Introdução: O tratamento dos tumores ósseos benignos é frequentemente realizado por abordagem intralesional com curetagem do tumor e preenchimento da falha óssea com substâncias biológicas ou sintéticas. Entre as biológicas estão os vários tipos de enxertos e o maior representante das sintéticas é o cimento ósseo ou polimetilmetacrilato (PMMA). O uso do cimento ósseo compacto pode apresentar problemas devido à necrose térmica, ao afrouxamento asséptico, à incapacidade de remodelação e à elasticidade inadequada em relação ao osso normal. O desenvolvimento de um cimento ósseo esponjoso que atenda a estas demandas mecânicas e biológicas e que seja de fácil manipulação no ambiente cirúrgico tem estimulado alguns pesquisadores. Basicamente, é possível formar poros no interior do cimento por mistura de substâncias hidrossolúveis ou por reação química produtora de gás. Objetivo: Desenvolver e caracterizar fisicamente e mecanicamente um cimento ósseo com poros intercomunicantes de aspecto estrutural esponjoso. Material e métodos: A produção de cimento esponjoso foi realizada misturando-se o PMMA com bicarbonato de sódio e ácido cítrico. Foram confeccionados 90 corpos de prova com 40 mm de altura por 20 mm de diâmetro distribuídos em 6 grupos (n=15): G1 formado por cimento esponjoso em que antes da polimerização do cimento foram adicionados bicarbonato de sódio e ácido cítrico na proporção de 10% em relação ao componente sólido do cimento (polímero); G2 - cimento esponjoso na proporção de 20%; G3 - cimento esponjoso na proporção de 30%; G4 - cimento ósseo de PMMA compacto; G5 - formado por cimento de poliuretana de mamona (Bioósteo®) na proporção de 20%; G6 formado de corpos de prova cilíndricos de osso esponjoso extraído com trefina de côndilos tibiais proximais de bovinos. A qualidade do cimento esponjoso foi avaliada por macroscopia, cálculo de densidade, imersão em azul de metileno, tomografia computadorizada, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Resultados: A melhor forma de produção de cimento esponjoso foi pela mistura de PMMA e componentes efervescentes. O teste da imersão em azul de metileno mostrou que os G2 e G3 apresentaram melhor intercomunicabilidade. As análises com o microscópio eletrônico de varredura (MEV) mostraram uma ampla variação no tamanho e distribuição dos poros que medem de 50m a 3mm. Em relação aos ensaios mecânicos não houve diferenças significativas entres os grupos de cimento esponjoso G1, G2 e G3. Estes grupos apresentaram valores pouco inferiores aos do grupo G6 de osso esponjoso bovino. O grupo G4 (PMMA compacto) apresentou valores extremamente altos quando comparado ao osso esponjoso bovino e ao cimento esponjoso. O grupo G5 de cimento ósseo de mamona não atingiu os valores aceitáveis de resistência mecânica. Conclusão: Foi possível desenvolver um cimento esponjoso à base de polimetilmetacrilato pela mistura com os aditivos efervescentes, bicarbonato de sódio e ácido cítrico, que apresenta características físicas e mecânicas desejadas como substituto ósseo esponjoso nas curetagens para tratamento de tumores ósseos benignos. O cimento de mamona esponjoso na forma testada mostrou-se inadequado para os fins pretendidos. / Introduction: Benign bone tumors are usually treated by intralesional curettage. The bone defect may be filled with synthetic or biological substitutes. Polymetylmethacrylate (PMMA) is the most popular synthetic substitute and the solid form is associated to thermal necrosis, aseptic loosening, bone remodeling prevention and distinct elasticity. Research of porous cement that solves these drawbacks and can be molded intraoperatively has encouraged many authors. For surgical purposes, porosity can be achieved by mixing hydrosoluble substances or by gas-foaming reactions. Objective: Development and physical and mechanical characterization of a bone cement with interconnecting pores and cancellous bone like structural aspect. Methods: Porous cement was produced by adding the effervescent components sodium bicarbonate and citric acid to PMMA. Six groups of fifteen cylindrical samples (40 mm height, 20 mm diameter) were compared. G1, G2 and G3 groups consisted of porous cement specimens of PMMA with 10%, 20% and 30% of effervescent components respectively. G4 consisted of solid PMMA cement specimens. G5 group consisted of porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) with 20% effervescent components specimens. The control group G6 consisted of bovine cancellous bone samples. The porous cements were characterized in terms of porosity, density, pore interconnectivity and compressive strength. Macroscopic evaluation and measuring, methylene blue immersion, Scanning Electron Microscopy (SEM), mechanical testing and a special computed tomography reading software were employed for these evaluations. Results: The pilot study showed that adding effervescent components to PMMA was the best solution for porous cement production. The methylene blue immersion test showed that G2 and G3 groups had better pore interconnection. Scanning electron microscopy (SEM) showed a wide variation in pore size, from 50m to 3mm, and pore distribution. No significant differences between G1, G2 and G3porous cement groups were found regarding to mechanical strength and Young Modulus. Cancellous bovine bone, G6, was slightly stronger and less elastic than these groups. This property is potentially beneficial considering osteointegration as a consequence of Wolfs law. Solid PMMA is extremely strength and inelastic. These properties do not match with cancellous bone. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is unacceptably weak. Conclusion: Porous cement was developed by adding effervescent components, sodium bicarbonate and citric acid, to polymethylmetacrylate. Physical and mechanical properties are very similar to cancellous bone. Further investigations to evaluate its bone substitute potential should be encouraged. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is inadequate these purpose.

