A recuperação de partes deficientes do corpo humano por substitutos funcionais, tem suscitado questionamentos por parte de profissionais cirurgiões e pesquisadores da área de cirurgia e traumatologia Bucomaxilofacial. Na tentativa de recuperar o contorno anatômico natural e restaurar a função de áreas com deficiência de tecido ósseo, optou-se inicialmente pela utilização de enxertos ósseos autógenos. Apesar de suas inúmeras vantagens, o uso de enxertos autógenos na reconstrução da face apresenta certos inconvenientes, como a necessidade de hospitalização, intervenção em outra área do organismo, morbidade da área doadora, maior período de convalescença, susceptibilidade a infecções, e ainda, uma possível reabsorção progressiva e constante. Um questionamento ainda maior gira em torno das cirurgias para enxerto ósseo na face já que os ossos da face são curtos e não justifica a morbidade de uma outra região do organismo para suprir sua necessidade. Na tentativa de substituir o uso de enxertos autógenos, cirurgiões começaram a optar por materiais sintéticos ou similares orgânicos, associadas com o uso das proteínas ósseas morfogenéticas, que são fatores de crescimento responsáveis pela indução da formação óssea no organismo humano desde sua fase fetal até a idade madura. A proposta deste estudo é fazer uma avaliação sobre o conhecimento e o uso clínico pelos cirurgiões buco-maxilo-faciais, no Brasil, de proteínas ósseas morfogenéticas no auxílio à reparos de defeitos ósseos da face. / The use of alloplastic materials for bone replacement has been extensively debated lately by surgeons and researchers in the Oral and Maxillofacial field. In the attempt to reconstruct bone defects anatomically and functionally autogenous bone grafts have been the preferred option. Although being considered the gold standard in craniofacial reconstruction, there are some inconveniences in the use of bone autografts. Among them the need of hospitalization, the need of a donor site usually in a different area than the bone defect, donor area morbidity, longer recovery time, increased risk of infection, and the possibility of bone resorption over time. When the face is operated the use of autogenous bone is even more questionable. Usually small amounts of bone grafts are necessary in the face, and might not justify the morbidity of the donor site. In an attempt to avoid the use of bone autografts, allografts and alloplastic materials have been advertised, in association with bone morphogenetic proteins. These proteins are growth factors involved in the osteogenesis in humans from the fetus up to the adult age. The aim of this study is to evaluate the knowledge and the clinical use of bone morphogenetic proteins in the repair of facial bone defects by Brazilian Oral and Maxillofacial surgeons.

O objetivo do presente estudo foi investigar o efeito do hormônio paratireoideano sintético (1-34) na reparação de enxertos ósseos autógenos, fixados próximo ao ângulo da mandi?bula de ratos. Adicionalmente, foi avaliado se doses mais baixas que as estudadas previamente (em outros modelos experimentais) ainda apresentam um efeito osteoanabólico, favorecendo a integração do enxerto ao leito. Para isto, realizou-se um estudo paralelo, cego onde foram utilizados 50 ratos Wistar machos adultos. Sob anestesia geral, uma trefina de diâmetro interno de 3,5 mm foi utilizada para a remoção do enxerto ósseo em bloco da calva?ria do animal. O enxerto foi fixado próximo ao ângulo da mandi?bula do rato, na cortical vestibular, através de um implante de titânio (1,4 mm de diâmetro e 2,5 mm de comprimento). Após o procedimento cirúrgico, os animais foram sorteados para receber um dos seguintes tratamentos: grupo 1: injeções do veículo necessário para a dissolução do hormônio (n=15); grupo 2: injeções subcutâneas de 2 ?g/kg de PTH sintético (1-34) três vezes por semana (n=15) e grupo 3: injeções subcutâneas de 40 ?g/kg de PTH sintético (1-34) três vezes por semana (n=15). Trinta dias após a cirurgia, os animais foram sacrificados, e