Made available in DSpace on 2017-07-24T19:22:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Goiris.pdf: 7029571 bytes, checksum: 63e1790a8a36324e4ac324716fcd8ddd (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / The objective of this study was to evaluate in vivo two new biomaterials for bone substitution – pure hydroxyapatite and collagen hydroxyapatite – aiming at determining their biocompatibility in soft tissues and their ability to enable bone neoformation in critical size defects in rats’ calvaria. Both types of synthetic hydroxyapatite were developed by the Chemistry department of the State University of Ponta Grossa – Pure hydroxyapatite (HaP) and Hydroxyapatite with collagen (HCol). The third synthetic hydroxyapatite used as a comparing element was the commercial hydroxyapatite Alobone® (HaAl), which is available in the Brazilian market. Experiment 1 was carried out with the animals’ dorsal connective tissue and used 45 Wistar female rats, divided randomly into three groups of 15 animals each (HaP, HaCol and HaAl) which were euthanized after 7, 15 and 30 days of operation.The histomorphometric exam after 30 days revealed the absence of inflammatory cell characteristic infiltrates and the presence of non-inflammatory collagen fibers. These results show the biocompatibility of the material implanted. Experiment 2 used 60 Wistar rats divided randomly into 4 groups (Group 1, HaP; Group 2, HaCol; Group 3, HaAl and Group 4, Control). Critical size defects of 8mm were performed in the calvaria and the three biomaterials were implanted. All groups also received collagen membrane. On day 30, inflammatory response on the defect was practically absent in all groups, mainly when compared to the period of 7 days. Some areas of bone neoformation were seen. There was predominance of osteoblasts, osteocytes and macrophages in lower amount. Regarding the radiographic aspect, after 30 days our study confirmed a marked biodegradation of the hydroxyapatite and signs of bone neoformation. The histomorphometric results of the synthetic hydroxyapatite implant demonstrated the probable occurrence of intramembranous ossification from the granulation tissue with the presence of bone-resident macrophages. It was possible to conclude that the results of our study in vivo can be used as a preliminary source of information about biocompatibility, biodegradability and bone neoformation from the implant of new biomaterials in vivo. / O objetivo desta pesquisa foi avaliar in vivo dois novos biomateriais de substituição óssea - hidroxiapatita pura e hidroxiapatita com colágeno - visando determinar a sua biocompatibilidade em tecidos moles e a sua capacidade de possibilitar a neoformação óssea em defeitos críticos em calvária de ratas. As duas formas de hidroxiapatitas sintéticas – Hidroxiapatita pura (HaP) e Hidroxiapatita com colágeno (HACol) - foram desenvolvidas pelo departamento de Química da Universidade Estadual de Ponta Grossa. A terceira hidroxiapatita sintética utilizada como elemento de comparação foi a hidroxiapatita comercial Alobone® (HaAl), disponível no mercado brasileiro. O experimento 1 realizado em conjuntivo de dorso de animais, utilizou 45 ratas fêmeas da espécie Wistar, divididos aleatoriamente em três grupos de 15 (HaP, HaCol e HaAl) e que sofreram eutanásia aos 7, 15 e 30 dias do pósoperatório. O exame histomorfométrico aos 30 dias verificou-se ausência do infiltrado característico de células inflamatórias e presença de fibras colágenas não inflamatórias. Estes resultados significam biocompatibilidade dos materiais implantados. O Experimento 2 utilizou 60 ratas Wistar divididos aleatoriamente em 4 grupos (Grupo 1, HaP; Grupo 2 HaCol, Grupo 3 HaAl) e Grupo 4, Controle). Realizaram-se defeitos críticos de 8 mm em calvária e a seguir colocaram-se os três tipos de biomateriais. Todos os grupos receberam também membrana de colágeno. Aos 30 dias, observou-se praticamente uma ausência da resposta inflamatória no local do defeito em todos os grupos, especialmente quando comparado ao período de 7 dias. Verificaram-se áreas de neoformação óssea. Houve predominância de osteoblastos, osteócitos e macrófagos em menor quantidade. No aspecto radiográfico, em 30 dias, a nossa pesquisa confirmou uma marcada biodegradação das hidroxiapatitas e sinais de neoformação óssea. Os resultados histomorfométricos da implantação de hidroxiapatitas sintéticas demonstraram a ocorrência de uma ossificação intramembranosa a partir do tecido de granulação com a participação de macrófagos ósseo-residentes. É possível concluir que os resultados dessa pesquisa podem ser utilizados como recurso preliminar de informações sobre biocompatibilidade, biodegradabilidade e neoformação óssea a partir da implantação de novos biomateriais in vivo.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-05-17T18:12:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Karen Cristiane Ribeiro.pdf: 2399556 bytes, checksum: 061ec872551f525fe1b25a9dbb51fcb7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-17T18:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Karen Cristiane Ribeiro.pdf: 2399556 bytes, checksum: 061ec872551f525fe1b25a9dbb51fcb7 (MD5) Previous issue date: 2018-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O aumento na expectativa de vida tem levado a busca por materiais que possam melhorar a qualidade de vida. Dentre os materiais mais utilizados para tratamento de problemas no tecido ósseo, os vidros bioativos são os que possuem uma excelente resposta bioativa. A composição 2Na2O.1CaO.3SiO2 (2N1C3S) é um dos poucos sistemas de vidro que apresenta cristalização homogênea no volume e também a sua composição é próxima do vidro Bioglass® 45S5, um dos materiais mais bioativos existentes. Neste trabalho, estudamos a bioatividade do vidro 2N1C3S com adições de P2O5, K2O e SrO através da investigação do tempo para a formação da hidroxicarbonato apatita (HCA) por imersão em fluido corporal simulado (SBF). Foram realizados tratamentos térmicos para avaliação da bioatividade das vitrocerâmicas derivadas desse sistema. As temperaturas de tratamento térmico foram obtidas através da calorimetria exploratória diferencial, em que foram determinadas as temperaturas de transição vítrea e onset de cristalização. A presença de HCA foi investigada por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier em função do tempo de imersão. Foi determinada por difração de raios X as fases cristalinas presentes nas amostras vitrocerâmicas. A formação de uma camada de hidroxicarbonato apatita foi observada após 21 