Orientadores: Antonio Wilson Sallum, Marcio Zaffalon Casati / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_SauloCabraldos_D.pdf: 3210945 bytes, checksum: 72bba992ab8c1008b9016ed006981d75 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A grande busca da periodontia é regenerar nos indivíduos que portaram patologias periodontais as estruturas de suporte dental devastadas pela doença infecciosa. Nos últimos anos, materiais para enxertos ósseos vêm sendo testados e utilizados em larga escala com esse intuito. Embora o uso de osso autógeno seja comumente considerado o material de enxerto de primeira escolha, existe uma série de limitações ao seu uso. Nesse trabalho propusemos avaliar o efeito da esponja de chitosan/tricálcio fosfato, que é um bio-polímero natural não tóxico e biodegradável, no reparo de defeitos de tamanho crítico em calvária de ratos. Foram utilizados 20 ratos, machos, adultos, da linhagem Wistar. Confeccionaramse, no osso parietal de cada animal, dois defeitos ósseos de tamanho crítico, com broca trefina de 5mm de diâmetro interno, um dos defeitos recebeu a esponja de chitosan (grupo teste) e o outro foi preenchido com osso autógeno particulado (grupo controle positivo). Após 60 dias, cortes histológicos foram executados observando-se, nos defeitos preenchidos com o chitosan, uma média de 37,79% de remanescentes da esponja. Numa análise linear destes defeitos, o preenchimento ósseo ocorreu numa média de 0,57±0,38mm. Nos defeitos preenchidos com osso autógeno (controle positivo), foi registrada uma média de 5,02mm de osso vital. Comparando os dois grupos experimentais em termos percentuais, observamos que no grupo teste o preenchimento com tecido ósseo foi menor que no grupo controle (7,72% e 68,75%) respectivamente, p<0,001 no teste de Tukey). Dessa forma, conclui-se que a esponja de chitosan/tricálcio fosfato tem um deficiente efeito sobre o reparo ósseo em defeitos de calvária de ratos / Abstract: Periodontology great challenge is to aim the regeneration of periodontal apparatus previously exposed to periodontal disease. Bone substitutes have been extensively tested and used to obtain regeneration. Despite autogenous bone has been considered the gold standard material to perform these techniques there are some restrictions which limit its use. The objective of this study is to evaluate the chitosan/tricalcium phosphate sponge, a non-toxic natural and biodegradable biopolymer, in calvarian defects repair. Twenty adult male Wistar rats were used in this research. Two critical defects were prepared on the parietal bone of each animal using a trephine bur of 5mm inside diameter. One of the defects received chitosan sponge as treatment (test group) and the other was treated with particulate autogenous bone (positive control group). After 60 days the animals were sacrificed and the histological sections were obtained. It was observed in test group a mean remaining chitosan sponge of 37,79%. A linear analysis showed a 0,57±0,38 bone fulfilling mean of the test defects. In defects treated with autogenous bone (positive control group) the mean bone vital observed was 5,02mm. In percentual terms the defect bone fulfilling was less observed in test group rather than control group (7,72% and 68,75% respectively, Tukey test p<0,001). Chitosan/tricalcium phosphate sponge does not improve bone repair in rats calvarian defects / Doutorado / Periodontia / Mestre em Clínica Odontológica

As fraturas femorais sÃo consideradas um problema de saÃde pÃblica e sÃo responsÃveis por um alto Ãndice de morbidade e mortalidade pela ocorrÃncia de possÃveis complicaÃÃes. Ocorrem nÃo somente em pacientes jovens expostos a grandes traumas como tambÃm na populaÃÃo idosa. A maioria dos pacientes idosos possui determinadas afecÃÃes como, por exemplo, a osteoporose, que aumenta ainda mais o risco dessas fraturas, jà que a tendÃncia à que a idade mÃdia da populaÃÃo aumente, as consequÃncias da osteoporose aumentarÃo na mesma proporÃÃo. Estudos clÃnicos demonstraram que o uso dos bifosfonatos reduzem o risco da ocorrÃncia dessa fraturas em pacientes osteoporÃticos. O Ãcido zoledrÃnico pertence à classe dos bifosfonatos, sendo considerado atualmente o mais potente. Como a dose que esses pacientes utilizam à anual, hà um aumento da aderÃncia e da persistÃncia dos pacientes no