Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-04-04Bitstream added on 2014-06-13T20:25:02Z : No. of bitstreams: 1 cancian_dcj_dr_arafo.pdf: 701669 bytes, checksum: fd8aefd8d48f51c10e40c62ed9f6db8a (MD5) / A proposição deste estudo foi avaliar histologicamente a efetividade do PerioGlass, Fillerbone e Bone Source no preenchimento de cavidades ósseas cirurgicamente criadas em mandíbulas de macacos adultos jovens Cebus apella. Foram criadas duas cavidades transfixantes de 5mm de diâmetro nos ângulos mandibulares. Os defeitos ósseos foram preenchidos aleatoriamente e os grupo divididos da seguinte forma: Grupo I - cavidades preenchidas com osso cortiço-medular autógeno de tíbia; Grupo II - cavidades preenchidas com cimento de fosfato de cálcio (Bone Source); Grupo III - cavidades preenchidas com vidro bioativo (Fillerbone); Grupo IV - cavidades preenchidas com vidro bioativo (PerioGlass). Após 180 dias os animais foram sacrificados, as peças removidas e processadas para obtenção de cortes histológicos. A análise histológica dos resultados demonstrou que a utilização de enxerto ósseo autógeno permitiu reparação total do defeito ósseo; os materiais Fillerbone e PerioGlass permitiram reparo total dos defeitos com íntimo contaato dos grânulos dos materiais com o tecido ósseo neoformado; o material Boné Source não permitiu reparação do defeito ósseo ocorrendo preenchimento do defeito por tecido conjuntivo fibroso e foi em grande parte reabsorvido. / The present study evaluated histological results of filling with autogenous bone, PerioGlass, Fillerbone and Bone Source in bone cavities surgically created in mandible of Cebus apella Monkeys. The surgical cavities were prepared through both mandibular cortices, with a diameter of 5mm, inthe mandibular angle region. The cavities were randomized filled and the groups divided according to the material employed as follow: Group I - Filled with tibial autogenous corticocancellous bone; Group II - Filled with calcium phosphate cement (Bone Source); Group III - Filled with bioactive glass (Fillerbone); Group IV - Filled with bioactive glass (PerioGlass). After 180 days the animals were sacrificed and the specimens followed routine laboratory procedures for hematoxilin/eosin staining and histological evaluation. The histological analysis showed that the autogenous bone allowed total repair of the bone defects; Fillerbone and PerioGlass allowed total repair of the defects with intimate contact of the remaining granules and newly formed bone; Bone Source did not allow bone formation with filling of the defects by connective fibrous tissue and the material was almost totally ressorbed.

Orientador: Rosemary Adriana Chiérici Marcantonio / Banca: Luis Carlos Spolidorio / Banca: Marisa Aparecida Cabrini Gabrielli / Banca: Idelmo Rangel Garcia Junior / Banca: Marcio Zaffalon Casati / Resumo: A proposição deste estudo foi avaliar histologicamente a efetividade do PerioGlass, Fillerbone e Bone Source no preenchimento de cavidades ósseas cirurgicamente criadas em mandíbulas de macacos adultos jovens Cebus apella. Foram criadas duas cavidades transfixantes de 5mm de diâmetro nos ângulos mandibulares. Os defeitos ósseos foram preenchidos aleatoriamente e os grupo divididos da seguinte forma: Grupo I - cavidades preenchidas com osso cortiço-medular autógeno de tíbia; Grupo II - cavidades preenchidas com cimento de fosfato de cálcio (Bone Source); Grupo III - cavidades preenchidas com vidro bioativo (Fillerbone); Grupo IV - cavidades preenchidas com vidro bioativo (PerioGlass). Após 180 dias os animais foram sacrificados, as peças removidas e processadas para obtenção de cortes histológicos. A análise histológica dos resultados demonstrou que a utilização de