dias nas amostras de vidro 2Na2O.1CaO.3SiO2 com 12% em peso de P2O5. As vitrocerâmicas com o menor tempo para o crescimento da camada de hidroxicarbonato apatita em solução SBF foram 2Na2O.1CaO.3SiO2+6% em peso de P2O5 e 10% em peso de SrO que recebeu tratamento térmico a 620°C/16h. Nós observamos a camada de HCA após 15 dias na vitrocerâmica 2Na2O.1CaO.3SiO2+6% em peso de P2O5 e 10% em peso de K2O que recebeu tratamento a 550°C/8h, a camada HCA foi observada após 15 dias e 21 dias para a que recebeu tratamento térmico a 550°C/16h. / The increase in life expectancy has led to the search for materials that can improve the quality of life. Among the materials that are most used to treat problems in bone tissue, bioactive glasses are those that have the greatest bioactive response. The 2Na2O.CaO.3SiO2 (2N1C3S) composition is one of the few glass systems which exhibits homogeneous crystallization in the volume and also its composition is very close to Bioglass® 45S5 glass, one of the most bioactive materials. In this work, we studied the bioactivity of 2N1C3S glass with additions of P2O5, K2O and SrO by investigating the time to formation of the hydroxycarbonate apatite (HCA) by immersion in simulated body fluid (SBF). Thermal treatments were carried out to evaluate the bioactivity of the glass-ceramics. The heat treatment temperatures were obtained by differential scanning calorimetry, in which the glass transition and crystallization onset temperatures were determined. The presence of HCA was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy as a function of immersion time in SBH solution. X-ray diffraction were used for the identification of the crystalline phases present in the glass-ceramics. The glass-ceramics with the lowest time for growth of the hydroxycarbonate apatite layer in SBF solution were 2Na2O.CaO.3SiO2+6% in weight of P2O5 and 10% in weight of SrO heat treated for 620°C/16h and 2Na2O.1CaO.3SiO2+6% in weight of P2O5 and 10% in weight of K2O heat treated at 550°C/8h. The HCS layer was observed after 15 days of immersion for both glass-ceramics.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a caracterização de biovidros e vitrocerâmicos bioativos do sistema 3CaO.P2O5-SiO2-MgO, com índices de cristalinidade variados, visando o uso destes materiais em implantes estruturais ósseos. Amostras de composição nominal (% em peso) 57,75% CaO.P2O5 - 30% SiO2 - 17,25% MgO foram obtidas por fusão, e posteriormente, tratamentos térmicos foram realizados para a cristalização parcial dos vitrocerâmicos em temperaturas entre 700 ºC e 1100 ºC, com tempos diversos de até 480 minutos. Esses materiais foram caracterizados quanto ao seu comportamento térmico, quanto às fases cristalinas presentes e à microestrutura. Os resultados mostram que o vidro base apresenta separação de fases amorfas e os vitrocerâmicos apresentam como fase cristalina majoritária a fase whitlockite, podendo ser encontrada também a fase diopsídio, em tratamentos térmicos acima de 1050 °C. As propriedades mecânicas de dureza, tenacidade à fratura, módulo de fratura por ensaio de flexão e módulo elástico dinâmico foram determinadas. Todas as propriedades foram avaliadas em função do grau de cristalinidade do material, mostrando que a microestrutura e a fração cristalizada, bem como as diferentes fases cristalinas presentes, influenciam os resultados obtidos. O ganho máximo nas propriedades mecânicas ocorre em tratamentos térmicos a 975 °C, sendo atingidos valores próximos a 6,2 GPa, 1,7 MPa.m1/2 e 120 MPa para a dureza, a tenacidade à fratura e o módulo de fratura, respectivamente, em comparação aos valores de 4,8 GPa, 1,1 MPa.m1/2, 71 MPa dos vidros nucleados, o que indica aumento da ordem de 30% na dureza, 55% na tenacidade e 70% na resistência à fratura. Para o teste in vitro de citotoxicidade foram utilizadas células CHO como meio de cultura. Para os testes de bioatividade, as trocas iônicas entre os materiais e a solução acelular SBF ressaltam as diferenças em termos de reatividade química, sendo o efeito da cristalização de biovidros na formação da HCA observado por FTIR. Todas as amostras não apresentaram caráter citotóxico e o vitrocerâmico tratado a 775 °C mostrou ser o material mais bioativo, com início de formação da HCA em período de 24 h. Assim, os resultados obtidos indicam que o vidro e os vitrocerâmicos do sistema 3CaO.P2O5-SiO2-MgO são promissores candidatos ao uso como implantes ósseos, com distintas características e propriedades. / The current work presents the development and characterization of bioglass and bioactive glass-ceramic based on 3CaO.P2O5-SiO2-MgO-system, with different crystallization degrees, in order to use these materials in bone restorations. Samples of nominal composition (wt%) 57.75% CaO.P2O5-30% SiO2-17.25% MgO were obtained by melting and after heat-treated to partial crystallization of glass-ceramic at temperatures between 700 ºC and 1100 °C , with times up to 480 minutes. These materials were characterized by thermal analysis, X-Ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showed amorphous phase separation in glasses. In glass-ceramics, it was identified whitlockite as major crystal phase, and diopside phase above 1050 °C. Hardness, fracture toughness, bending strength and elastic modulii of the samples were evaluated. These mechanical properties were evaluated according to the matrix crystallinity degree. The microstructure and the crystallization degree must be influencing the mechanical properties results. The optimized properties were observed in samples crystallized at 975 °C, with values near to 6.2 GPa, 1.7 MPa.m1/2 and 120 MPa for hardness, fracture toughness and bending strength, respectively, in comparison to 4.8 GPa, 1.1 MPa.m1/2 and 71 MPa presented by nucleated glasses at 700 °C, which indicates increases of 30% in hardness, 55% in fracture toughness and 70% in bending strength. In the cytotoxicity test, the culture medium was CHO cells. Ionic exchanges with the SBF-K9 acellular solution during the in vitro bioactivity tests highlight the differences in terms of chemical reactivity between the glass and the glassceramics. The effect of crystallinity on the rates of hydroxycarbonate apatite (HCA) formation was followed by FTIR. All samples were considered not cytotoxic. The glassceramic obtained at 775 °C presented the most interesting result, because onset for HCA formation is about 24 hours.The results obtained indicate that glasses and glass-ceramics of the 3CaO.P2O5-SiO2-MgO system are promissory candidates to be used as bonegraft implants.