tratamento, diminuindo, assim, o risco de fraturas. Este trabalho teve, como objetivo, verificar os efeitos do Ãcido zoledrÃnico no processo de consolidaÃÃo Ãssea nos fÃmures de ratos reduzidos com fio de Kirshner. Foram utilizados 36 ratos machos, adultos, da linhagem Wistar, com peso que variou de 250 a 300g. Todos os animais foram submetidos à cirurgia em que era realizada a fratura da diÃfise femoral com uma guilhotina romba. Os animais foram divididos em dois grupos: o grupo do Ãcido zoledrÃnico, que recebeu, via intraperitoneal, 0,1 mg/Kg do Ãcido e o grupo controle. Os animais foram sacrificados com 7, 14 e 28 dias de pÃs-operatÃrio. Houve duas mortes por causas desconhecidas. Foram realizados estudos radiogrÃficos com filme de mamÃgrafo para analisar a densidade Ãptica e a Ãrea do calo Ãsseo, medida em mm e estudo histolÃgico, utilizando amostras coradas com picrosirius red sob a luz polarizada do microscÃpio, para quantificar a formaÃÃo de colÃgeno tipo I e tipo III na regiÃo cortical prÃxima a fratura e no calo Ãsseo. Em relaÃÃo à densidade Ãptica, nÃo se observou nenhum resultado estatisticamente relevante em relaÃÃo ao uso do Ãcido zoledrÃnico. Ao se realizar uma anÃlise intergrupos, em relaÃÃo à Ãrea do calo Ãsseo, nÃo houve diferenÃa significante (p<0,05) nos tempos de consolidaÃÃo utilizados nessa pesquisa. Apesar do grupo zoledronato no tempo de 28 dias ter um resultado muito prÃximo em relaÃÃo ao nÃvel de significÃncia (p=0,0532). Jà na anÃlise intragrupos, observa-se um aumento considerado natural na Ãrea do calo Ãsseo. A percentagem de colÃgeno tipo III no calo Ãsseo e nas corticais nÃo revelou diferenÃa significativa tanto na anÃlise intragrupos como na anÃlise intergrupos. Em contrapartida, esse trabalho teve resultados significantes em relaÃÃo ao colÃgeno tipo I, havendo um aumento da percentagem do colÃgeno tipo I no calo Ãsseo no tempo de consolidaÃÃo de 28 dias (p=0,0098). Nas corticais do fÃmur prÃximas à fratura, esse aumento foi verificado nos trÃs tempos de consolidaÃÃo considerados nesta pesquisa. Concluindo que o Ãcido zoledrÃnico promoveu uma maior deposiÃÃo de colÃgeno tipo I, sugerindo aceleraÃÃo no processo de consolidaÃÃo Ãssea, sobretudo na fase final da reparaÃÃo. Em relaÃÃo à percentagem de colÃgeno tipo III (no calo Ãsseo e nas corticais prÃximas ao calo), a Ãrea do calo Ãsseo e a densidade Ãptica do calo Ãsseo, nÃo houve resultados estatisticamente significantes. / Femoral fractures are considered a public health problem and account for a high rate of morbidity and mortality by the occurrence of complications. They occur not only in young patients exposed to major trauma but in the elderly population as well. Most elderly patients have certain conditions, eg, osteoporosis, which further increase the risk of such fractures. Since the trend is that the average age of population increase, the consequences of osteoporosis will increase proportionately. Clinical studies have demonstrated that the use of bisphosphonates reduces the risk of occurrence of fractures in osteoporotic patients. Zoledronic acid belongs to the class of bisphosphonates, currently being considered the most potent. Because the dose that these patients use is an annual basis, there is an increased adherence and persistence of patients in treatment, thereby decreasing the risk of fractures. This study aimed to evaluate the effects of zoledronic acid on bone healing in femurs of rats with reduced Kirshner wire. We used 36 adult male rats, Wistar, weights ranged from 250 to 300g. All animals underwent surgery that was performed on the fracture of the femoral shaft with a blunt guillotine. The animals were divided into two groups: the group of zoledronic acid, which received intraperitoneally 0.1 mg / kg of the acid and the control group. The animals were sacrificed 7, 14 and 28 days postoperatively. There were two deaths from unknown causes. We performed a radiographic study with film mammography to analyze the optical density and area of callus, measured in mm  and histological study, using samples stained with picrosirius red under dense microscopic light to quantify the formation of collagen type I and type III in the cortical region near the fracture and callus. No significant statistical results regarding the optical density were observed with the use of the zoledronic