enxerto ósseo autógeno permitiu reparação total do defeito ósseo; os materiais Fillerbone e PerioGlass permitiram reparo total dos defeitos com íntimo contaato dos grânulos dos materiais com o tecido ósseo neoformado; o material Boné Source não permitiu reparação do defeito ósseo ocorrendo preenchimento do defeito por tecido conjuntivo fibroso e foi em grande parte reabsorvido. / Abstract: The present study evaluated histological results of filling with autogenous bone, PerioGlass, Fillerbone and Bone Source in bone cavities surgically created in mandible of Cebus apella Monkeys. The surgical cavities were prepared through both mandibular cortices, with a diameter of 5mm, inthe mandibular angle region. The cavities were randomized filled and the groups divided according to the material employed as follow: Group I - Filled with tibial autogenous corticocancellous bone; Group II - Filled with calcium phosphate cement (Bone Source); Group III - Filled with bioactive glass (Fillerbone); Group IV - Filled with bioactive glass (PerioGlass). After 180 days the animals were sacrificed and the specimens followed routine laboratory procedures for hematoxilin/eosin staining and histological evaluation. The histological analysis showed that the autogenous bone allowed total repair of the bone defects; Fillerbone and PerioGlass allowed total repair of the defects with intimate contact of the remaining granules and newly formed bone; Bone Source did not allow bone formation with filling of the defects by connective fibrous tissue and the material was almost totally ressorbed. / Doutor

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La presente Tesis Doctoral se titula "Obtención y caracterización de nuevos cementos óseos de fosfatos de calcio en el sistema DCP&#8213;alfa-TCP". Los cementos de fosfatos de calcio (CFC) son materiales biocompatibles que tienen la propiedad de endurecer en condiciones fisiológicas formando una estructura porosa de cristales interconectados de hidroxiapatita, i.e. la fase mineral de los tejidos óseos. Estos materiales pueden ser diseñados para que sean inyectables y tengan distintos porcentajes de porosidad. Este hecho permite obtener cementos con distintas tasas de reabsorción ósea que pueden aplicarse con técnicas de mínima invasión. En general, estas propiedades otorgan a estos biomateriales un excelente interés en campos de aplicación de prevención, reconstrucción o estabilización ósea (p.e.: osteoporosis, cirugía craneofacial, vertebroplastia, cifoplastia).Esta Tesis Doctoral consta de 6 capítulos. El Capítulo 1 (Cementos óseos de fosfatos de calcio) recoge el estado del arte de los CFC. Se realiza una revisión bibliográfica crítica de toda la información de interés. Se concluye la necesidad de realizar estudios cinéticos que expliquen adecuadamente las propiedades de fraguado de estos cementos y permitan diseñar cementos con mejores propiedades. El Capítulo 2 (Materiales y métodos utilizados en la fabricación y caracterización de cementos óseos de fosfatos de calcio) describe el protocolo de trabajo seguido para caracterizar los CFC física y químicamente. Este protocolo permite establecer correlaciones entre la microestructura y las propiedades macroscópicas. El Capítulo 3 (Estudio de la cinética de la reacción de fraguado de un cemento óseo de fosfato de calcio) investiga la cinética de fraguado de un cemento octocálcico en el sistema DCP&#8213;alfa-TCP. Los resultados mostraron que: (a) sólo el alfa-TCP reaccionó para dar una hidroxiapatita deficiente en calcio (CDHA); (b) el porcentaje de reacción y la resistencia mecánica a compresión estaban correlacionadas; (c) el cemento presentó una estructura de cristales interconectados con distinto grado de compacidad. El