we observed inflammatory reaction or reaction foreign body, allowing the neoformation of connective tissue and osteo-chondroid at the bone-prosthesis interface. We conclude that the vegetal polymer is a bioactive and osteoconductive graft and can be considered a national bone substitute alternative, readily available to be successfully used in surgeries that involve bone loss. We intend to continue this study with a comparison to a control group, with longer follow up / Mestrado / Fisiopatologia Cirúrgica / Mestre em Ciências

Orientadores: Ângela Maria Moraes, Pedro de Oliva Neto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T16:03:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bellini_MarciaZilioli_D.pdf: 4612824 bytes, checksum: f18ee0cbf9ffaa3cdc4eb23a70825113 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Materiais poliméricos são frequentemente utilizados na engenharia de tecidos como cobertura ou suporte para o crescimento celular, permitindo a adesão, o crescimento e a manutenção da função das células neles cultivadas, de forma a viabilizar o desenvolvimento e/ou a cicatrização de tecidos como a pele. Dentre os requisitos para a seleção destes materiais destacam-se propriedades como biocompatibilidade, tamanho e formato de poros, comportamento na presença de fluidos biológicos, assim como as próprias características do tecido a ser regenerado. Este trabalho visou ao desenvolvimento e à avaliação do uso de membranas constituídas de complexos polieletrólitos obtidos com os polímeros xantana e quitosana como curativos dérmicos e suportes de adesão e crescimento de células-tronco mesenquimais (CTMs). Para tal, amostras lamelares e porosas foram preparadas e caracterizadas quanto à morfologia, espessura, comportamento em soluções aquosas e resistência mecânica, assim como quanto à citotoxicidade direta e indireta a células L929. Testes de adesão e proliferação de CTMs sobre o biomaterial também foram realizados. Os resultados obtidos mostram que diferentes proporções poliméricas, a inclusão ou não da etapa de desaeração e a adição de tensoativos resultam em materiais com distintas características. Membranas com maior concentração de xantana mostram-se instáveis frente à exposição por longos períodos a meio de cultivo celular, enquanto que membranas com proporção polimérica equivalente sem adição de surfatantes e desaeradas tendem a ser finas e transparentes, apresentando elevada capacidade de absorção de água (85,57g/g) e de fluido corpóreo simulado (15,78g/g), com perda de massa máxima de 17% quando expostas por 144h a meio de cultura de células animais. Tais membranas não são citotóxicas a células L929 e apresentam adequada estrutura para adesão e proliferação de CTMs, revelando-se ideais para o uso como curativos dérmicos bioativos. A adição de Pluronic F68 durante a preparação das amostras de igual proporção polimérica possibilitou a obtenção de membranas porosas e espessas, com características favoráveis para a aplicação como suportes para engenharia de tecidos, como a presença de poros interconectados e distribuídos de forma homogênea pela estrutura, baixa toxicidade in vitro, espessura de 1,84 mm, elevada absorção de fluidos fisiológicos (17,99g/g) e de meio de cultivo celular (8,58g/g) e perda de massa em meio de cultivo de 33% em 144 horas, além de adequada estrutura para adesão e proliferação de CTMs / Abstract: Polymeric materials are frequently used in tissue engineering as dressings or scaffolds, allowing the adhesion, growth and maintenance of function of the cells cultured on their surfaces, in order to facilitate the development and / or healing of tissues such as skin. The requirements for the selection of these materials include properties such as biocompatibility, pore size and shape, behavior in the presence of biological fluids, as well as the actual characteristics of the tissue to be regenerated. This work aimed to develop and evaluate the use of membranes formed by polyelectrolyte complexes obtained from the polymers xanthan and chitosan as dermal dressings and supports for the attachment and growth of mesenchymal stem cells (MSCs). Lamellar and porous samples were prepared and characterized according to morphology, thickness, behavior in aqueous solutions and mechanical strength, as well as direct and indirect cytotoxicity to L929 cells. Tests of adhesion and proliferation of MSCs on the obtained biomaterial were also performed. The results show that different polymer ratios, the inclusion or not of a deaeration step and the addition of surfactants result in materials