as peças contendo o enxerto, o implante e o osso circundante removidas e processadas histologicamente para cortes não descalcificados. Os seguintes parâmetros histométricos foram avaliados nas regiões adjacentes ao implante: espessura total do conjunto leito+gap+enxerto (ET) e espessura do enxerto (EE). E os seguintes parâmetros foram avaliados dentro dos limites das roscas dos implantes: preenchimento ósseo (PR) e contato direto com a superfície do implante (CD). Cinco animais foram sacrificados imediatamente após o procedimento cirúrgico (tempo zero) fornecendo referências iniciais das dimensões do enxerto, gap e leito antes da reparação óssea. A análise histométrica mostrou que o grupo 3 apresentou um ganho ósseo significantemente maior quando comparado aos grupos 1 e 2 (i.e. segundo os parâmetros ET e EE, p<0,05). Além disso, os valores de ET e EE do grupo 3 foram muito próximos aos apresentados no tempo zero. Não foram observadas diferenças entre os grupos para PR e CD (p>0,05). Dentro dos limites desse estudo, pode-se concluir que a administração sistêmica do PTH (1-34) potencializou o ganho ósseo conseguido com enxertos autógenos, prevenindo a contração do enxerto. / PTH has been investigated for its benefits on bone healing and osteoporosis treatment; however, there is poor information regarding bone grafts. This study therefore investigated the effect of PTH on autogenous bone graft healing. One bone graft was harvested from the calvarium with a trephine bur (3mm internal diameter), and placed on the cortical near the mandible angle with a titanium screw. The animals were randomly assigned to: G1-(control): subcutaneous injections of vehicle solution, three-times/week (n=15); G2 - 2?g/Kg of PTH(1-34), three-times/week (n=15); G3 - 40?g/Kg of PTH(1-34), three-times/week (n=15). These animals were killed 30 days postoperatively, the specimens (implant+bed+graft) removed and used for undecalcified sections. The following histometric parameters were evaluated: total bone thickness (bed+gap+graft - TT), graft thickness (GT) (adjacent to the implant), Bone-to-implant contact (BIC), and bone area (BA) (within the limits of the threads). Five additional animals were sacrificed immediately after surgery (zero hour-ZH) to register bed and graft sizes prior to healing. G3 presented a significantly greater bone gain when compared to G1 and G2 (TT and GT, p<0,05). In relation to initial thickness (ZH), G1 and G2 showed a total contraction of 15,91% and 20,83%, respectively, while G3 showed a slight bone gain (1.21%). Data analysis revealed a significant difference for G3, when compared to G1 and G2 (p <0.01). No differences were observed for BIC and BA (p>0,05). Systemic administration of PTH (1-34) prevented graft contraction and increased bone augmentation after the autogenous bone graft healing.

In this thesis we develop new mathematical models, using dynamical systems, to represent localized gene delivery of bone morphogenetic protein 2 into bone marrow-derived mesenchymal stem cells and rat calvarial defects. We examine two approaches, using pDNA or cmRNA treatments, respectively, towards the production of calcium deposition and bone regeneration in in vitro and in vivo experiments. We first review the relevant scientific literature and survey existing mathematical representations for similar treatment approaches. We then motivate and develop our new models and determine model parameters from literature, heuristic approaches, and estimation using sparse data. We next conduct a qualitative analysis using dynamical systems theory. Due to the nature of the parameter estimation, it was important that we obtain local and global sensitivity analyses of model outputs to changes in model inputs. Finally we compared results from different treatment protocols. Our model suggests that cmRNA treatments may perform better than pDNA treatments towards bone fracture healing. This work is intended to be a foundation for predictive models of non-viral local gene delivery systems.