Capítulo 4 (Estudio de nuevas formulaciones de cementos de fosfatos de calcio en el sistema DCP&#8213;alfa-TCP) investiga las propiedades de fraguado y de resistencia mecánica de cementos del sistema DCP&#8213;alfa-TCP en el intervalo de relaciones Calcio/Fósforo (Ca/P) 1.26<Ca/P<1.50. Se estudia cómo varían la trabajabilidad, los tiempos de fraguado y la resistencia a la compresión. También se estudia el efecto de la adición de carbonato cálcico (CC) sobre las propiedades de fraguado ya que se espera obtener como producto final de la reacción de fraguado una hidroxiapatita deficiente en calcio carbonatada y, por lo tanto, más semejante a la apatita de la fase mineral ósea. Los resultados mostraron que la adición de un 10 % de CC produjo un efecto fluidificante sobre los cementos con un incremento en los valores de los tiempos de fraguado. El análisis de la evolución de la resistencia a la compresión con el tiempo demostró que el CC actúa como un retardador. Sin embargo, la resistencia final alcanzada representa en muchos casos un incremento de más del 40 %. El Capítulo 5 (Discusión general) discute los resultados más relevantes analizados a lo largo de los Capítulos 3 y 4 para comprender las posibilidades clínicas que este tipo de materiales nos ofrece. El Capítulo 6 (Conclusiones) presenta una serie de conclusiones obtenidas a partir de los resultados de los Capítulos 3 y 4. Son conclusiones extraídas a partir del análisis de los resultados de determinadas poblaciones de muestras. Como los intervalos de variabilidad de los parámetros de cada población son diferentes, muchas de las conclusiones no son generalizables a todo el sistema DCP&#8213;alfa-TCP, sino que se han de leer dentro de este sistema y en las condiciones experimentales estudiadas. Finalmente, la Tesis Doctoral lista el conjunto de referencias bibliográficas utilizadas en este trabajo de investigación.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die biologische Charakterisierung neuartiger nanostrukturierter und für die Knochenregeneration geeigneter Calciumphosphatzemente (CPC). Hierzu wurde ein aus α-Tricalciumphosphat, Calciumhydrogenphosphat, gefälltem Hydroxylapatit und Calciumcarbonat bestehender CPC verwendet, der mit den Biomolekülen Cocarboxylase, Glucuronsäure, Weinsäure, Glucose-1-phosphat, Arginin, Lysin und Asparaginsäure-Natriumsalz modifiziert wurde. Ermittelt wurde dabei der Einfluss der Modifikationen auf die Proteinadsorption und die Biokompatibilität. In Vorversuchen wurden die Zementmodifikationen hinsichtlich ihrer Bindungskapazität für humane Serumproteine und für das knochenspezifische Protein Osteocalcin (OC) sowie hinsichtlich ihrer Eignung für die Adhäsion, Proliferation und osteogene Differenzierung von humanen fötalen Osteoblasten (hFOB 1.19) und humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) untersucht. Dabei erwiesen sich die Modifikationen mit Cocarboxylase, Arginin und Asparaginsäure-Natriumsalz als besonders günstig. Mit diesen „Favoriten“ erfolgte eine detailliertere Analyse der Adsorption humaner und boviner Serumproteine sowie der knochen-spezifischen Proteine Osteocalcin, BMP-2 und VEGF. Dabei führte sowohl der Zusatz von Cocarboxylase, als auch der von Arginin und Asparaginsäure-Natriumsalz zu einer erhöhten Adsorption von Serumproteinen. Die Bindungsaffinität des Basiszements gegenüber Osteocalcin, BMP-2 und VEGF konnte durch Funktionalisierung mit Arginin gesteigert werden. Während die Modifizierung mit Cocarboxylase nur die VEGF-Adsorption förderte, bewirkte der Zusatz von Asparaginsäure-Natriumsalz eine Erhöhung der Osteocalcin- und BMP-2-Adsorption. Bedingt durch die größere spezifische Oberfläche der noch nicht abgebundenen Zemente, war die Menge