with different characteristics. Membranes with high proportions of xanthan were not stable for long periods of exposure to animal cell culture medium, while membranes with equivalent polymeric proportion, degassed and not prepared in the presence of surfactants tended to be thin and transparent, presenting high absorption capacity of water (85.57 g/g) and simulated body fluid (15.78 g/g) and mass loss of up to 17% when exposed for 144h to animal cells culture medium. Those membranes were not cytotoxic to L929 cells and provided adequate structure for adhesion and proliferation of MSCs, showing characteristics suitable for use as dressings for skin lesions. The addition of Pluronic F68 during the preparation of samples of equal proportion of xanthan and chitosan resulted in thick porous membranes, with favorable characteristics for application as scaffolds for tissue engineering, such as the presence of homogeneously distributed interconnected pores, low toxicity in vitro, thickness of 1.84 mm, high absorption of physiological fluids (17.99 g/g) and cell culture medium (8.58 g/g), mass loss in culture medium of 33% after 144 hours, and adequate structure for adhesion and proliferation of MSCs / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:09:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fedrizzi_VitordeMiranda_M.pdf: 8457335 bytes, checksum: 15b5806a342f9181100d6833a6539025 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Polímero sintético biodegradável tem encontrado aplicações em diferentes áreas da medicina, especialmente em dispositivos ortopédicos. A principal vantagem desses materiais comparado com os materiais metálicos é pelo fato dos implantes biodegradáveis não necessitarem de uma segunda cirurgia para remover o dispositivo, resultando em baixo custo e menor risco para o paciente. Pinos de poli(L-co-D,L ácido lático-co-trimetileno carbonato), PLDLA-TMC, contendo 30% de TMC foram obtidos e caracterizados através do estudo in vitro e in vivo visando aplicação como dispositivos para fratura. Pinos de 2,5 mm de diâmetro foram obtidos por fusão do polímero e imersos em solução tampão fosfato, pH 7,4 para se estudar o processo de degradação in vitro e implantados na tíbia de ratos Wistars para avaliar a formação óssea após 15, 60, 90, 120 e 150 dias. Os resultados obtidos a partir do estudo da degradação in vitro de pinos PLDLA-co-TMC mostraram que as propriedades térmicas, mecânicas e morfológicas se mantêm praticamente inalteradas até 90 dias em solução tampão fosfato, especialmente temperatura de transição vítrea, módulo de Young, tensão máxima no alongamento e perda de massa, apesar da nítida variação da massa molar já no início do processo de degradação. Esses resultados corroboram com os do estudo in vivo, cujos resultados mostraram a ocorrência de neoformação óssea nos tempos iniciais, principalmente 60 e 90 dias, sendo que o grupo implante, no geral, apresentou uma formação óssea mais madura e organizada, com menor presença de fibrose do que o grupo controle. Esse conjunto de resultados indica que o material apresenta potencial para aplicado como dispositivo para recuperação de lesões ósseas, em situações onde seja adequada a permanência do implante durante longo período de tempo e ainda com a vantagem da degradação do mesmo, evitando sua posterior retirada / Abstract: Biodegradable synthetic polymers have found application in different areas of medicine, especially in orthopedics devices. The main advantage of these biomaterials compared to the metals materials is the fact of the use of biodegradable implants avoid the/necessity of a second surgery to removal the device, resulting in a lower costs and minor risks for the patient. Poly(L-co-D,L lactic acid-co-trimethylene carbonate), PLDLA-TMC, pins, content 30% of TMC were obtained and characterized by in vitro and in vivo study aiming application as fracture devices. Pins with 2,5mm of diameter were obtained by melting of polymer and immersed into the buffer phosphate solution, pH 7,4 to study in vitro degradation process and implanted in Wistars rats tibia to evaluate the bone formation after 15, 60, 90, 120 e 150 days. Results obtained from the in vitro degradation of the PLDLA-co-TMC pins showed that thermal, mechanical and morphological properties remained without alterations until 90 days, considering the glass transition temperature, Young modulus, maximum tension at the elongation and loss of mass. In spite of this, variation of molar mass was nitid since the initial of the degradation process. These results are in accordance with in vivo study, which showed the occurrence of bone neoformation in the initial times of implant, mainly after 60 and 90 days and presence of bone formation more organized and mature with minor presence of fibrosis than control group. These results are indicative that this material presents a potential to be applied as a device for recuperation of bone lesion in a situation where it is necessary the permanence of the implant for a long period of time and so with the advantage of the degradation, avoiding it to be removed / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