Orientador: Wirley Gonçalves Assunção / Resumo: A utilização de biomateriais que visam devolver o volume ósseo perdido após a perda dentária tem se expandido. O osso é um tecido conjuntivo altamente especializado, possuindo dinâmica aposicional onde o equilíbrio entre neoformação e reabsorção envolve a interação de fatores endócrinos, parácrinos e autócrinos. Diversas associações de materiais diversos e substitutos ósseos têm sido estudadas, porém, o MTA (Agregado Trióxido Mineral) ainda carece de informações acerca da sua utilização como substituto ósseo ou em associação com demais substitutos. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a influência da presença do MTA Angelus Branco® nas proprorções de 5%, 10% e 15% em associação com substituto ósseo de Hidroxiapatita e β- Tricálcio Fosfato na citotoxicidade, resposta tecidual e reparo ósseo, em defeito crítico em calvária de ratos. Para tanto, utilizou-se cultura celular da SAOS-2 para avaliação citológica e ensaio MTT do contato direto e eluentes. Também foram utilizados 112 ratos machos Wistar distribuídos em 7 grupos e avaliados em 2 tempos (7 e 28 dias). Após eutanasiados foram submetidos à microtomografia e por coloração de hematoxilina e eosina para análise histológica e histomorfométrica. A análise da homocedasticidade foi realizada pelo teste Shapiro-Wilk, para distinção dos dados paramétricos e não paramétricos. Para análise dos dados paramétricos, foi realizada análise de variância One-Way (ANOVA One-Way) e realizado o pós-teste de Tukey para os parâmetros micr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of biomaterials that aim to return lost bone volume after tooth loss has expanded. Bone is a highly specialized connective tissue with appositional dynamics where the balance between neoformation and resorption involves the interaction of endocrine, paracrine and autocrine factors. Several associations of different materials and bone substitutes have been studied. However, the MTA (Mineral Trioxide Aggregate) still lacks information about its use as bone substitute or in association with other substitutes. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of presence of MTA Angelus Branco® in the 5%, 10% and 15% proportions in association with Hydroxyapatite and β-Tricalcium Phosphate bone substitute in cytotoxicity, tissue response and bone repair in critical defect in rat calvaria. For this, SAOS-2 cell culture was used for cytological evaluation and MTT assay of direct contact and eluents. We also used 112 male Wistar rats distributed into 7 groups and evaluated at 2 distinct times (7 and 28 days). After euthanasia, the specimens were submitted to microtomography and hematoxylin and eosin staining for histological and histomorphometric analysis. The analysis of homoscedasticity was performed by the Shapiro-Wilk test for distinction of parametric and non-parametric data. For analysis of parametric data, one-way analysis of variance (One-Way ANOVA) was performed and Tukey's post-test was performed for the microtomographic parameters and for the cytotoxicity t... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Mariza Akemi Matsumoto / Coorientador: Mariza Akemi Matsumoto / Coorientador: Idelmo Rangel Garcia Júnior / Banca: Roberta Okamoto / Banca: André Luís da Silva Fabris / Resumo: Os materiais vítreos podem ser processados por diferentes rotas, dentre elas a convencional por fusão e solidificação ou por rota sol-gel, o que melhora sua bioatividade. O objetivo do presente estudo foi o de avaliar o comportamento biológico da vitrocerâmica Biosilicato® sintetizada pelo processamento sol-gel durante o processo de reparo ósseo em modelo animal. Para tanto, foram utilizados 30 ratos Albinus Wistar, machos, com cerca de três meses de idade e pesando em média 450 gramas. Os mesmos foram submetidos a procedimento cirúrgico para confecção de um defeito de 5mm de diâmetro no osso parietal direito e divididos em 2 grupos, de acordo com o biomaterial estudado: Grupo BS - defeitos preenchidos com Biosilicato® particulado convencional (180-212 µm), e Grupo BG - defeitos preenchidos com Biosilicato® particulado produzido via rota sol-gel (180-212 µm). Após os períodos de 7, 21 e 45 dias, os animais foram submetidos à eutanásia para remoção dos espécimes para serem preparados e submetidos para análise microscópica morfológica e