O cimento ósseo, utilizado para a fixação de componentes protéticos nas cirurgias de substituição articular, mais resistente às forças de compressão do que às forças de tração, tem suas propriedades mecânicas alteradas por vários fatores entre esses a formulação comercial e o método de preparação empregado. É o objetivo deste trabalho avaliar comparativamente as propriedades mecânicas à compressão de duas formulações comerciais de cimento ósseo preparadas manualmente e a vácuo, segundo as instruções do fabricante. Um conjunto de moldagem confeccionado em aço inoxidável permitiu preparar 48 corpos de prova para cada grupo experimental, totalizando 192 corpos de prova, que foram testados na Máquina Universal de Ensaios, tendo as especificações baseadas nas normas ISO 5833 e ASTM F451-86. A elaboração do diagrama tensão x deformação de cada grupo experimental analisou as propriedades mecânicas do cimento ósseo quanto ao módulo de elasticidade, tensão e deformação no limite de proporcionalidade, entre grupos de mesma formulação comercial e entre os grupos com mesmo método de mistura. Analisados estatisticamente pelo método de Variança de Kruskal-Wallis (p ≤0,001) e pelo método de Dunn's (p ≤0,05). Quanto ao módulo de elasticidade, o grupo 2M foi o que apresentou maior módulo, 1563 MPa, valor estatisticamente significante (p ≤ 0,05) em relação aos grupos 1M, 1V e 2V. Para a tensão no limite de proporcionalidade os grupos 1M (39,40 MPa) e 2V (39,65 MPa) foram os maiores valores de tensão no limite de proporcionalidade, não havendo diferença estatisticamente significante entre eles, mas essas diferenças foram significativas quando comparadas aos grupos 1V e 2M. A deformação no limite de proporcionalidade de maior valor percentual foi para o grupo 1M, 3,36%, sendo esta diferença estatisticamente significante quando comparado ao grupo 2M. Os testes de resistência à compressão do cimento nacionalizado e importado, preparados manualmente e a vácuo, mostraram não haver diferença importante entre os dois tipos de cimento ósseo, nem entre as duas formas de misturá-los. / The bone cement used for the fixation of the prosthetic components in the surgeries of joint replacement, more resistant to the compression than to the traction, has its mechanical properties altered by several factors among those the commercial formulation and preparation employee's method. It is the objective of this work to evaluate the mechanical properties to the compression of the two commercial formulas of bone cement manually prepared and using vacuum, according to the manufacturer's instructions. A molding set was made in stainless steel and it allowed for the preparation of 48 bodies of proof for each experimental group, adding up to 192 proof bodies total which were tested in the Universal Rehearsal Machine, with the specifications based on the ISO 5833 and the ASTM F451-86 regulations. The elaboration of the diagram "tension vs. deformation" of each of the experimental group analyzed the mechanical properties of the bone cement in relation to the elasticity module, tension and deformation on the proportional limit among the groups with the same commercial formula and among the groups with the same mixture method. Analyzed statistically, by Kruskal-Wallis's method of the variation (p ≤0.001) and by the Dunn’s method (p ≤0.05). Regarding the elasticity, the group 2M was the one with the highest module, 1563 MPa, a statistically significant value (p ≤0.05) in relation to the groups 1M, 1V and 2V to the tension at the limit of the proportionality, there is no significant differences among them, but these differences were relevant when compared to groups 1V and 2M. The deformation at the limit of the proportionality of the highest percentage was to group 1M, 3.36%, being this the relevant statistical difference when compared to group 2M. The resistance tests to the compression of the national and international cement prepared manually and by vacuum show that there is no important difference between the two kind of bone cement, and neither between the two ways of mixing them.