O objetivo do presente estudo foi comparar a eficácia da implantação de biomateriais porosos na neoformação óssea e reparo de defeitos cervicais mandibulares em cães, com ou sem a técnica de regeneração óssea guiada (ROG). Bio-Oss Block® (BB), Bio-Oss Collagen® (BC), Bio-Oss® em grânulos (BG), osso autógeno (Ab) e coágulo (Cg) foram utilizados nas mesmas situações experimentais. Para o grupo com membrana foi utilizado o BioGide®. Doze cães foram submetidos a extrações dos pré-molares e primeiros molares mandibulares bilateralmente. Quatro meses após cinco defeitos ósseos (6 mm de diâmetro/4 mm de profundidade) foram confeccionados em um lado. Implantes de 3,3 x 10 mm foram instalados na mesial de cada defeito, proporcionando um \"gap\" distal de 2,7 mm. Os defeitos foram aleatoriamente preenchidos com Ab, Cg, BB, BC e BG. Os mesmos procedimentos foram executados no lado oposto após oito semanas. A membrana foi utilizada para recobrir os defeitos em metade dos lados. Os animais foram sacrificados após oito semanas. A estabilidade dos implantes foi aferida pelo Osstell Mentor®, na instalação do implante e no sacrifício. Os espécimes (n=60, sendo 3 de cada grupo) foram escaneados em micro-tomógrafo Skyscan® 1172. Após aquisição das imagens, o volume de interesse de 3,0 x 6,0 x 4,0 mm foi estabelecido e os parâmetros relativos à formação óssea foram avaliados. Todos os biomateriais foram escaneados in vitro para avaliação da porosidade. Utilizando a técnica de cortes por desgaste, lâminas histológicas foram confeccionadas para a avaliação histológica e histométrica de cada espécimen. As análises histométricas revelaram que o BC apresentou formação óssea semelhante ao Ab em 8 semanas sem BGd. O Cg mostrou a maior formação óssea entre os tratamentos testados em 16 semanas com BGd, e foi superior ao BB e BG em 8 semanas sem BGd (p<0,05). O BB exibiu pior formação óssea entre os tratamentos (8 e 16 semanas, com ou sem membrana). O BC obteve o melhor desempenho dentre os biomateriais. Todos os biomateriais foram parcialmente reabsorvidos de 8 a 16 semanas, no entanto, o BB foi encontrado em maior quantidade em comparação com os demais biomateriais (p<0,05). Em relação à análise da crista alveolar, o BB apresentou a menor reabsorção entre os tratamentos, com e sem BGd a 8 e 16 semanas (p<0,05). A aplicação da BGd proporcionou maior ISQ em 16 semanas, independentemente do material testado (p<0,05). A análise micro-tomográfica mostrou que quando a BGd não foi utilizada, o BG proporcionou a maior quantidade de osso no interior do defeito, seguido pelo BC (p<0,05). Quando o defeito foi coberto com BGd, o Ab rendeu superior formação óssea (p>0,05). A análise de superfície óssea mostrou valores aumentados em sítios tratados com BG, seguido por BC em 8 semanas sem BGd, e Ab em 8 semanas com BGd (p<0,05). O BC apresentou superfície/volume ósseo superior a 8 (com e sem BGd) e 16 semanas com BGd (p<0,05). O BB apresentou os menores valores em 16 semanas (sem BGd). O Cg em 16 semanas (com BGd) foi o pior entre os tratamentos aplicados (p<0,05). Em relação à espessura trabecular, Ab e BB apresentaram respectivamente valores maior e menor (p<0,05), independente do tempo experimental avaliado ou uso de membrana. A análise da porosidade dos biomateriais revelou que o BG apresentou maiores números, volume e superfície de poros fechados. O BB apresentou maiores valores de volume de poros abertos, porosidade aberta e porosidade total em comparação com os outros materiais. Conclui-se que a implantação de bloco de alta porosidade (BB) falhou em proporcionar maior reparo ósseo no interior do defeito e foi o tratamento que mais reduziu a reabsorção da crista óssea alveolar distal. Biomateriais com menor porosidade (BC e BG) apresentaram superior ou semelhante formação óssea e estabilidade dos implantes em comparação ao osso autógeno. A utilização da técnica de ROG melhorou o padrão de formação óssea em todos os tratamentos e períodos testados e reduziu a presença de tecido mole no interior do defeito. Uma relação inversa entre a porosidade dos biomateriais e a formação óssea in vivo foi observada no modelo experimental adotado. / The aim of this study was to compare the effectiveness of porous biomaterials in bone formation and repair of cervical mandibular defects in dogs, with or without Guided Bone Regeneration (GBR) technique. Bio-Oss Block® (BB), Bio-Oss Collagen® (BC), Bio-Oss® in granules (BG), autogenous bone (Ab) and coagulum (Cg) were used under the same experimental conditions. For the membrane group, BioGide® was used. Twelve dogs underwent bilateral extractions of mandibular premolars and first molars. After four months five bone defects (6 mm long / 4 mm deep) were prepared at one side. Implants of 3.3 x 10 mm were installed on each of mesial defect, providing a distal gap of 2.7 mm. The defects were randomly filled with Ab, Cg, BB, BC and BG. The same procedures were performed in the opposite side after eight weeks. A membrane was used to cover the defects in half of the sides. Animals were sacrificed after eight weeks. Implant stability was measured by Osstell Mentor®, at implant installation and sacrifice. The specimens (n=60, 3 in each group) were scanned in Skyscan® 1172 micro-CT scanner. A volume of interest of 3.0 x 6.0 x 4.0 mm was established and the parameters related to bone formation were evaluated. All used biomaterials were also scanned for in vitro porosity evaluation. Using Exakt® system, ground section of each specimen were prepared for histological and histometric assessment. Histometric analysis revealed that BC presented similar bone formation to Ab in 8 weeks without BGd. Cg showed