acid. When conducting a comparative inter-group analyses, the callus area showed no significant differences (p <0.05) in a time of consolidation (7, 14 and 28 days) used in this study. Despite the zoledronate group in 28 days time to have a result very close to the level of significance (p <0.05). In the intragroup analysis there is considerable increase in the natural area of the callus. The percentage of type III collagen in the cortical and callus did not possess significant differences in intragroup analysis and the analysis groups. By contrast this study had significant results in relation to collagen type I. Concluding that zoledronic acid significantly increased the percentage of type I collagen in the callus in healing time of 28 days. And in the cortical bone three times considered (7,14,28 days).

Os implantes dentários de titânio comercialmente puro (Ticp) grau 4 e os de titânio-alumínio-vanádio (Ti6Al4V) grau 5, possuem boas propriedades mecânicas. No entanto, algumas situações clínicas com restrição de espessura óssea impedem a utilização dos implantes com 3.75mm de diâmetro tradicionalmente fabricados em titânio 4 e que apresentam resistência mecânica testada em profusão. Como a liga de grau 5 possui superior resistência à tração e à fadiga, este estudo objetiva analisar a resposta óssea do titânio grau 4 e grau 5 em implantes curtos e estreitos através da análise do contato osso-implante (BIC) e da área de neoformação óssea. Para este fim, o presente estudo utilizou 15 coelhos da raça New Zealand, que receberam um total de trinta implantes divididos em suas tíbias direita e esquerda. Os implantes de grau 4 e de grau 5, com dimensões de 3.5x8mm e 2.9x7mm, respectivamente, foram fornecidos pela empresa NEODENT® (Curitiba-Brasil). Neste estudo, dois grupos foram formados, um com implantes de titânio grau 4 e outro com implantes de titânio grau 5, ambos contendo quinze implantes curtos e estreitos. Cortes histológicos foram realizados após duas semanas de osseointegração. Mensurações no analisador de imagens ImageJ foram feitas para verificar o BIC e a área de osso neoformado. Para a análise dos dados estatísticos, utilizou-se o teste t de Student para amostras independentes com nível de significância de p<0.05. Os resultados mostraram que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos nos dois tipos de análises. A média dos valores de BIC do titânio grau 4 obteve o valor médio mais alto de 56,53%, variando de 95,74% a 9,4%. O grupo de titânio grau 5 apresentou média de 50,63%, variando entre 84,3% e 13,12%. Com base em imagens com fluorescência, realizou-se análise da área óssea. O grupo de titânio grau 5 apresentou valor de 46,3% (variando entre 79% a 14,21%) em fluorescência, número ligeiramente maior do que o verificado no grupo de titânio grau 4 (44,73%, com variância entre 78,93% e 18,36%). Com isso, concluiu-se que implantes de titânio de grau 4 e de grau 5 obtiveram respostas biológicas equivalentes, quando avaliados o BIC e a área óssea neoformada. / Commercially pure titanium implants (Ticp) of degree IV and of titanium-aluminum-vanadium degree V have good mechanical properties. However some clinical situations with limited bone thickness preclude the use of traditionally implants with 3.75mm diameter made from titanium IV and present strength tested in profusion. In addition, degree V alloy shows higher resistance to traction and fatigue, this study aims to analyze the bone response to degree IV and degree V titanium in short and narrow implants with the same surface treatment through the analysis of the bone-to-implant contact (BIC) and the area of the new bone formation. For such purpose, this study used15 New Zealand white rabbits which had a total of thirty implants inserted in their right and left tibiae. Both degree IV and degree V implants, measuring 3.5x8mm and 2.9x7mm, respectively, were provided by dental implant manufacturer NEODENT® (Curitiba-Brazil). The implants were allocated into two distinct groups. Fifteen short and narrow implants of degree IV were utilized in a group, whereas fifteen short and narrow implants of degree V were employed in the other group. Histological sections samples were carried out after a two-week period of osseointegration. Subsequently, measurements were calculated using ImageJ software in order to verify the