NANOMEDECINE DRUG DELIVERY ACROSS MUCOUS MEMBRANES By Michael G. Lancina III A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy at Virginia Commonwealth University. Virginia Commonwealth Univeristy, 2017. Major Director: Dr. Hu Yang, Associate Professor, Chemical and Life Science Engineering Control over the distribution of therapeutic compounds is a complex and somewhat overlooked field of pharmaceutical research. When swallowing a pill or receiving an injection, it is commonly assumed that drug will spread throughout the body in a more or less uniform concentration and find its way to wherever it is needed. In truth, drug biodistribuition is highly non-uniform and dependent on a large number of factors. The development of advanced drug delivery systems to control biodistribution can produce significant advances in clinical treatments without the need to discover new therapeutic compounds. This work focuses on a number of nanostructured materials designed to improve drug delivery by direct and efficient transfer of drugs across one of the body’s external mucous membranes. Chapter 1 outlines the central concept that unites these studies: nanomaterials and cationic particles can be used to delivery therapeutic compounds across mucous membranes. Special attention is given to dendritic nanoparticles. In chapter 2, uses for dendrimers in ocular drug delivery are presented. The studies are divided into two main groups: topical and injectable formulations. Chapter 3 does not involve dendrimers but instead another cationic particle used in transmembrane drug delivery, chitosan. Next, a dendrimer based nanofiber mat was used to deliver anti-glaucoma drugs in chapter 4. A three week in vivo efficacy trial showed dendrimer nanofiber mats outperformed traditional eye drops in terms of intra-ocular pressure decrease in a normotensive rat model. Finally, we have developed a new dendrimer based anti-glaucoma drug in chapter 5. Collectively, these studies demonstrate some of the potential applications for nanotechnology to improve transmembrane drug delivery. These particles and fibers are able to readily adhere and penetrate across epithelial cell lays. Utilizing these materials to improve drug absorption through these portals has the potential to improve the clinical treatment of wide variety of diseases.

Acute myocardial infarction (MI) is the end result of many cardiovascular diseases and is one of the leading causes of death in the western world. Cell therapy, using circulating angiogenic cells (CACs) or CD34+ cells from peripheral blood, is one approach under investigation for restoring blood flow and function to the ischemic heart. However, the numbers of CACs and CD34+ circulating cells are inversely proportional to the severity of cardiovascular disease and age; therefore, there is a need to increase their numbers and/or function for therapy. One possibility is to enhance the therapeutic potential of the cells with the use of a biomaterial. In this study, we used a collagen matrix to culture human CD34+ circulating cells, and evaluated the effect of the matrix on CD34+ cell properties and function. The matrix was able to successfully increase proliferation, migration, CD34+ phenotype and branching in an angiogenesis assay. These functional benefits may be associated with the sonic hedgehog (Shh) pathway. The collagen matrix was previously shown to enhance the function of healthy CACs, but its ability to do the same for CACs from coronary artery disease patients is unknown. In this study, the matrix was shown to enhance the viability, proliferation and angiogenic potential of patient CACs. Furthermore, gene expression for integrins and Shh pathway components in the sub-population of CD34+ cells was similar between patient and healthy donors when isolated from CACs. This work provides insight into the mechanisms for the observed matrix-enhanced function of therapeutic CACs and CD34+ cells from both healthy and CAD patient donors.