greater bone formation between treatments at 16 weeks with BGd, and was superior to BG and BB at 8 weeks without BGd (p<0.05). BB exhibited worse bone formation within treatments (8 and 16 weeks, with or without membrane). BC had the best performance among biomaterials. All biomaterials were partially resorbed from 8 to 16 weeks. However, BB was found in greater amounts in comparison with other biomaterials (p<0.05). Regarding the alveolar crest analysis, BB had the lowest resorption between treatments with and without BGd at 8 and 16 weeks (p<0,05). The BGd use promoted higher final ISQ values at 16 weeks, regardless the tested treatment (p<0.05). Micro-CT analysis showed that when BGd was not used, BG yielded the highest amount of bone within the defect, followed by BC (p<0.05). When the defect was covered with BGd, Ab yielded higher bone formation (p>0.05). Bone surface area analysis showed that increased values in sites treated with BG, followed by BC without BGd at 8 weeks, and Ab at 8 weeks with BGd (p<0.05). The BC presented greater Bone Surface Area/Bone volume at 8 (with and without BGd) and 16 weeks with BGd (p<0.05). BB had the lowest values at 16 weeks (without BGd). Cg presented the worst performance among treatments at 16 weeks (with BGd) (p<0.05). Regarding the Trabecular Thickness, Ab and BB showed the highest and lowest values, respectively (p<0.05), regardless of the time point or membrane use. In biomaterials porosity analysis, BG showed higher numbers, volume, and surface area of closed pores. BB had the highest volume of open pores, open porosity and total porosity compared with the other treatments. It can be concluded the use of a high porosity block (BB) failed to provide greater bone formation within the defect area and it was the treatment that better reduced distal alveolar crest resorption. Biomaterials with lower porosity (BC and BG) showed higher or similar bone formation and implant stability if compared to autogenous bone. The appliance of BGd improved bone formation in all treatments and tested periods and reduced soft tissue presence within the defect. An inverse relationship between biomaterials\' in vitro porosity and in vivo bone formation was observed in the experimental model used.

Introdução: Produtos confeccionados a partir de materiais não biodegradáveis têm trazido um grande problema para a sociedade nos dias de hoje. A facilidade de utilização e manipulação dos produtos descartáveis leva a um aumento do consumo, podendo gerar danos para o meio ambiente, quando não há forma eficiente para o tratamento do mesmo. Materiais como fraldas, absorventes e curativos são exemplos de bens de consumo que apresentam Poliacrilato de Sódio, o qual é um polímero superabsorvente não biodegradável, como o principal constituinte destes produtos. O Poliacrilato de Sódio tornou-se muito conhecido a partir da década de 80 quando as fraldas descartáveis começaram a ser comercializadas. Atualmente, são consumidas aproximadamente 18 bilhões de fraldas todos os anos, apenas nos Estados Unidos. Devido aos impactos ambientais que este composto tem gerado, a ciência tem buscado polímeros que possam substituir o Poliacrilato de Sódio nas suas principais características, como superabsorção e alta cinética de intumescimento. Objetivo: No âmbito de desenvolver materiais que possam substituí-lo, buscou-se, neste trabalho, um monômero que apresentasse, em sua molécula, a presença de cadeia carboxílica a qual é a parte altamente hidrofílica. Metodologia: Neste trabalho, foi explorado o monômero de ácido Itacônico como possível substituinte do Poliacrilato de Sódio. Esta substância, além de ser caracterizada pela presença de estruturas hidrofílicas, também é biodegradável. Foram feitas análises de grau de intumescimento do material tanto na forma de gel quanto na forma microgel. A morfologia e a biodegradabilidade do material também foram estudadas. Concomitantemente, foi realizada a padronização do Poliacrilato de sódio para que este fosse utilizado como instrumento comparativo para a avaliação do grau de intumescimento, morfologia e degradabilidade. Hidrogéis de ácido itacônico foram assim analisados e avaliados com o hidrogel de poliacrilato de sódio e os resultados comparados. Resultados: Embora o grau de intumescimento do gel de ácido itacônico não tenha alcançado o mesmo grau de intumescimento do gel de poliacrilato de sódio, os resultados foram bons, uma vez que houve grande absorção de solução pelo gel de ácido itacônico. Além disso, sua biodegradabilidade mostrou resultados fascinantes pela rapidez de degradação e formação de fungos nas amostras. Contudo, são necessários mais estudos, uma vez que a reprodutibilidade do grau de intumescimento do gel 12,5% não foi satisfatória em outros experimentos. Outro obstáculo encontrado no estudo foi a necessidade de se obter uma técnica melhor para a análise da cinética de intumescimento dos géis dos polímeros usados no estudo. A seleção de um polímero ou monômero ideal deve ser caracterizada pela superabsorção, alta cinética de intumescimento, baixo custo, curto tempo de manipulação, baixa toxicidade e biodegradabilidade. Embora as pesquisas sobre o ácido itacônico ainda se encontram em andamento, ele é considerado uma substância promissora para o futuro dos materiais biodegradáveis. / Introduction:Products made from non-biodegradable materials have brought a major problem for society. The easiness of the utilization and manipulation of disposable products leads to an increased consumption, and, consequently, damages to the environment. Besides, most of the discharged of these materials have no efficient treatment affecting the modern