BIC and the area of the newly grown bone. Analysis of statistical data of independent samples with significance level p<0.05 was carried out via Student\'s t-test. Results showed no statistically substantial difference between both groups regarding both measurement activities. The media values BIC for the degree IV titanium group reached the highest average value of 56,53%, varying from 95,74% to 9,4%. The degree V titanium group averaged 50,63%, oscillating between 84,3% and 13,12%. The bone areas were analyzed based on images with fluorescence. The degree V titanium group reached the percentage of 46,3% (varying from 79% to 14,21%) in fluorescence whereas the degree IV titanium group had a percentage of 44,73% (varying between 78,93% and 18,36%). Therefore, both degree IV and degree V implants had equivalent biological responses based on the analysis of BIC and newly grown bone areas.

Devido à sua peculiar estrutura mineralizada, o tecido ósseo ainda representa um dos desafios para os estudos em bioengenharia regenerativa. Nesse sentido, estratégias realizadas envolvendo o sistema de liberação de drogas através de polímeros bioreabsorvíveis apontam resultados promissores. Esse projeto teve como objetivo empregar PLGA [poli (ácido lático-co-glicólico)] carregado com sinvastatina (SIN) em defeitos ósseos críticos criados em osso parietal de ratos. Foi realizado um defeito de 5.0 mm de diâmetro no osso parietal esquerdo, sendo que no grupo controle (C) foi deixado apenas o coágulo sanguíneo. O grupo experimental foi subdividido como segue: no subgrupo (M), uma membrana de PLGA foi colocada recobrindo o defeito ósseo, de modo que as bordas ultrapassaram a borda do defeito. No outro subgrupo (MSI), microesferas de PLGA 50/50 contendo sinvastatina a 2,5% foram depositadas no interior do defeito, sendo posteriormente recobertas pela membrana de PLGA; no grupo (MSS) foram colocadas microesferas de PLGA sem sinvastatina para avaliar o efeito osteocondutor das microesferas. Os animais foram sacrificados em dois períodos 30 e 60 dias após a cirurgia e as calotas removidas e processadas para análise morfológica em microscopia de luz, microscopia eletrônica de transmissão e varredura, imuno-histoquímica para análise da expressão de OPN (osteopontina), BSP (sialoproteína óssea) e OSAD (osteoaderina) e análise imunocitoquímica da distribuição ultra estrutural da proteína OPN. Os resultados observados mostraram que a formação do novo osso iniciou-se pelas margens do defeito e também pela área central em grupos tratados. A análise da regeneração nos defeitos tratados com SIN mostrou uma disposição ordenada das fibrilas colágenas e uma matriz com aspecto de tecido ósseo em fase mais madura. O estudo mostra que a regeneração do tecido pode ser acelerada e que a matriz neorformada é depositada de forma mais organizada pela liberação gradual da SIN. / Due to its unique mineralized structure, bone regeneration is still a challenge. Numerous strategies had been proposed during the past years, drug delivery system using polymeric scaffolds is a promising strategy. The aim of this study was to employ PLGA [poly (lactide-co-glycolic acid)] loaded with simvastatin(SIN) in bone defects created in rat calvaria. Bone defects with 5.0 mm diameter was created in the left side of the calvarias. In Control group (C) their defects were filled only with blood clot. The experimental group was subdivided. In subgroup (M), a PLGA membrane was covered the defect. In the other subgroup (MSI), PLGA microspheres loaded with 2.5% simvastatin filled the defect over the blood clot inside the defect and subsequently covered with PLGA membrane, another group was criated to evaluet the osteoconductor potencial of microesphers without the (SIN), the MSS group. The animals were sacrificed in 30, 60 after surgery, and the calvarias were removed and processed for light and transmission and scanning electron microscopy analyzes, Osteopontin (OPN), Osteoadherin (OSAD), Bone sialoprotein (BSP) imunnolabeling and immunocytochemical analyzes of the ultrastructural distribution of osteopontin in the neoformed bone. The in vivo experiment revealed that the microspheres containing simvastatin significantly enhanced the disposition of collagen fibrils in immature bone and bone formation in the rabbit calvaria critical size defect.