imuno-histoquímica. Aos 7 dias do grupo BS observaram-se partículas do biomaterial circundadas por tecido de granulação, no centro do defeito próximo e tecido ósseo neoformado próximo as suas paredes. Aos 21 dias, presença marcante de CGMs em contato com o biomaterial e aos 45 dias, biomaterial ora substituído por leucócitos MNs e CGMs ora circundado por tecido conjuntivo. Já no grupo BG aos 7 dias observaram-se numerosas partículas arredondadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The vitreous materials can be processed by different routes, among them the conventional one by fusion and solidification or by route sol-gel, which improves their bioactivity. The objective of the present study was to evaluate the biological behavior of the glass-ceramic Biosilicato® synthesized by sol-gel processing during the bone repair process in animal model. For this, 30 male Albinus Wistar rats were used, about three months old and weighing on average 450 grams. They were submitted to a surgical procedure to make a 5mm diameter defect in the right parietal bone and divided into 2 groups according to the biomaterial studied: BS group - defects filled with conventional particulate biosilicate (180-212 μm), and Group BG - defects filled with particulate Biosilicate® produced via sol-gel route (180-212 μm). After the 7, 21 and 45 day periods, the animals were submitted to euthanasia to remove the specimens to be prepared and submitted for microscopic morphological and immunohistochemical analysis. At 7 days of the BS group biomaterial particles were observed surrounded by granulation tissue, close to the defect wall and noticed if neoformed bone tissue at 21 days, the presence of CGMs in contact with the biomaterial and at 45 days, biomaterial ora replaced by leukocytes MNs and CGMs or surrounded by connective tissue, already in the BG group at 7 days there are numerous rounded biomaterial particles surrounded by granulation tissue at 21 days, presence of CGMs in contact ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ana Paula Farnezi Bassi / Banca: Daniela Ponzoni / Banca: Luís Eduardo Marques Padovan / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia da membrana colagenosa bovina e a porcina, por meio das análises histológica, histométrica e imunoistoquímica comparando-a com a eficácia da membrana colágeno porcino no processo de reparo de defeitos ósseos críticos em calvária de ratos. Para este estudo foram utilizados 72 ratos divididos em três grupos: Grupo Coágulo (GC), Grupo Colágeno Bovino (GCB), Grupo Colágeno Porcino (GCP) e foram feitas as análises nos períodos de 7, 15, 30 e 60 dias. Os resultados histológicos demonstraram que o GCP apresentou início de neoformação óssea a partir do 70 dia sendo que aos 30 dias de reparo houve o preenchimento do defeito cirúrgico tendo o fechamento completo em alguns animais. Para o GCB foi pouca atividade de neoformação óssea nos períodos iniciais, sendo que a partir dos 30 dias observou-se uma crescente neoformação óssea tendo um aumento importante aos 60 dias. Os dados obtidos na análise histométrica revelam que aos 30 dias a área de osso neoformado (AON) não teve grande discrepância para o GCP em relação ao GCB, mas teve de ambos em relação ao GC, já em 60 dias o GCP apresentou maior AON em relação ao GCB. Esses resultados foram corroborados pelos resultados da imunoistoquímica. Diante dos resultados obtidos conclui-se que, todas as membranas estudadas nesta pesquisa promoveram a ROG (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this study was to evaluate the effectiveness of the bovine and porcine collagenous membrane by means of histological, histometric and immunohistochemical analysis comparing it with the efficiency of the porcine collagen membrane in the process of repair of critical bone defects in calvaria of rats. For this study, 72 rats were divided into three groups: Group Clot (GC), Group Bovine Collagen (GCB), Porcine Collagen Group (GCP) and analyzes were performed at 7, 15, 30 and 60 days. The histological results demonstrated that GCP presented onset of bone neoformation from day 7 and at 30 days of repair there was filling of the surgical defect and complete closure in some animals. For GCB, there was little activity of bone neoformation in the initial periods, and from the 30 days a growing bone neoformation was observed, with