society. Materials such as diapers, sanitary napkins and dressings are examples of consumer goods which contain in their main structure sodium polyacrylate, a non-biodegradable superabsorbent polymer. Since 1980, sodium polyacrylate has become well known when disposable diapers began to be marketed. Nowadays, superabsorbent components mainly diapers are consumed in large scale reaching about 18 billion diapers consumed every year only in the U.S. Due to the environmental impacts that sodium polyacrylate has generated, science has sought polymers that can replace sodium polyacrylate in its main features such as high swelling degree and swelling kinetics. Goal: In the ambit to develop materials that can replace sodium polyacrylate, this work focuses on a monomer that has in its molecule, the presence of carboxylic chain which is a highly hydrophilic part. Methodology: In this work it was searched the monomer of itaconic acid as a possible material to replace sodium polyacrylate. This monomer not only has hydrophilic structure in its molecule, but also is biodegradable. During the program, it was made analyses of swelling degree both in gel and in microgel forms. The morphology of its structure and the biodegradability were also studied. Concomitantly, it was made the standardization of sodium polyacrylate to be utilized as a comparative instrument assessing the high swelling degree, morphology and degradability. Itaconic acid hydrogels were analyzed and assessed and the outcomes compared with sodium polyacrylate. Results: Although the swelling degree of itaconic acid has not reached similar results to sodium polyacrylate, the results can still be considered good since the swelling degree of itaconic acid was high. Furthermore, its biodegradability showed excellent results due to the short time of degradation and fungus formation in all samples. However, more studies are necessary, inasmuch as the reproducibility of swelling degree of the itaconic acid 12.5% gel was not satisfactory enough in other experiments. Another obstacle encountered in the study has been the need for a more precise technique for the analysis of the swelling kinetics of the polymers used. The selection of an ideal polymer must present high swelling degree, high kinetics of swelling, low cost, short handling time, low toxicity and high biodegradability. Although the researches about the Itaconic acid have still been undertaken, it is considered a promising substance for the future of biodegradable material.

Esta pesquisa realiza um estudo da relação entre universidades-centros de pesquisa e empresas no setor de biomateriais, no estado do Paraná (Brasil). Os dados foram levantados por meio de entrevistas exploratórias realizadas com onze líderes de grupos de pesquisa, com representantes dos setores de pesquisa e desenvolvimento de quatro empresas ligadas ao setor de biomateriais e com os responsáveis pelos Núcleos de Inovação Tecnológica das universidades contempladas pela pesquisa. Os resultados das entrevistas com os pesquisadores mostram as motivações para o estabelecimento das parcerias, as principais dificuldades, bem como as lacunas que dificultam o avanço das pesquisas no estado. As entrevistas exploratórias com os representantes das empresas identificaram as motivações para o estabelecimento das parcerias, as formas utilizadas para identificar os pesquisadores, as principais dificuldades, bem como as principais lacunas nesta relação. Foi realizada também uma pesquisa bibliográfica a respeito dos mecanismos governamentais de apoio, na qual foram levantadas as principais legislações federais sobre o processo de inovação, as legislações locais e os principais mecanismos de subvenção atuantes no estado. Por fim, foram identificadas e analisadas as boas práticas implantadas pelas empresas e universidades-centros de pesquisa. Este trabalho finaliza com a apresentação de dois protocolos de boas práticas disponibilizados para empresas e instituições de pesquisa, e um protocolo de ações para o governo, com o objetivo de aprimorar esta relação, tão importante para o desenvolvimento científico-tecnológico no país. / This research conducts a study of the interaction between universities-research centers and companies on the biomaterials industry in the state of Paraná (Brazil). Data were collected through exploratory interviews with eleven leaders of research groups, with representatives of research and development areas of four companies linked to the biomaterials sector and with those responsible for Technological Innovation Centers in universities covered by this study. The results of the interviews with the researchers show the motivations for the establishment of partnerships, the main difficulties, as well as the gaps that hinder the progress of research in the state. The exploratory interviews with representatives of companies identified the motivations for the establishment of partnerships, the ways used to identify the researchers, the main difficulties, as well as the main gaps in this regard. It was also performed a bibliographic research regarding government support mechanisms, in which were surveyed main federal laws about the process of innovation, local laws and the mechanisms of subvention in the state. Finally, were identified and analyzed the best practices implemented by companies and universities-research centers. This study concludes with the presentation of two protocols of best practices made available for companies and research institutions, and a protocol of suggestions to the government, aiming to improve these relations, so important to the scientific and technological development in this country.