O metabolismo ósseo é influenciado por fatores endócrinos, genéticos, de crescimento, sistema RANK/RANKL/OPG, além de uma variedade de moléculas regulatórias, como as citocinas. Citocinas têm sido implicadas na patogênese de doenças ósseas, no entanto, ainda pouco se sabe sobre os mecanismos envolvidos na interação entre o sistema ósseo e imunológico no processo de reparo ósseo. O objetivo deste estudo foi caracterizar o papel de TNF-&#x3B1; e IL-10 no reparo ósseo alveolar em condições homeostáticas (controle [C]) e infecciosas (alveolite experimental [A]) pós exodontia em camundongos C57Bl/6 (WT), TNFp55KO e IL-10KO. Após a cirurgia nos grupos infectados foi induzida a alveolite por meio de isquemia do alvéolo e uma suspensão de secreção purulenta. As maxilas foram coletadas em 0h, 7, 14 e 21 dias após a extração do incisivo superior para análises histológica, histomorfométrica e molecular (RealTimePCR). Na análise histomorfométrica foram quantificados os parâmetros coágulo, células inflamatórias, fibras, fibroblastos, vasos sanguíneos, matriz óssea, osteoblastos, osteoclastos, e outros espaço do líquido intersticial e medula óssea. Na análise molecular (RealTimePCR) foram quantificados a expressão de fatores de crescimento, marcadores ósseos e de matriz extracelular, citocinas e quimiocinas envolvidos no processo. Os dados obtidos foram submetidos ao teste OneWay ANOVA seguido do teste de comparação múltipla de Tukey. Os resultados demonstraram que nos camundongos WT-C houve a formação inicial de coágulo (0 hora) com início da expressão de BMP2, BMP4, BMP7, TGFb1 and VEGFa que tiveram aumento gradativo com pico em 7 dias. A expressão de TNF-&#x3B1; e IL10 também tiveram seus picos aos 7 dias em paralelo com contagem de leucócitos, associado com a expressão de CCL2, CCL5 e CXCL1. Nos períodos seguintes houve uma diminuição inflamatória e o aumento de marcadores osteoblásticos/osteogênicos. A indução da alveolite experimental em WT-A resultou no aumento marcante na expressão de TNF-&#x3B1;, acompanhada por uma maior expressão de CXCL1 e CCL5, contagem aumentada de leucócitos e diminuição na expressão de IL-10 que só atingiu seu pico aos 14 dias, além de proeminente infiltrado leucocitário e tecido de granulação, bem como evidências histológicas de atraso no reparo ósseo. O impacto negativo da alveolite foi atenuado nos camundongos TNFp55KO, caracterizado por um reparo adequado, diminuição no número de leucócitos e osteoclastos em relação aos WTA. Por outro lado, um atraso no reparo foi observado nos animais IL10KO, evidenciado por uma menor densidade de osteoblastos e de matriz óssea do que o respectivo controle. Em conclusão, os resultados mostraram que ambas citocinas interferem no reparo ósseo alveolar por meio de mecanismos que envolvem o controle da migração de células inflamatórias e modulação de quimiocinas e a expressão de marcadores osteogênicos, uma vez que a ausência de IL-10 está associada a uma maior atividade inflamatória e reabsorção óssea concomitante com menor formação ósseo, já a deficiência de TNF-&#x3B1; afeta o recrutamento de leucócitos e a cinética de reparo óssea alveolar em condições homeostáticas e infecciosas. / Bone metabolism is influenced by endocrine, genetic and growth factors, RANK/RANKL/OPG system, besides a variety of regulatory molecules, such as cytokines. Cytokines have been implicated in pathogenesis of bone diseases, however, little is known about the mechanisms involved in the interaction between skeletal and immune system in the bone repair process. The objective of this study was characterized the role of TNF-&#x3B1; and IL-10 in alveolar bone repair under homeostatic (control [C]) and infectious (experimental alveolitis [A]) conditions in C57Bl/6 (WT), TNFp55KO and IL-10KO mice. After surgery, in infectious groups was induced by ischemia alveolitis the well and a suspension of pus. The maxillas were collected at 0h, 7, 14 and 21 days after extraction of the maxillary incisor for histologic, histomorphometric and molecular (RealTimePCR). In histomorphometric analysis parameters were measured clot, inflammatory cells, fibers, fibroblasts, blood vessels, bone matrix, osteoblast, osteoclast, and other space - the interstitial fluid