a significant increase at 60 days. The data obtained in the histometric analysis revealed that at 30 days the area of newly formed bone (AON) did not have a great discrepancy for GCP in relation to GCB, but had both in relation to CG, and in 60 days GCP presented higher AON in relation to GCB. These results were corroborated by the results of immunohistochemistry. In view of the obtained results it is concluded that, all the membranes studied in this research promoted ROG (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Orientador: Francisley Ávila Souza / Banca: Idelmo Rabgel Garcia Junior / Banca: Osny Ferreira Júnior / Resumo: Objetivo: Avaliar o comportamento biológico do tecido ósseo ao redor de implantes manufaturados em liga Ti6Al-4V diante das superfícies modificadas por jateamento de óxido de alumínio seguido condicionamento ácido (SBAS) e a superfície usinada (MS). Material e Métodos: Dez coelhos receberam aleatoriamente 20 implantes de hexágono externo com dimensões de 4,0 mm de diâmetro e 10 mm de comprimento em suas tíbias direita e esquerda, sendo um implante de cada superfície em cada tíbia. Os implantes de ambos os grupos foram analisados através de microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDX) e microscopia de força atômica (AFM). Discos com as mesmas superfícies foram submetidos à análise de rugosidade média (Ra) e secção transversal. Nos períodos de 3 e 6 semanas foi mensurado o coeficiente de estabilidade primária por meio da análise de frequência por ressonância (ISQ), seguido da eutanásia dos animais. As peças obtidas foram submetidas ao processamento de inclusão em resina fotopolimerizável e levadas ao micrótomo para corte calcificado. Foi mensurada em porcentagem a extensão linear de contato entre tecido ósseo mineralizado e implante (ELCOMI) e área óssea neoformada (AON). Os dados foram submetidos à análise de variância e ao teste t de Tukey. Resultados: MEV e AFM mostraram diferenças na topografia das superfícies. Os valores médios obtidos pelas análises de frequência por ressonância, Ra e secção transversal para SBAS foram estatisticamente superiores (p<0,05) quando comparad... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Objective: Evaluate the biological behavior of bone tissue around implants manufactured in Ti-6Al-4V alloy before surfaces modified by aluminum oxide blasting followed by acid etching (SBAS) and machined surface (MS).Material and Methods: Ten rabbits randomly received 20 external hexagon implants with dimensions of 4.0 mm in diameter and 10 mm in length on theirright and left tibiae, one implant of each surface on each tibia. The implants of both groups were analyzed by scanning electron microscopy (SEM-EDX) and atomic force microscopy (AFM). Disks withthe same surfaces were submitted to analysis of average roughness (Ra) and cross section. In the periods of 3 and 6 weeks, the primary stability coefficient was measured by means of resonance frequency analysis (ISQ), followed by euthanasia of the animals. The obtained pieces were submitted to the inclusion processing in photopolymerizable resin and taken to the microtome for cutting without decalcification. The bone interface contact (BIC) and neoformed bone area (NBA) was measured in percentage. Data were submitted to analysis of variance and Tukey t test. Results: SEM and AFM showed differences in surface topography. The mean values obtained by the resonance, Ra and cross sectionanalyzes for SBAS were statistically higher (p <0.05) when compared to MS. The mean values in percentage of BICfor SBAS were 69.65 and 71.56 respectively for 3 and 6 weeks, while for MS the mean values were 54.06and 55.99 respectively for the same periods. The mean values of NBAin the SBAS group were 69.86 and 79.59 for the 3 and 6 week periods, while forMS the mean values were 59.59and 74.32, respectively, in the same groups. There were statistically superior differences (p <0.05) in SBAS implants for BICin the 3 and 6 week periods and AON in the 3 week period. Conclusion: The surface modification of the SBAS implants providedchanges... (Complete abstract electronic access below) / Mestre