Atualmente a área de saúde vem buscando auxílio na engenharia para a contribuição no estudo e confecção de próteses para casos específicos de fraturas ou doenças ósseas. Com o avanço da tecnologia surgiram processos de manufatura que tornam possível a fabricação de próteses personalizadas. Uma dessas tecnologias é a manufatura aditiva. O grande desafio no momento está na fabricação de próteses por manufatura aditiva que combinem desempenho biomecânico e resistência estrutural. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver elementos de fixação, especificamente âncoras de sutura de polímeros PEEK e PEKK, considerando seus requisitos estruturais através de simulações pelo método dos elementos finitos, e considerando que sejam fabricadas através de processos de manufatura aditiva. Este desenvolvimento permitirá a substituição de âncoras de sutura de liga de titânio, hoje largamente empregadas pelos cirurgiões, por âncoras de sutura de polímeros biocompatíveis, o que possibilitará que estes polímeros sejam absorvidos pelo corpo humano em curto e médio prazo, permitindo a completa restituição do osso afetado, melhorando a qualidade de vida do paciente pós-cirurgia. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que a técnica poderá resultar em próteses com a biocompatibilidade desejada e resistência mecânica adequada. Próteses permanentes (articulações) ou provisórias (âncoras de sutura) seriam um dos critérios para a escolha do material a ser utilizado, absorvível ou não pelo corpo humano. / Nowadays medicine is searching assistance from engineering that may contribute in studies and confection of prothesis to specific cases of fractures and bone diseases. With the advance of technology new processes of manufacture were risen, making possible the confection of personalized prothesis. The biggest challenge of the moment is in the manufacture of additive prothesis that can combine biomechanics performance and structural resistance. In this context, the objective of this dissertation is to develop PEEK and PEKK polymer suture anchors, considering its structural requirements, taking into account their mechanical strength, through simulation by the finite element method, and considering additive manufacturing processes. This development will allow the replacement of titanium alloy suture anchors, now widely used by surgeons by suture anchors of biocompatible polymers, which enable these polymers to be absorbed by the human body in the short and medium term, allowing full regeneration of affected bone, improving the quality of life of the patient. The results of this study indicate that the technique could result in prosthesis with the desired biocompatibility and adequate mechanical strength. Permanent prosthesis (joints) or temporary (suture anchors) would be one of the criteria for the choice of material to be used, absorbable or non absorbable by the human body.

O uso crônico de etanol prejudica diretamente o processo biológico de reparo ósseo, principalmente pela inibição das células osteoblásticas, podendo causar retardo de consolidação ou pseudoartrose. Vários biomateriais naturais ou sintéticos, têm sido utilizados como uma alternativa aos enxertos ósseos. Os biomateriais sintéticos, como o Beta Fosfato Tricálcico (-TCP) são biocompatíveis, biodegradáveis e osteocondutíveis, por orientar as células osteoblásticas, promovendo a neoformação óssea. Sendo assim, objetivou-se avaliar a influência da ingestão crônica de etanol no processo de reparo ósseo de defeitos cranianos tratados com -TCP® comparativamente aos preenchidos com coágulo sanguíneo e a sua interferência sobre a massa corporal. Foram utilizados 40 ratos machos (Rattus norvegicus), distribuídos aleatoriamente em 2 grupos: GAG - receberam água como dieta liquida, e GAL - receberam etanol a 25%. O GAL foi submetido inicialmente à adaptação gradativa ao álcool e depois permaneceu a 25% por 90 dias. Após o término desse período, todos os animais foram submetidos à cirurgia experimental. Nos ossos parietais de cada animal, foram confeccionadas duas cavidades 5,0 mm de diâmetro ao lado da sutura sagital, de forma que o parietal direito foi preenchido com -TCP® e o esquerdo com coágulo. Dessa forma, os grupos GAG e GAL foram divididos de acordo com o preenchimento dos defeitos: GC-AG (Grupo Coágulo Água), GC-AL (Grupo Coágulo Álcool), GB-AG (Grupo Biomaterial Água) e GB-AL (Grupo Biomaterial Álcool). O reparo ósseo foi observado de acordo com o período de eutanásia: 10, 20, 40 e 60 dias após a cirurgia. Após inclusão histológica, as peças foram submetidas à análises histomorfológica e histomorfométrica. Na análise da variação da massa corporal, observou-se que as massas iniciais do GAG foram maiores que GAL e as massas finais de GAG aumentou significativamente apenas em 60 dias e no GAL em todos os períodos. Na análise histomorfológica, observou-se nos períodos iniciais de todos os grupos a presença de tecido conjuntivo fibroso preenchendo toda área central do defeito. Os grupos com os defeitos preenchidos com -TCP apresentaram tecido reacional com as partículas envoltas por células inflamatórias. No período final de análise, observou-se em todos os grupos pequena neoformação óssea com a área central preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Nos grupos GC-AL, GB-AG e GB-AL evidência de reação inflamatória menos intensa. Na análise histomorfométrica em relação à influência do tempo na neoformação óssea, os grupos GC-AG e GC-AL apresentaram o mesmo perfil gráfico em todos os períodos exceto 60 dias. O grupo GB-AG houve aumento substancial de neoformação em todo experimento e GB-AL pequeno aumento, mas não foi significante. Em relação à interferência da dieta, observou-se maior percentual de formação óssea nos grupos que consumiram água nos períodos 40 e 60 dias. E em relação ao tipo de preenchimento, observou-se no grupo GC-AG maior formação nos períodos de 20 e 40 dias. Já nos GB-AG e GB-AL a formação foi similar durante todo experimento. Conclui-se que o -TCP® não foi capaz de contribuir para melhor regeneração óssea, apresentando desempenho inferior nos animais que consumiram álcool. / Chronic use of ethanol directly affects the biological process of bone repair, primarily by inhibition of osteoblastic cells. This may cause delayed consolidation or nonunion. Various natural and synthetic biomaterials have been used as alternatives to bone