O cimento ósseo, utilizado para a fixação de componentes protéticos nas cirurgias de substituição articular, mais resistente às forças de compressão do que às forças de tração, tem suas propriedades mecânicas alteradas por vários fatores entre esses a formulação comercial e o método de preparação empregado. É o objetivo deste trabalho avaliar comparativamente as propriedades mecânicas à compressão de duas formulações comerciais de cimento ósseo preparadas manualmente e a vácuo, segundo as instruções do fabricante. Um conjunto de moldagem confeccionado em aço inoxidável permitiu preparar 48 corpos de prova para cada grupo experimental, totalizando 192 corpos de prova, que foram testados na Máquina Universal de Ensaios, tendo as especificações baseadas nas normas ISO 5833 e ASTM F451-86. A elaboração do diagrama tensão x deformação de cada grupo experimental analisou as propriedades mecânicas do cimento ósseo quanto ao módulo de elasticidade, tensão e deformação no limite de proporcionalidade, entre grupos de mesma formulação comercial e entre os grupos com mesmo método de mistura. Analisados estatisticamente pelo método de Variança de Kruskal-Wallis (p ≤0,001) e pelo método de Dunn's (p ≤0,05). Quanto ao módulo de elasticidade, o grupo 2M foi o que apresentou maior módulo, 1563 MPa, valor estatisticamente significante (p ≤ 0,05) em relação aos grupos 1M, 1V e 2V. Para a tensão no limite de proporcionalidade os grupos 1M (39,40 MPa) e 2V (39,65 MPa) foram os maiores valores de tensão no limite de proporcionalidade, não havendo diferença estatisticamente significante entre eles, mas essas diferenças foram significativas quando comparadas aos grupos 1V e 2M. A deformação no limite de proporcionalidade de maior valor percentual foi para o grupo 1M, 3,36%, sendo esta diferença estatisticamente significante quando comparado ao grupo 2M. Os testes de resistência à compressão do cimento nacionalizado e importado, preparados manualmente e a vácuo, mostraram não haver diferença importante entre os dois tipos de cimento ósseo, nem entre as duas formas de misturá-los. / The bone cement used for the fixation of the prosthetic components in the surgeries of joint replacement, more resistant to the compression than to the traction, has its mechanical properties altered by several factors among those the commercial formulation and preparation employee's method. It is the objective of this work to evaluate the mechanical properties to the compression of the two commercial formulas of bone cement manually prepared and using vacuum, according to the manufacturer's instructions. A molding set was made in stainless steel and it allowed for the preparation of 48 bodies of proof for each experimental group, adding up to 192 proof bodies total which were tested in the Universal Rehearsal Machine, with the specifications based on the ISO 5833 and the ASTM F451-86 regulations. The elaboration of the diagram "tension vs. deformation" of each of the experimental group analyzed the mechanical properties of the bone cement in relation to the elasticity module, tension and deformation on the proportional limit among the groups with the same commercial formula and among the groups with the same mixture method. Analyzed statistically, by Kruskal-Wallis's method of the variation (p ≤0.001) and by the Dunn’s method (p ≤0.05). Regarding the elasticity, the group 2M was the one with the highest module, 1563 MPa, a statistically significant value (p ≤0.05) in relation to the groups 1M, 1V and 2V to the tension at the limit of the proportionality, there is no significant differences among them, but these differences were relevant when compared to groups 1V and 2M. The deformation at the limit of the proportionality of the highest percentage was to group 1M, 3.36%, being this the relevant statistical difference when compared to group 2M. The resistance tests to the compression of the national and international cement prepared manually and by vacuum show that there is no important difference between the two kind of bone cement, and neither between the two ways of mixing them.

Introdução: O tratamento dos tumores ósseos benignos é frequentemente realizado por abordagem intralesional com curetagem do tumor e preenchimento da falha óssea com substâncias biológicas ou sintéticas. Entre as biológicas estão os vários tipos de enxertos e o maior representante das sintéticas é o cimento ósseo ou polimetilmetacrilato (PMMA). O uso do cimento ósseo compacto pode apresentar problemas devido à necrose térmica, ao afrouxamento asséptico, à incapacidade de remodelação e à elasticidade inadequada em relação ao osso normal. O desenvolvimento de um cimento ósseo esponjoso que atenda a estas demandas mecânicas e biológicas e que seja de fácil manipulação no ambiente cirúrgico tem estimulado alguns pesquisadores. Basicamente, é possível formar poros no interior do cimento por mistura de substâncias hidrossolúveis ou por reação química produtora de gás. Objetivo: Desenvolver e caracterizar fisicamente e mecanicamente um cimento ósseo com poros intercomunicantes de aspecto estrutural esponjoso. Material e métodos: A produção de cimento esponjoso foi realizada misturando-se o PMMA com bicarbonato de sódio e ácido cítrico. Foram confeccionados 90 corpos de prova com 40 mm de altura por 20 mm de diâmetro distribuídos em 6 grupos (n=15): G1 formado por cimento esponjoso em que antes da polimerização do cimento foram adicionados bicarbonato de sódio e ácido cítrico na proporção de 10% em relação ao componente sólido do cimento (polímero); G2 - cimento esponjoso na proporção de 20%; G3 - cimento esponjoso na proporção de 30%; G4 - cimento ósseo de PMMA compacto; G5 - formado por cimento de poliuretana de mamona (Bioósteo®) na proporção de 20%; G6 formado de corpos de prova cilíndricos de osso esponjoso extraído com trefina de côndilos tibiais proximais de bovinos. A qualidade do cimento esponjoso foi avaliada por macroscopia, cálculo de densidade, imersão em azul de metileno, tomografia computadorizada, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Resultados: A melhor forma de produção de cimento esponjoso foi pela mistura de PMMA e componentes efervescentes. O teste da imersão em azul de metileno mostrou que os G2 e G3 apresentaram melhor intercomunicabilidade. As análises com o microscópio eletrônico de varredura (MEV) mostraram uma ampla variação no tamanho e distribuição dos poros que medem de 50m a 3mm. Em relação aos ensaios mecânicos não houve diferenças significativas entres os grupos de cimento esponjoso G1, G2 e G3. Estes grupos apresentaram valores pouco inferiores aos do grupo G6 de osso esponjoso bovino. O grupo G4 (PMMA compacto) apresentou valores extremamente altos quando comparado