adsorbierter Proteine auf frisch hergestellten Zementproben im Vergleich zu abgebundenen und ausgehärteten Zementen signifikant höher. Die Eignung der ausgewählten Zementvarianten als Knochenersatzmaterialien wurde mithilfe humaner mesenchymaler Stammzellen zweier verschiedener Spender getestet. Bei Verwendung abgebundener und ausgehärteter Zemente waren die hMSC in der Lage, auf allen Modifikationen zu adhärieren, zu proliferieren und in die osteogene Richtung zu differenzieren. Eine vorherige Inkubation der Zementproben mit humanem Serum förderte dabei vor allem die Zelladhäsion. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass hMSC im Gegensatz zu anderen Studien auch auf frisch hergestellten Zementproben adhärieren, proliferieren und differenzieren können. Die Modifizierung des Basiszements mit Cocarboxylase führte hierbei zu einer gegenüber den anderen Modifikationen signifikant erhöhten Zelladhäsion und -vitalität. Neben den verschieden modifizierten Pulver/Flüssigkeitszementen wurden im Rahmen dieser Arbeit neuartige ready-to-use Zementpasten untersucht. Diese zeigten allerdings im Vergleich zu den herkömmlichen Zementen eine geringere Proteinbindungsaffinität. HMSC, die auf den Pastenzementen kultiviert wurden, war es wiederum möglich zu adhärieren, zu proliferieren und den osteoblastenspezifischen Marker Alkalische Phosphatase zu exprimieren. Hinsichtlich ihrer Biokompatibilität sind sie damit vergleichbar zu den herkömmlichen Pulver/Flüssigkeitszementen.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) têm atraído grande interesse para uso em ortopedia e odontologia como substitutos para partes danificadas do sistema esquelético, mostrando boa biocompatibilidade e osteointegração, permitindo sua utilização como enxerto ósseo. As características que determinam os CFCs biomateriais atrativos para a reconstituição ou remodelação óssea, são a facilidade de manipulação e moldagem, sem ter de dar forma prévia ao implante, adaptando-se totalmente à forma da cavidade óssea. Diversos estudos, têm mostrado que a adição de aditivos poliméricos tem uma forte influência sobre as propriedades do cimento. A baixa resistência mecânica é o principal obstáculo a uma maior utilização de CFC como material de implante. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades de um cimento com base em α-fosfato tricálcico (α -TCP ), adicionado de PVA (poli (álcool vinílico)) (10%, 8%, 6%), hidrogel de PVA (10%,8%,6%) reticulado com ácido cítrico (10%), hidrogel de alginato de sódio (2%) e poliacrilato de amônia (1%), todos em massa, foram adicionados ao pó de α -TCP sintetizado. As amostras foram moldadas e avaliadas quanto à densidade, porosidade, teste ―in vitro‖ (Simulated Body Fluid), fases cristalinas e propriedades mecânicas. Os resultados mostram o aumento das propriedades mecânicas do cimento, quando adicionado destes polímeros. A reticulação dos hidrogéis de PVA com ácido cítrico foi eficiente.O hidrogel de PVA, o hidrogel de alginato de sódio e o poliacrilato de amônia agiram como redutor de líquido. / The calcium phosphate cements (CPCs) have great interest for use in orthopedics and dentistry as replacements for damaged parts of the skeletal system, showing good biocompatibility and osseointegration, allowing its use as a bone graft. The characteristics that determine CPCs attractive biomaterials for bone remodeling or rebuilding, is ease of handling and molding, without having to shape prior to implantation, adapting itself fully to the shape of the bone cavity. Several studies in literature have shown that the addition of polymeric additives has a strong influence on the mechanical properties of cement. The low mechanical strength is the main impediment to a broader use of