grafting. Synthetic biomaterials such as beta tricalcium phosphate (-TCP) are biocompatible, biodegradable, and osteoconductive, guiding osteoblastic cells and promoting bone formation. Thus, the objective was to evaluate the influence of chronic ethanol intake on the bone healing process of cranial defects treated with - TCP® compared to those filled with blood clot. Forty male rats were used (Rattus norvegicus), randomly divided into two groups: GAG received water as a liquid diet, and GAL received 25% ethanol. The GAL group was initially subjected to gradual adaptation to the alcohol and then maintained at 25% for 90 days. At the end of this period, all animals were submitted to experimental surgery. In the parietal bone of each animal, two cavities were prepared, 5.0 mm in diameter on the side of the sagittal suture, and the right parietal was filled with -TCP® and left to clot. Thus, the GAG and GAL groups were divided according to the filling of defects: GC-AG (Clot Water Group); GC-AL (Clot Alcohol Group); GB-AG (Biomaterial Water Group); and GB-AL (biomaterial Alcohol Group). The bone repair was observed according to the euthanasia period: 10; 20; 40; and 60 days after surgery. After a histological inclusion, the pieces were submitted to histomorphological and histomorphometric analysis. The histomorphological analysis was observed in the initial periods of all groups fibrous connective tissue filling the entire central area of the defect. The groups of defects filled with -TCP showed tissue reaction to particles surrounded by inflammatory cells. At the end of the period of analysis, it was observed that in all groups there was little bone formation, with the central area filled with fibrous connective tissue. In the GC-AL, GB-AG, and GB-AL groups there was evidence of less intense inflammatory reaction. In histomorphometric analysis regarding the influence of time in osteogenesis, the GC-AG and GC-AL groups had the same graphic profile in all periods except 60 days. In the GB-AG group there was a substantial increase of formation in every experiment, and in the GB-AL a small increase, but it was not significant. Regarding the influence of diet, there was a higher percentage of bone formation in the group that consumed water in the 40- and 60-day periods, and in the type of filling, increased formation in the periods of 20 and 40 days was observed in the GC-AG group. In the GB-AG and GB-AL groups, the formation was similar throughout the experiment. It is concluded that the -TCP® was not able to contribute to better bone regeneration, with underperformance in animals that consumed alcohol.

Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de materiais compósitos baseados na mistura (blenda) de poli (ácido lático) PLA e poli (adipato co-tereftalato de butileno) PBAT reforçados com bio-hidroxiapatita \"HAp\", obtida a partir de cascas de ovos brancos de galinha. A obtenção de HAp foi realizada por via úmida, reação ácido-base. Primeiramente, foi obtido o bio-carbonato de cálcio a partir das cascas de ovos brancos de galinha, seguido de um ciclo térmico de aquecimento a 800 °C para a conversão em óxido de cálcio, o qual posteriormente foi sinterizado a 900 °C para a obtenção da HAp. Os materiais compósitos de PLA/PBAT reforçados com 1, 3 e 5 %, em massa, de HAp em pó, com tamanho de partículas iguais ou menor que 10 &mu;m, foram preparadas pelo processo de extrusão utilizando-se uma extrusora de dupla-rosca. Após o processo de extrusão, os materiais foram alimentados ao funil de alimentação de uma injetora de laboratório para a obtenção dos corpos de prova para os ensaios de caracterização. Parte dos corpos de prova foram submetidos à esterilização por radiação gama (radioesterilização), utilizando-se feixe de elétrons de alta energia, gerados em um acelerador de elétrons industrial, de 1,5 MeV, à temperatura ambiente e na presença de ar, com dose de radiação de 25 kGy. As amostras de HAp foram caracterizadas por meio dos ensaios de difração de raios X (DRX), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG) e microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (MEV-FEG). O PLA/PBAT puro e seus compósitos não irradiados e irradiados foram caracterizados por meio dos ensaios de DRX, TG, MEV-FEG, calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de distorção térmica (HDT), ponto de amolecimento Vicat, resistência à tração, à flexão e ao impacto Izod, validação do processo de esterilização (teste de carga microbiana (Biocarga ou Bioburden) e ensaios de esterilidade) e citotoxicidade \"in vitro\" pelo método de incorporação do vermelho neutro para avaliação da biocompatibilidade das amostras. As análises de DRX da HAp mostraram os picos característicos presentes na fase amorfa da HAp; os picos e bandas largas pertencentes aos grupos moleculares da HAp foram identificados por meio da análise por FTIR; a estabilidade térmica da HAp obtida foi confirmada por termogravimetria, a qual mostrou uma pequena perda de massa com o aumento da temperatura, devido à queima do solvente, evaporação de água e queima de materiais orgânicos presentes na amostra de HAp, as imagens obtidas por MEV-FEG mostraram estruturas irregulares características da HAp. A incorporação de HAp na blenda de PLA/PBAT promoveu ganhos superiores a 10 % na temperatura de distorção térmica e no ponto de amolecimento Vicat original da blenda, aumento superior a 15 % nas propriedades mecânicas de resistência à tração e à flexão, e aumento superior a 10 % a resistência ao impacto Izod, melhorando suas propriedades de forma significativa quando comparado a blenda de PLA/PBAT. Os testes de carga microbiana e esterilidade mostraram que a dose de radiação de 25 kGy aplicada foi eficaz para a esterilização das amostras dos materiais. Todas as amostras apresentaram-se biocompatíveis em ambiente celular pelo teste de citotoxicidade \"in vitro\", apresentando potencial para estudo \"in vivo\". / This work presents the preparation and characterization of composites based on blends of poly (lactic acid) - PLA and poly (adipate co-terephthalate of butylene) - PBAT reinforced with bio-hydroxyapatite \"HAp\", obtained from avian eggshells waste of white color. The HAp was obtained by the wet chemical method from the acid-base reaction. Firstly, the bio-calcium carbonate (bio-CaCO3) was obtained from the avian eggshells waste. The bio-CaCO3 was submitted to a heating