ao osso esponjoso bovino e ao cimento esponjoso. O grupo G5 de cimento ósseo de mamona não atingiu os valores aceitáveis de resistência mecânica. Conclusão: Foi possível desenvolver um cimento esponjoso à base de polimetilmetacrilato pela mistura com os aditivos efervescentes, bicarbonato de sódio e ácido cítrico, que apresenta características físicas e mecânicas desejadas como substituto ósseo esponjoso nas curetagens para tratamento de tumores ósseos benignos. O cimento de mamona esponjoso na forma testada mostrou-se inadequado para os fins pretendidos. / Introduction: Benign bone tumors are usually treated by intralesional curettage. The bone defect may be filled with synthetic or biological substitutes. Polymetylmethacrylate (PMMA) is the most popular synthetic substitute and the solid form is associated to thermal necrosis, aseptic loosening, bone remodeling prevention and distinct elasticity. Research of porous cement that solves these drawbacks and can be molded intraoperatively has encouraged many authors. For surgical purposes, porosity can be achieved by mixing hydrosoluble substances or by gas-foaming reactions. Objective: Development and physical and mechanical characterization of a bone cement with interconnecting pores and cancellous bone like structural aspect. Methods: Porous cement was produced by adding the effervescent components sodium bicarbonate and citric acid to PMMA. Six groups of fifteen cylindrical samples (40 mm height, 20 mm diameter) were compared. G1, G2 and G3 groups consisted of porous cement specimens of PMMA with 10%, 20% and 30% of effervescent components respectively. G4 consisted of solid PMMA cement specimens. G5 group consisted of porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) with 20% effervescent components specimens. The control group G6 consisted of bovine cancellous bone samples. The porous cements were characterized in terms of porosity, density, pore interconnectivity and compressive strength. Macroscopic evaluation and measuring, methylene blue immersion, Scanning Electron Microscopy (SEM), mechanical testing and a special computed tomography reading software were employed for these evaluations. Results: The pilot study showed that adding effervescent components to PMMA was the best solution for porous cement production. The methylene blue immersion test showed that G2 and G3 groups had better pore interconnection. Scanning electron microscopy (SEM) showed a wide variation in pore size, from 50m to 3mm, and pore distribution. No significant differences between G1, G2 and G3porous cement groups were found regarding to mechanical strength and Young Modulus. Cancellous bovine bone, G6, was slightly stronger and less elastic than these groups. This property is potentially beneficial considering osteointegration as a consequence of Wolfs law. Solid PMMA is extremely strength and inelastic. These properties do not match with cancellous bone. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is unacceptably weak. Conclusion: Porous cement was developed by adding effervescent components, sodium bicarbonate and citric acid, to polymethylmetacrylate. Physical and mechanical properties are very similar to cancellous bone. Further investigations to evaluate its bone substitute potential should be encouraged. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is inadequate these purpose.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-05-03Bitstream added on 2014-06-13T20:27:20Z : No. of bitstreams: 1 moraes_pc_dr_jabo.pdf: 795188 bytes, checksum: 42b1e329c08d5dc84c409bddce314a86 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Foi utilizado na presente pesquisa o ultra-som pulsado de baixa intensidade, com a finalidade de avaliar, experimentalmente, seus efeitos sobre a reparação de falhas ósseas produzidas em rádio de coelhos, preenchidas ou não com o cimento de fosfato de cálcio adicionado com fibras de náilon. Foram utilizados 12 coelhos, raça Nova Zelândia, separados em dois grupos experimentais iguais (n=6) e escolhidos aleatoriamente (Grupo Tratado- GT e Grupo Controle-GC). As falhas ósseas de aproximadamente oito milímetros de extensão foram produzidas na diáfise de ambos os rádios, sendo as do membro direito preenchidas com o cimento de fosfato de cálcio sob a forma granulada e as do esquerdo, não preenchidas. Os animais do grupo tratado receberam estímulo pelo ultra-som pulsado de baixa intensidade durante 15 minutos nos primeiros cinco dias e dez minutos nos cinco dias seguintes, em ambos os membros. Os animais do grupo controle não foram estimulados pelo ultra-som. O controle radiográfico foi realizado no pós-operatório imediato e aos sete, 15 e 30 dias, de acordo com o tempo de observação de cada subgrupo (15 e 30 dias). Após o sacrifício, as áreas que continham as falhas ósseas foram processadas para a avaliação histopatológica. Os resultados das análises radiográfica e histolopatológica revelaram uma evolução mais rápida e intensa da proliferação de tecido ósseo nas falhas, preenchidas ou não pelo cimento, porém que receberam estímulo pelo ultra-som. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que o ultra-som pulsado de baixa intensidade é ser um recurso extremamente eficaz na aceleração do processo de ossificação e que, associado ao cimento de fosfato de cálcio com fibras de náilon, tem este processo intensificado, demonstrando, assim, o poder osteoindutor deste biomaterial. / The present experimental research evaluated the effects of low intensity pulsed ultrasound for repair bone defects produced in rabbit's radius, filled in or not with calcium phosphate cement incorporated with nylon fibers. Twelve rabbits, from the New Zealand lineage, were randomly allocated in two equal experimental groups. An eight millimeters bone gap was surgically produced in the radius bone diaphysis and filled with the cement (right radius). The left limb bone gap remained empty. Animais were submitted to dessions of pulsed ultrasonic stimulus for 15 minutes during five days and ten minutes during more five days, in both radius. Radiological examinations were performed in the immediate postoperative and seven, 15 and 30 days after surgery (according with the postoperative follow-up -15 and 30 days). The bone defects were collected and submitted to optical microscopy. The results showed an increase and faster evolution of ossification's process in the bone defects, filled or not with the bone cement, but that received stimulus by ultrasound when compared to the control group. These results suggest that low-intensity pulsed ultrasound is an effective resource for acceleration of the ossification process and, when combined with calcium phosphate cement, this effect was increased.