calcium phosphate bone cement as implant material. The aim of this work was evaluate the strength of a CPC based on α-tricalcium phosphate, with polymeric additions. CPC was synthesized and PVA (poli (vinyl alcohol)) (10%, 8%, 6%), sodium alginate hydrogel (2%) and ammonium polyacrylate (1%), all by weight, were added to the powder. Specimens were molded and evaluated for density, porosity, in vitro test (Simulated Body Fluid), crystalline phases and mechanical properties. The results show the increase of the mechanical properties of cement when added of polymeric additives. The crosslinking of PVA hydrogels with citric acid was effective. The PVA hydrogel, the hydrogel sodium alginate and ammonium polyacrylate acted as a reducing liquid.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) têm atraído grande interesse para uso em ortopedia e odontologia como substitutos para partes danificadas do sistema esquelético, mostrando boa biocompatibilidade e osteointegração, permitindo sua utilização como enxerto ósseo. As características que determinam os CFCs biomateriais atrativos para a reconstituição ou remodelação óssea, são a facilidade de manipulação e moldagem, sem ter de dar forma prévia ao implante, adaptando-se totalmente à forma da cavidade óssea. Diversos estudos, têm mostrado que a adição de aditivos poliméricos tem uma forte influência sobre as propriedades do cimento. A baixa resistência mecânica é o principal obstáculo a uma maior utilização de CFC como material de implante. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades de um cimento com base em α-fosfato tricálcico (α -TCP ), adicionado de PVA (poli (álcool vinílico)) (10%, 8%, 6%), hidrogel de PVA (10%,8%,6%) reticulado com ácido cítrico (10%), hidrogel de alginato de sódio (2%) e poliacrilato de amônia (1%), todos em massa, foram adicionados ao pó de α -TCP sintetizado. As amostras foram moldadas e avaliadas quanto à densidade, porosidade, teste ―in vitro‖ (Simulated Body Fluid), fases cristalinas e propriedades mecânicas. Os resultados mostram o aumento das propriedades mecânicas do cimento, quando adicionado destes polímeros. A reticulação dos hidrogéis de PVA com ácido cítrico foi eficiente.O hidrogel de PVA, o hidrogel de alginato de sódio e o poliacrilato de amônia agiram como redutor de líquido. / The calcium phosphate cements (CPCs) have great interest for use in orthopedics and dentistry as replacements for damaged parts of the skeletal system, showing good biocompatibility and osseointegration, allowing its use as a bone graft. The characteristics that determine CPCs attractive biomaterials for bone remodeling or rebuilding, is ease of handling and molding, without having to shape prior to implantation, adapting itself fully to the shape of the bone cavity. Several studies in literature have shown that the addition of polymeric additives has a strong influence on the mechanical properties of cement. The low mechanical strength is the main impediment to a broader use of calcium phosphate bone cement as implant material. The aim of this work was evaluate the strength of a CPC based on α-tricalcium phosphate, with polymeric additions. CPC was synthesized and PVA (poli (vinyl alcohol)) (10%, 8%, 6%), sodium alginate hydrogel (2%) and ammonium polyacrylate (1%), all by weight, were added to the powder. Specimens were molded and evaluated for density, porosity, in vitro test (Simulated Body Fluid), crystalline phases and mechanical properties. The results show the increase of the mechanical properties of cement when added of polymeric additives. The crosslinking of PVA hydrogels with citric acid was effective. The PVA hydrogel, the hydrogel sodium alginate and ammonium polyacrylate acted as a reducing liquid.