Orientador: Luana Marotta Reis de Vasconcellos / Coorientadora: Ivone Regina de Oliveira / Banca: Luciane Dias de Oliveira / Banca: Naira Correia Cusma Pelógia / Resumo: O aluminato de cálcio (CAC) como biomaterial tem sido avaliado em relação as suas propriedades físicas, mecânicas e de biocompatibilidade, sendo que suas características únicas de endurecimento e microestrutura, o tornam um biomaterial de destaque. Estudos relataram aplicação destes cimentos na ortopedia visando neoformação óssea devido a sua composição e coeficiente de expansão térmica semelhante ao osso humano. O objetivo neste estudo foi avaliar composições de blendas à base de cimento de aluminato de cálcio homogêneo (CACH) como substitutos em defeitos ósseos. Cinco composições de blendas (alumina, fosfato tricálcico, hidroxiapatita, quitosana, zircônia), além do cimento base CACH e de polimetilmetacrilato (PMMA), totalizando 07 grupos (n=5), foram avaliados quanto à neoformação óssea e formação de biofilme. Foi realizado um defeito ósseo monocortical de 3.0 mm nos fêmures direitos de 35 ratos Wistar, que foram preenchidos aleatoriamente com os materiais acima citados, sendo o grupo de PMMA utilizado como controle. Todos os animais foram eutanasiados após 30 dias a cirurgia. Posteriormente, foi realizada análise por microtomografia computadorizada para verificação da neoformação óssea na interface osso-biomaterial. Para avaliar a formação de biofilmes microbianos monotípicos, discos padronizados com 13,0 x 2,0 mm (n=6) dos 07 cimentos foram confeccionados. Cepas de referência de Staphylococcus aureus, Streptococcus mutans e Pseudomonas aeruginosa foram cultivadas sobre as... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Calcium aluminate as biomaterial has been evaluated for its physical, mechanical and biocompatibility properties. Calcium aluminate based materials exhibit, due to their unique hardening and microstructure characteristics, a great potential as a biomaterial. Studies have reported the application of these cements in orthopedics aimed at bone neoformation due to its composition and coefficient of thermal expansion similar to human bone. Thus, the aim of this study is to evaluate compositions of calcium aluminate cement based blends as substitutes for bone defects. Five compositions of blends (alumina, tricalcium phosphate, hydroxyapatite, chitosan, zirconia), in addition to the base cement consisting of homogeneous calcium aluminate (CACH) and polymethylmethacrylate (PMMA) cement are being evaluated for bone repair and biofilm formation. A monocortical bone defect of 3.0 mm was performed in the right femurs of 35 Wistar rats, these were randomly filled with the already mentioned materials, and the PMMA group was used as control, totaling 07 study groups (n=5). All animals were euthanized within four weeks. Subsequently, a computerized microtomography analysis was performed to verify bone repair. To evaluate the formation of monotypic microbial biofilms, standardized discs with 13.0 x 2.0 mm (n=6) of the seven types of cements evaluated were prepared. Reference strains of Staphylococcus aureus, Streptococcus mutans and Pseudomonas aeruginosa were cultured on the samples and subs... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Thesis (Ph. D. in Biomedical Engineering)--Vanderbilt University, May 2007. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Calcium phosphates are the most frequently used ceramics for bone regeneration due to their biocompatibility and favorable resorption properties. Their performance can however be improved if they are associated to growth factors. In order to control the release of growth factors, we have inted to synthesize calcium phosphates with controlled mesoporosity. This thesis represents the first work that combines mesoporous calcium phosphates with the growth factors TGF and VEGF. To obtain hydroxyapatite with controlled mesoporosity, we propose new synthesis pathways: the hydroxyapatite is synthesized inside the porosity of silica or carbon templates by infiltration of aqueous precursor solutions. The template is eliminated by chemical etching with NaOH (silica template) or by selective oxidation (carbon template). Six ceramics have been chosen for the analysis of their protein adsorption and release properties. First, the experimental protocol is defined using the model proteins BSA and Cytochrom C. Then, the growth factors TGF and VEGF have been used. By this study, we were able to determine which samples were the most efficient in terms of protein adsorption and release.