A infecção bacteriana é a principal complicação que um procedimento de artroplastia de quadril ou joelho pode apresentar. Mesmo após a incorporação de antibiótico (gentamicina) ao cimento ósseo, as taxas de infecções após este procedimento cirúrgico continuam gerando sérios prejuízos para o hospital e para o paciente. As principais bactérias envolvidas nas infecções relacionadas aos implantes ortopédicos são Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aderência e formação de biofilme de S. aureus, S. epidermidis e P. aeruginosa sobre o cimento ósseo polimetilmetacrilato (PMMA) com e sem antibiótico (gentamicina), de procedência nacional e internacional, por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV) e por cultura. Também, estimar quantitativamente as células viáveis recuperadas dos biofilmes formados. Foram produzidos discos de polimetilmetacrilato de 10,0 mm de diâmetro e 3,0 mm de espessura. Foram utilizadas cepas Pseudomonas aeruginosa - ATCC 27853, Staphylococcus epidermidis - ATCC 12228 e Staphylococcus aureus - ATCC 25932. Para este estudo foram utilizados corpos-de-prova de cimento ósseo de procedência nacional (BAUMER, CMM e BIOMECANICA) e internacional (BIOMET com gentamicina, BIOMET sem gentamicina e SIMPLEX). Biofilmes foram produzidos in vitro a partir da inoculação da suspensão bacteriana (\'10 POT.8\' unidades formadoras de colônia/mL) em Tryptic Soy Broth e incubados nos períodos de tempo de 1, 6, 24, 48, e 72 horas. Após os períodos de incubação os corpos-de-prova foram removidos do meio de cultura, lavados, sonicados e do sobrenadante realizadas diluições seriadas (\'10 POT.-1\' a \'10 POT.-5\'). A seguir, os corpos-de-prova foram preparados para observação por MEV. Os resultados de MEV mostraram bacilos e cocos aderidos e agrupados formando biofilme. Para P. aeruginosa: as contagens das células viáveis em média (UFC/mL) foram de 2,8 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,7 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,7 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 6,0 \'+ OU -\' 5,5 x \'10 POT.4\' (BIOMET com gentamicina) e 1,9 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. epidermidis: 1,3 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 2,3 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,5 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMET com gentamicina) e 1,2 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. aureus: 1,7 \'+ OU -\' 0,8 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,4 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,1 \'+ OU -\' 0,5 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 3,0 \'+ OU -\' 6,0 x \'10 POT.5\' (BIOMET com gentamicina) e 1,3 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX), respectivamente. Os dados obtidos mostraram que o cimento ósseo de polimetilmetacrilato com e sem gentamicina não evitaram a aderência da Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus aureus e formação de biofilme, como demonstrado pela MEV. Em conclusão, isto é um fator de risco para infecções. / The bacterial infection is the main complication of a procedure for hip or knee arthroplasty can present. Even after the addition of antibiotic (gentamicin) in the bone cement, the rates of infection after the surgical procedure continue causing serious damage to the hospital and the patient. The main bacteria involved in infections related to orthopedic implants are Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis. The objective of this study was to evaluate the adhesion and biolfilm formation of the S. aureus, S. epidermidis and P. aeruginosa on the bone cement polymethylmethacrylate (PMMA) with and without antibiotic (gentamicin) from national and international origin, by means scanning electron microscope (SEM) and by culture. Also, quantitatively estimate the viable cells recovered from biofilms formed. Discs of cement were produced from 10.0 mm in diameter and 3.0 mm thick. Strains used were Pseudomonas aeruginosa - ATCC 27853, Staphylococcus epidermidis - ATCC 12228 e Staphylococcus aureus - ATCC 25932. For this study we used coupons cement of national origin (Baumer, CMM and biomechanics) and international (BIOMET with gentamicin, BIOMET without gentamicin and SIMPLEX). Biofilms were produced in vitro from the inoculation of bacterial suspension (108 Colony-Forming Units/mL) in Tryptic Soy Broth and incubated for the time periods of 1, 6, 24, 48 and 72 hours. After the incubation periods of the coupons they were removed from the medium culture, washed, sonicated and serial dilutions of supernatant taken (\'10 POT.-1\' a \'10 POT.-5\'). Next, the coupons were prepared for observation by SEM. The results of SEM showed adherent cocci bacilli, and adhered to each other form a biofilm. For P. aeruginosa: the couting of viable cells on average (CFU/mL) were 2,8 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,7 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,7 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 6,0 \'+ OU -\' 5,5 x \'10 POT.4\' (BIOMET com gentamicina) e 1,9 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. epidermidis: 1,3 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 2,3 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,5 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMET com gentamicina) e 1,2 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. aureus: 1,7 \'+ OU -\' 0,8 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,4 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,1 \'+ OU -\' 0,5 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 3,0 \'+ OU -\' 6,0 x \'10 POT.5\' (BIOMET com gentamicina) e 1,3 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX), respectively. The data showed that of polymethylmethacrylate bone cement with and without gentamicin did not prevent the adhesion of Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus and formation of biofilms, as demonstrated by SEM. In conclusion, this is risk factor for infections.