and bone mar row. Molecular analysis (RealTimePCR) were quantified the expression of growth factors, bone markers and extracellular matrix, cytokines and chemokines involved in the process. The data were submitted to the OneWay ANOVA test followed by Tukey\'s multiple comparison test. The results showed that in WT-C initial clot formation (0 hours) with early expression of BMP2, BMP4, BMP7, and TGFb1 VEGFa who had gradual increase peaking in 7 days. The expression of TNF-&#x3B1; and IL10 also peaked at 7 days in parallel with leukocyte count, associated with CCL2, CCL5 and CXCL1. In late periods there were decrease of inflammation and markers osteoblastic / osteogenic increased. Induction of experimental alveolitis in WT resulted in a marked increase in expression of TNF-&#x3B1; accompanied by increased expression of CXCL1 and CCL5, increased leukocyte count and decreased of IL10 expression that peaked at 14d, besides prominent leukocyte infiltration and granulation tissue, as well as histological evidence of delayed bone repair. Negative impact of alveolitis was attenuated in TNFp55KO mice, characterized by appropriate repair rate, decreased of the number of leukocytes and osteoclasts that WT-A. On the other hand, a lessened repair was observed in IL10KO animals, evidenced by lower density of the density of osteoblasts and bone matrix than respective control. In conclusion, the results show that both cytokines interferes in alveolar bone repair through mechanisms that involve the control of inflammatory cell migration and modulation of chemokines and osteogenic markers expression, since that the absence of IL-10 is associated with higher inflammatory activity and bone resorption concomitant with lower bone formation, while the deficiency of TNF-&#x3B1;a affect the recruitment of leukocytes and the kinetics of alveolar bone healing both in homeostatic and infectious conditions.

La perte de l’organe dentaire entraine une perte de substance de l’os alvéolaire. Les techniques mises en place pour reconstruire l’os alvéolaire préalablement à la pose d’implant utilisent des membranes (seules ou associées à une greffe osseuse), faisant d’une part office de barrière vis-à-vis des tissus mous environnants, et permettant d’autre part le maintien d’un espace nécessaire à l’ostéogénèse. Ce travail de thèse pluridisciplinaire vise à développer des matrices innovantes destinées à la régénération osseuse. Inspirés par la nature hybride du tissu osseux, des revêtements à base de phosphates de calcium et de polymères organiques (chitosane et acide hyaluronique) ont été élaborés par pulvérisation simultanée de solutions d’espèces réactives. La construction de ces revêtements a permis la précipitation d’un composé à base d’apatite carbonatée et de brushite sur des lamelles de verre (preuve de concept), tandis qu’un composé hybride complexe (brushite, phosphate octocalcique et apatite nanocristalline) a été construit sur des membranes de collagène d’origine porcine, utilisées en régénération osseuse. Sur le verre, les revêtements semblent posséder les propriétés intrinsèques (rugosité, élasticité) en faveur d’une différenciation ostéoblastique, ce qui a été confirmé par une différenciation ostéoblastique précoce des cellules souches. Sur la membrane, le revêtement n’induit pas de différenciation mais stimule les propriétés ostéo-immunomodulatrices des cellules souches, nécessaires à la régénération osseuse. De plus, le revêtement a démontré dans les deux cas une activité antibactérienne, le rendant très attractif pour des applications en régénération osseuse. Enfin, le développement d’un dispositif médical de classe II à partir de la gelée de Wharton a été envisagé. Cette source allogénique semble prometteuse en médecine régénératrice osseuse. / Bone loss following tooth extraction requires pre-implantory surgery techniques to regenerate bone. These techniques use an occlusive membrane positioned over a bone graft material or not, providing space maintenance and enabling to seclude soft tissue infiltration to promote bone regeneration. This pluridisciplinary thesis work aims at developing innovative biomaterials for bone regeneration applications. Inspired by bone hybrid composition, coatings