cycle at 800 °C in order to convert bio-CaCO3 in the bio-calcium oxide, which was then sintered at 900 °C and the bio-HAp was obtained. PLA/PBAT reinforced with 1, 3 and 5 % in weight of HAp, particle size &le; 10 &mu;m, were prepared by the extrusion process using a twin-screw extruder. After the extrusion process, the PLA/PBAT blend and its composites were fed into a laboratory injection molding machine and the specimens test were obtained for the characterization tests. Part of the specimens was submitted to sterilization by gamma radiation (radio-sterilization) with electron-beam using an industrial electron accelerator of 1.5 MeV, at the radiation dose of 25 kGy, room temperature and in the presence of air. HAp was characterized by X ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG) and scanning electron microscopy with field emission source (FE-SEM) analysis. The blends and composites (non-irradiated and irradiated samples) were characterized by XRD; TG; FE-SEM and differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The thermal distortion temperature (HDT), Vicat softening temperature, tensile, flexural, and impact Izod tests were also carried out. The validation of materials sterilization process (Bioburden tests) and cytotoxicity test \"in vitro\" to evaluating the biocompatibility of the material composites were also made. XRD analyzes results showed a characteristic peak in the amorphous phase of HAp. FTIR analysis identified broad peaks and bands belonging to the molecular groups of HAp. The thermal stability of the HAp was confirmed by the TG analysis, which showed a small loss of mass with the increase of temperature due to the burning of solvents, water evaporation and burning of organic materials present in the sample of HAp. The FE-SEM images showed irregular structures characteristic of HAp. Regarding the PLA/PBAT/HAP composites, it can be observed increases up to 10 % in thermal distortion temperature and Vicat softening temperature, higher than 15 % in the tensile and flexural strength, and higher than 10 % in the Izod impact when compared with neat PLA/PBAT blend. The bioburden tests showed that radiation dose of 25 kGy was effective for sterilization of the materials. The results of the cytotoxicity test \"in vitro\" showed that all samples are biocompatible in the cellular environment, and therefore, presents a potential for \"in vivo\" study.

A história da pesquisa e desenvolvimento dos biomateriais e dispositivos médicos mostra a inserção de produtos não seguros no mercado, os quais foram causa de mortes e seqüelas nos pacientes. Diante de tal quadro, pode-se dizer que diversos setores da indústria, representantes da academia, assim como órgãos governamentais de regulamentação e controle da qualidade de produtos, estão sob crescente pressão para educação e integração do setor. Sob esta perspectiva, a pesquisa passou a ser um diagnóstico das interrelações inseridas em tal cenário. Este trabalho foi realizado por meio de pesquisa etnográfica entre agosto de 2008 e agosto de 2010 com o intuito de reconhecer e analisar as inter-relações científicas, tecnológicas e normativas na pesquisa dos biomaterias. Neste percurso utilizamos a Norma ISO 10.993, que trata das avaliações biológicas dos biomateriais, para aproximação com os grupos de pesquisa. A pesquisa de campo envolveu: 1. Observação das práticas laboratoriais e acompanhamento de duas disciplinas de pós-graduação oferecidas no IPEN/SP: Introdução aos Biomateriais (TNM5782) e Biomateriais Propriedades e Avaliação (TNM 5783); 2. Participação nos Congressos Latino Americano de Órgãos Artificiais e Biomateriais (COLAOB) e nos eventos promovidos pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) Biofabris; e, 3. Organização de um Debate com os grupos de pesquisa em biomateriais do IPEN. O debate e as aulas foram filmados, transcritos e analisados. Os resultados apontaram os grandes avanços dos programas acadêmicos de biomaterais e da integração entre as diversas 18 formações que trabalham nesta linha de pesquisa. Em termos de aplicação tecnológica, o envolvimento dos pesquisadores com os aspectos industriais e regulatórios tornou-se presente no cotidiano acadêmico. Assim, foi ressaltada a importância das aproximações entre a pesquisa e ensino e estas outras esferas e discutida as possibilidades de inserção de assuntos políticos, sociais, culturais e organizacionais neste contexto. / The history of research and development of biomaterials and medical device has been shown the application of unsafe products on the market, which were the cause of deaths and injuries in patients. For that reason, it can be said that various sectors of industry, academic representatives, government regulation and quality control of products, are under increasing pressure for integration and education of the participants. With these in mind, this research has become a diagnosis of the interrelationships that are present in this scenario. This diagnosis was conducted through ethnographic research between August 2008 and August 2010 in order to recognize and analyze the scientific, technological and regulatory relationships in the field of biomaterial. In this course it was used use the standard ISO 10.993, which deals with biological assessments of biomaterials, for approximation to the studied groups. The research involved: 1. Observation of laboratory practice and two graduate courses offered at IPEN / SP: \"Introduction to Biomaterials\" (TNM5782) and \"Biomaterial - Properties and Evaluation\" (TNM 5783), 2. Participation in the Latin American Congress of Biomaterials and Artificial Organs (COLAOB) and events sponsored by the National Institutes of Science and Technology (INCT) Biofabris, and 3. Organization of a meeting biomaterial research groups at IPEN. The meeting and lectures were videotaped, transcribed and analyzed. The results showed the great achievements of the biomaterials academic programs and the integration of the various professionals backgrounds who work in this field. In terms of technological application, the implication of researchers with industrial and regulatory aspects becomes present in academic daily work. Therefore, it was pointed out the importance of the interactions between researchers with the others spheres and discussed the possibilities of integration of political, social, organizational and cultural subjects in this context.