Submitted by LARISSA MENDES DE LÁZARI null (la_mendes@hotmail.com) on 2016-04-15T18:28:04Z No. of bitstreams: 1 TeseDoutorado_LarissaMendes_2016_Biotecnologia.pdf: 8907863 bytes, checksum: 3f7981847cc9e559ac7b11f4d8bfd245 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-18T19:50:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lazari_lm_dr_araiq_par.pdf: 1543856 bytes, checksum: 1cc6d6cd934ed8b9a35d1931133a26cd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-18T19:50:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lazari_lm_dr_araiq_par.pdf: 1543856 bytes, checksum: 1cc6d6cd934ed8b9a35d1931133a26cd (MD5) Previous issue date: 2016-03-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O desenvolvimento de biomateriais que promovam a reparação de tecidos lesionados tem sido objeto de intensa investigação. Em relação à reparação do tecido ósseo, as cerâmicas são materiais muito pesquisados em função de sua ampla possibilidade de uso, inclusive na confecção de pastas cimentícias moldáveis. A sílica mesoporosa apresenta elevada área de superfície específica (~1000 m2.g-1) e tamanho de poros usualmente em torno de 2-30 nm, atraindo atenção para aplicações como importantes carreadores de fármacos e proteínas. O peptídeo de crescimento osteogênico (OGP) é um tetradecapeptídeo endógeno, cuja forma ativa atua como agente anabólico e estimulador hematopoiético, promovendo a diferenciação osteoblástica. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um cimento ósseo injetável, reabsorvível e bioativo, com sílica mesoporosa e peptídeo de crescimento osteogênico. O peptídeo foi sintetizado pelo método em fase sólida, purificado por Cromatografia Líquida (HPLC) e caracterizado por Espectrometria de Massas. O material mesoporoso foi sintetizado pela metodologia sol-gel e sua porosidade confirmada por Adsorção-dessorção de N2, Espalhamento de Raios X à Baixo Ângulo e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Os cimentos foram preparados a partir de sulfato de cálcio (CaS), fosfato de cálcio (CaP) e aluminato de cálcio (CaAl), sem e com sílica mesoporosa, e analisados quanto suas características físico-químicas. Os experimentos in vitro foram realizados para avaliar o potencial citotóxico e genotóxico dos cimentos em cultura de células de ovário (CHO-K1) e análise da viabilidade celular e formação da matriz mineralizada em células pré-osteosblásticas (MC3T3-E1). O estudo in vivo foi realizado em defeitos ósseos críticos em calvária de ratos e analisado quanto à formação de tecido ósseo, por histomorfometria, e densidade do tecido neoformado, por imagens de raios X. As análises dos cimentos demostraram que a presença de partículas de sílica mesoporosa promoveu diferentes comportamentos físico-químicos quando comparados aos cimentos sem sílica, como maior razão líquido/pó e, consequentemente, maior porosidade e menor resistência mecânica à compressão. Os cimentos CaP e CaAl, sem e com sílica, mostraram bioatividade in vitro quando imersos em solução que simula o fluido corpóreo (Simulated Body Fluid - SBF). No estudo de liberação do peptídeo OGP, incorporado nas partículas de sílica mesoporosa pré-misturada aos cimentos, o cimento CaS apresentou maior velocidade de liberação em relação aos cimentos estudados, com 80% do conteúdo peptídico liberado em 24 horas. Em relação à viabilidade celular, os cimentos CaS, com e sem sílica, não foram citotóxicos, mas os cimentos CaP e CaAl, apresentaram citotoxicidade; todavia esse comportamento não comprometeu a proliferação celular e nos ensaios de avaliação da mutagenicidade, os cimentos não promoveram dano celular significante. Os testes envolvendo células MC3T3-E1 mostraram que a viabilidade celular e a capacidade de formação da matriz mineralizada foram independentes da presença do peptídeo OGP, sendo mais sensível à presença de sílica e ao tempo de tratamento com os meios condicionados. Os resultados do teste in vivo, com os cimentos CaP, com e sem sílica mesoporosa e peptídeo OGP, demostraram que esses se degradaram e promoveram maior formação óssea durante os primeiros 15 dias pós-cirúrgico, com aproximadamente 30% do defeito preenchido por tecido neoformado, assim como maior densidade nas margens dos defeitos quando comparados com o controle. No entanto, a presença do peptídeo OGP foi significante somente nos primeiros 30 dias pós-cirúrgico de análise e não houve diferença estatística com o cimento com sílica e sem peptídeo. Além do mais, não houve diferença entre os grupos experimentais e o controle nos períodos mais tardios de análise. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que, dentre os cimentos estudados, aqueles com partículas de sílica mesoporosa e peptídeo OGP são os mais promissores para o reparo do tecido ósseo, principalmente nos períodos iniciais de cicatrização, devido ao seu potencial osteogênico. / The development of biomaterials that promote repair of injured tissues has been the subject of intense research. Regarding the bone tissue repair, ceramics are one of the most researched biomaterials groups due to its wide possibility of use, including cement pastes with good moldability. The mesoporous silica has high specific surface area (~1000 m2.g-1) and pore size usually around 2-30 nm attracting attention for its applications as drugs and proteins carriers. The osteogenic growth peptide (OGP) is an endogenous tetradecapeptide, whose active form acts as an anabolic agent and hematopoietic stimulator, promoting osteoblast differentiation. Thus, the aim of this study was to develop an injectable bone cement, resorbable and bioactive, mesoporous silica and osteogenic growth peptide. The peptide was synthesized by the solid phase method, purified by High Performande Liquid Chromatography (HPLC) and characterized by Mass Spectrometry. The mesoporous materials were synthesized by sol-gel method and its porosity confirmed by Adsorption-desorption of N2, Small-angle X-ray Scattering and Transmission Electronic Microscopy. Cements were prepared from calcium sulfate (CaS), calcium phosphate (CaP) and calcium aluminate (CaAl), without and with mesoporous silica, and analyzed for its physicochemical characteristics. In vitro experiments were carried out to evaluate the cements cytotoxic and genotoxic potential in CHO-K1 hamster ovary cell line and analysis of the mineralized matrix formation in MC3T3-E1 osteosblastics cell line. The in vivo study was performed in critical defects in rat calvaria, and it has analized as formation of bone tissue by histomorphometry and density of newly formed tissue by X-ray images. The cements analysis have shown that the presence of mesoporous silica particles promoted different physico-chemical behavior when compared to those without silica, such as higher ratio Liquid/Powder, higher porosity and, hence, decreases the mechanical resistance. CaP and CaAl cements showed bioactivity in vitro when immersed in Simulated Body Fluid solution. Concerning OGP liberation, the CaS cement showed the fastest release in the OGP-mesoporous silica-loaded cement release studies, releasing 80% peptide loaded in 24 hours. Regarding cell viability, CaS cements with and without silica, were not cytotoxic, but the CaP and CaAl cement showed cytotoxicity; however this behavior did not affect cell proliferation. And in mutagenicity tests, the cements did not promote significant cell damage. The tests involving MC3T3-E1 cells showed that cell viability and mineralized matrix formation capacity is independent of the OGP peptide presence and it is more sensitive to the presence of silica and the treatment time with the conditioned culture media. The test in vivo, with CaP cements, with and without mesoporous silica and OGP, demonstrated that these cements have degraded and promoted increased bone formation during the first 15 postoperative days, with approximately 30% of the defect filled by newly formed tissue as well as higher density on the defects borders when compared to the control. However, the presence of OGP peptide was significant only during the first 30 days postoperative, but there was no statistical difference with silica cement and without this peptide. Furthermore, there was no difference between experimental groups and the control in the later study periods. According to the results, it is concluded that, among the cements studied, those with mesoporous silica particles and OGP peptide are the most promising for bone tissue repair, especially in the initial stages of healing due to its osteogenic potential. / FAPESP: 2012/21735-6 / CAPES: 0224-13-8

A infecção bacteriana é a principal complicação que um procedimento de artroplastia de quadril ou joelho pode apresentar. Mesmo após a incorporação de antibiótico (gentamicina) ao cimento ósseo, as taxas de infecções após este procedimento cirúrgico continuam gerando sérios prejuízos para o hospital e para o paciente. As principais bactérias envolvidas nas infecções relacionadas aos implantes ortopédicos são Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aderência e formação de biofilme de S. aureus, S. epidermidis e P. aeruginosa sobre o cimento ósseo polimetilmetacrilato (PMMA) com e sem antibiótico (gentamicina), de procedência nacional e internacional, por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV) e por cultura. Também, estimar quantitativamente as células viáveis recuperadas dos biofilmes formados. Foram produzidos discos de polimetilmetacrilato de 10,0 mm de diâmetro e 3,0 mm de espessura. Foram utilizadas cepas Pseudomonas aeruginosa - ATCC 27853, Staphylococcus epidermidis - ATCC 12228 e Staphylococcus aureus - ATCC 25932. Para este estudo foram utilizados corpos-de-prova de cimento ósseo de procedência nacional (BAUMER, CMM e BIOMECANICA) e internacional (BIOMET com gentamicina, BIOMET sem gentamicina e SIMPLEX). Biofilmes foram produzidos in vitro a partir da inoculação da suspensão bacteriana (\'10 POT.8\' unidades formadoras de colônia/mL) em Tryptic Soy Broth e incubados nos períodos de tempo de 1, 6, 24, 48, e 72 horas. Após os períodos de incubação os corpos-de-prova foram removidos do meio de cultura, lavados, sonicados e do sobrenadante realizadas diluições seriadas (\'10 POT.