made of calcium phosphates and organic polymers (chitosan and hyaluronic acid) were developed using simultaneous spray coating of interacting species process. Coating build-up led to precipitation of a compound made of carbonated apatite and brushite on glass coverslip (proof of concept), whereas a complex hybrid compound (brushite, octacalcium phosphate and nanocrystalline apatite) was formed on collagen membrane. Coating on glass coverslip seems to possess required properties (roughness, elasticity) for osteoblastic differentiation, which was confirmed by stem cells early osteoblast commitment. However, coating on collagen membrane did not induce osteoblastic differentiation, but stimulated stem cells osteo-immunomodulatory properties, required for bone regeneration. Interestingly, coating demonstrated in both cases antibacterial activities, which makes it very attractive for bone regeneration applications. Finally, Wharton’s jelly from umbilical cord was suggested as an innovative source for new biomaterials, to replace xenogeneic membranes.

Orientador: Leonardo Perez Faverani / Resumo: Objetivo: O presente estudo teve como objetivo comparar o efeito da Atorvastatina, aplicada de forma local e sistêmica, em defeitos críticos de calotas de ratos. Material e médodos: 36 (trinta e seis) ratos (Rattus norvegicus, albinus, Wistar), adultos foram divididos aleatoriamente em 3 grupos, o grupo aplicação de membrana de colágeno com água destilada (GAD) com defeitos de tamanho crítico contendo água destilada; o grupo aplicação Sistêmica de Atorvastatina (GAS) foram realizado defeitos de tamanho crítico e os animais foram tratados com atorvastatina (3,6mg/kg/dia) por gavagem; e o grupo de aplicação local de Atorvastatina (GAL) com defeitos de tamanho crítico contendo Atorvastatina. Cada grupo foi avaliado através da histometria, mensuração do defeito residual, área de osso néo formado (AON), área de membrana e tecido mole, contagem de células (osteócitos, osteoblastos, células inflamatórias) e imunoistoquímica (OSTEOCALCINA e CD31), nos períodos de 14 e 28 dias. Resultados: Os dados mostraram diminuição do defeito residual para GAS quando comparada ao GAL (p=0,024) e ao GAD (p=0,033), o GAS revelou diminuição de número de osteócitos em comparação ao GAD (p=0,026), e em comparação com GAL (p=0,020). Os osteoblastos não apresentaram diferença entre os grupos (p>0,05), a quantidade de fibroblastos mostrou maiores somente para o GAL de 14 para 28 dias (p=0,019). Aos 28 dias, tanto para GAL quanto GAS, a quantidade de células inflamatórias foram maiores comparadas ao GAD (p... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Objective: This study aimed to compare the effect of Atorvastatin, applied locally and systemically, on critical defects of rat caps. Material and medicaments: 36 (thirty-six) rats (Rattus norvegicus, albinus, Wistar), adults were randomly divided into 3 groups, the collagen membrane application group with distilled water (GAD) with critical size defects containing distilled water; the systemic application group of Atorvastatin (GAS) was performed with critical size defects and the animals were treated with atorvastatin (3.6mg/kg/day) per gavage; and the local application group of Atorvastatin (GAL) with critical size defects containing Atorvastatin. Each group was evaluated by histometry, measurement of the residual defect, area of neo formed bone (AON), area of membrane and soft tissue, cell count (osteocytes, osteoblasts, inflammatory cells) and immunohistochemistry (OSTEOCALCINE and CD31), in periods of 14 and 28 days. Results: The data showed a decrease of residual defect for GAS when compared to GAL (p=0.024) and GAD (p=0.033), GAS showed a decrease of osteocytes in comparison to GAD (p=0.026), and in comparison to GAL (p=0.020). The osteoblasts did not present difference between the groups (p>0.05), the amount of fibroblasts showed higher only for the GAL from 14 to 28 days (p=0.019). At 28 days, both for GAL and GAS, the amount of inflammatory cells were higher compared to GAD (p<0.05). The immunohistochemistry marking for CD31 showed no change, and CSF in osteoblasts... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Joint disorders significantly affect quality of life and present unique challenges for tissue engineering. In the craniofacial space, and especially for the temporomandibular joint (TMJ), there is an unmet need for anatomically precise and mechanically robust cartilage and bone tissues to recapitulate native function. Current surgical reconstruction methods, whether using autologous or synthetic options, suffer from imprecision, comorbidities, complications, and frequently require subsequent operations. Furthermore, many craniofacial graft efforts have focused on improving bone without addressing cartilage, which is essential to proper TMJ function. Thus, there is a compelling need to engineer a human-sized, biologically and anatomically matched cartilage-bone TMJ replacement. This dissertation demonstrates the ability to generate such a graft with native-like properties in a human-sized large animal model by focusing on two aims: (i) establish methods to fabricate and culture anatomically specific, autologous cartilage-bone grafts (Aim 1), and (ii) show improvement of graft performance after six months implantation in vivo compared to previous methods, controls, and native tissue (Aim 2). Using Yucatan mini-pigs as a human-sized model, the ramus-condyle unit (RCU), a geometrically intricate portion of the mandible and primary load bearing section of the TMJ, was targeted for reconstruction. Scaffolds were created using computer tomography (CT) image-guided micromilling of decellularized bone matrix, then infused with autologous adipose-derived chondrogenic and osteogenic progenitors. These biological constructs were then cultured in vitro in a novel dual-perfusion bioreactor before in vivo implantation. Similar in vitro culture of representative constructs done in parallel demonstrated cell attachment and some differentiation. After six months implantation, the dual cartilage-bone RCU grafts maintained their predefined anatomical structure and regenerated full-thickness, stratified, and mechanically robust cartilage over the underlying bone, to a significantly greater extent than either bone-only grafts or acellular scaffolds, and showed remarkable similarity to native tissue. Furthermore, tracking of implanted cells enabled additional insights into the progression of cartilage and bone regeneration. The methods and results established in this dissertation form a promising basis for the next evolution in engineering full-sized, patient-specific, and biologically and mechanically robust TMJ replacements.

Yes / Healthcare applications are known to have a considerable environmental impact and the use of bio-based polymers has emerged as a powerful approach to reduce the carbon footprint in the sector. This research aims to explore the suitability of using a new sustainable polyester blend (Floreon™) as a scaffold directed to aid in musculoskeletal applications. Musculoskeletal problems arise from a wide range of diseases and injuries related to bones and joints. Specifically, bone injuries may result from trauma, cancer, or long-term infections and they are currently considered a major global problem in both developed and developing countries. In this work we have manufactured a series of 3D-printed constructs from a novel biopolymer blend using fused deposition modelling (FDM), and we have modified these materials using a bioceramic (wollastonite, 15% w/w). We have evaluated their performance in vitro using human dermal fibroblasts and rat mesenchymal stromal cells. The new sustainable blend is biocompatible, showing no differences in cell metabolic activity when compared to PLA controls for periods 1-18 days. FloreonTM blend has proven to be a promising material to be used in bone tissue regeneration as it shows an impact strength in the same range of that shown by native bone (just under 10 kJ/m2) and supports an improvement in osteogenic activity when modified with wollastonite. / We would like to acknowledge the Medical Research Council in the UK (MRC) for funding this research throughout a MRC Proximity to Discovery award (P2D) with grant number MC_PC_16084. We would also like to acknowledge CONACYT for funding DH RamosRodriguez’s work.

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