Ce travail porte sur la mise au point, le développement et l’étude de la dégradation et de la biocompatibilité d’un nouveau ciment phosphocalcique modifié par ajout de strontium. Un ciment composite formé par l’insertion de microsphère de PLAGA a aussi été développé. Ces ciments ont un intérêt thérapeutique en orthopédie et en chirurgie maxillo-faciale pour le comblement ou le renforcement osseux. Les caractéristiques mécaniques, rhéologiques et radiologiques du ciment et du composite ont été évaluées et optimisées pour rendre leurs formulations à la fois résistantes, injectables et radio-opaque. Un travail de développement à été mené pour répondre au mieux au cahier des charges clinique de ce type de substitut osseux. La chimie de la réaction au sein du ciment à été étudiée pour connaître les mécanismes réactionnels, l’évolution et le produit final de la réaction de prise. Des tests in vitro sur la dégradation par dissolution passive des constituants du ciment et du composite ont été réalisés ainsi que l’étude de la biocompatibilité sur des cultures cellulaires. Des expérimentations animales sur la peau de souris et sur le tibia de lapin ont permis de confirmer la biocompatibilité du ciment et du composite et de donner une première évaluation de sa résorption et de son remplacement par du tissu osseux néo formé. / The aim of this thesis is to design and develop a new calcium phosphate cement modified by addition of strontium and a composite cement formed by the insertion of PLAGA microspheres.These cements have a therapeutic interest in orthopaedic and maxillofacial surgery for bone filling or reinforcement.The mechanical, rheological and radiological properties of cement and composite were evaluated and optimized to improve their mechanical strength, injectability and radio-opacity. Development works were conducted to meet clinical specifications required for this type of bone substitute.The cement chemistry was studied to determine the reaction mechanisms, evolution and the final product of the setting reaction. In vitro tests on the degradation of cement components and composites were performed and the biocompatibility was studied by cell cultures.Animal experiments on mouse skin and rabbit tibia have confirmed the biocompatibility of these cements and provide a preliminary assessment of its resorption and replacement by newly formed bone tissue.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) têm atraído grande interesse para uso em ortopedia e odontologia como substitutos para partes danificadas do sistema esquelético, mostrando boa biocompatibilidade e osteointegração, permitindo sua utilização como enxerto ósseo. As características que determinam os CFCs biomateriais atrativos para a reconstituição ou remodelação óssea, são a facilidade de manipulação e moldagem, sem ter de dar forma prévia ao implante, adaptando-se totalmente à forma da cavidade óssea. Diversos estudos, têm mostrado que a adição de aditivos poliméricos tem uma forte influência sobre as propriedades do cimento. A baixa resistência mecânica é o principal obstáculo a uma maior utilização de CFC como material de implante. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades de um cimento com base em α-fosfato tricálcico (α -TCP ), adicionado de PVA (poli (álcool vinílico)) (10%, 8%, 6%), hidrogel de PVA (10%,8%,6%) reticulado com ácido cítrico (10%), hidrogel de alginato de sódio (2%) e poliacrilato de amônia (1%), todos em massa, foram adicionados ao pó de α -TCP sintetizado. As amostras foram moldadas e avaliadas quanto à densidade, porosidade, teste ―in vitro‖ (Simulated Body Fluid), fases cristalinas e propriedades mecânicas. Os resultados mostram o aumento das propriedades mecânicas do cimento, quando adicionado destes polímeros. A reticulação dos hidrogéis de PVA com ácido cítrico foi eficiente.O hidrogel de PVA, o hidrogel de alginato de sódio e o poliacrilato de amônia agiram como redutor de líquido. / The calcium phosphate cements (CPCs) have great interest for use in orthopedics and dentistry as replacements for damaged parts of the skeletal system, showing good biocompatibility and osseointegration, allowing its use as a bone graft. The characteristics that determine CPCs attractive biomaterials for bone remodeling or rebuilding, is ease of handling and molding, without having to shape prior to implantation, adapting itself fully to the shape of the bone cavity. Several studies in literature have shown that the addition of polymeric additives has a strong influence on the mechanical properties of cement. The low mechanical strength is the main impediment to a broader use of calcium phosphate bone cement as implant material. The aim of this work was evaluate the strength of a CPC based on α-tricalcium phosphate, with polymeric additions. CPC was synthesized and PVA (poli (vinyl alcohol)) (10%, 8%, 6%), sodium alginate hydrogel (2%) and ammonium polyacrylate (1%), all by weight, were added to the powder. Specimens were molded and evaluated for density, porosity, in vitro test (Simulated Body Fluid), crystalline phases and mechanical properties. The results show the increase of the mechanical properties of cement when added of polymeric additives. The crosslinking of PVA hydrogels with citric acid was effective. The PVA hydrogel, the hydrogel sodium alginate and ammonium polyacrylate acted as a reducing liquid.