-1\' a \'10 POT.-5\'). A seguir, os corpos-de-prova foram preparados para observação por MEV. Os resultados de MEV mostraram bacilos e cocos aderidos e agrupados formando biofilme. Para P. aeruginosa: as contagens das células viáveis em média (UFC/mL) foram de 2,8 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,7 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,7 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 6,0 \'+ OU -\' 5,5 x \'10 POT.4\' (BIOMET com gentamicina) e 1,9 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. epidermidis: 1,3 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 2,3 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,5 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMET com gentamicina) e 1,2 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. aureus: 1,7 \'+ OU -\' 0,8 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,4 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,1 \'+ OU -\' 0,5 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 3,0 \'+ OU -\' 6,0 x \'10 POT.5\' (BIOMET com gentamicina) e 1,3 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX), respectivamente. Os dados obtidos mostraram que o cimento ósseo de polimetilmetacrilato com e sem gentamicina não evitaram a aderência da Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus aureus e formação de biofilme, como demonstrado pela MEV. Em conclusão, isto é um fator de risco para infecções. / The bacterial infection is the main complication of a procedure for hip or knee arthroplasty can present. Even after the addition of antibiotic (gentamicin) in the bone cement, the rates of infection after the surgical procedure continue causing serious damage to the hospital and the patient. The main bacteria involved in infections related to orthopedic implants are Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis. The objective of this study was to evaluate the adhesion and biolfilm formation of the S. aureus, S. epidermidis and P. aeruginosa on the bone cement polymethylmethacrylate (PMMA) with and without antibiotic (gentamicin) from national and international origin, by means scanning electron microscope (SEM) and by culture. Also, quantitatively estimate the viable cells recovered from biofilms formed. Discs of cement were produced from 10.0 mm in diameter and 3.0 mm thick. Strains used were Pseudomonas aeruginosa - ATCC 27853, Staphylococcus epidermidis - ATCC 12228 e Staphylococcus aureus - ATCC 25932. For this study we used coupons cement of national origin (Baumer, CMM and biomechanics) and international (BIOMET with gentamicin, BIOMET without gentamicin and SIMPLEX). Biofilms were produced in vitro from the inoculation of bacterial suspension (108 Colony-Forming Units/mL) in Tryptic Soy Broth and incubated for the time periods of 1, 6, 24, 48 and 72 hours. After the incubation periods of the coupons they were removed from the medium culture, washed, sonicated and serial dilutions of supernatant taken (\'10 POT.-1\' a \'10 POT.-5\'). Next, the coupons were prepared for observation by SEM. The results of SEM showed adherent cocci bacilli, and adhered to each other form a biofilm. For P. aeruginosa: the couting of viable cells on average (CFU/mL) were 2,8 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,7 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,7 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 6,0 \'+ OU -\' 5,5 x \'10 POT.4\' (BIOMET com gentamicina) e 1,9 \'+ OU -\' 0,9 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. epidermidis: 1,3 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 2,3 \'+ OU -\' 1,7 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,5 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 1,5 \'+ OU -\' 0,2 x \'10 POT.6\' (BIOMET com gentamicina) e 1,2 \'+ OU -\' 0,1 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX); para S. aureus: 1,7 \'+ OU -\' 0,8 x \'10 POT.6\' (BAUMER), 1,6 \'+ OU -\' 0,7 x \'10 POT.6\' (BIOMECANICA), 1,4 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (CMM), 1,1 \'+ OU -\' 0,5 x \'10 POT.6\' (BIOMET sem gentamicina), 3,0 \'+ OU -\' 6,0 x \'10 POT.5\' (BIOMET com gentamicina) e 1,3 \'+ OU -\' 0,6 x \'10 POT.6\' (SIMPLEX), respectively. The data showed that of polymethylmethacrylate bone cement with and without gentamicin did not prevent the adhesion of Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus and formation of biofilms, as demonstrated by SEM. In conclusion, this is risk factor for infections.