A reconstrução de defeitos ósseos é um problema que afeta milhões de pessoas, que a medicina tenta resolver. Uma alternativa para a solução deste problema tem sido o desenvolvimento de biomateriais que atuem no processo de reparação óssea. O colágeno é um polímero de origem natural capaz de promover cicatrização e regeneração óssea e juntamente com a hidroxiapatita são os principais componentes encontrados no tecido ósseo. Vários trabalhos têm sido reportados com matrizes mineralizadas de colágeno tipo I em diferentes formas como em géis, membranas e esponjas, mas a mineralização in vitro de matrizes acelulares obtidas de tecidos biológicos sem a perda da estrutura colagênica não tem sido descrito. Este trabalho teve como objetivo a mineralização in vitro e a caracterização de matrizes de colágeno aniônico obtidas de pele porcina, pericárdio bovino e serosa porcina. Os tecidos foram tratados em temperatura ambiente com solução alcalina por períodos variáveis de 0 à 96h e mineralizados pelo processo de imersão alternada. Os materiais obtidos foram caracterizados pela avaliação preliminar da citotoxicidade in vitro, termogravimetria (TG/DTG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), dispersão de raios X (EDS), difração de raios X (DRX) e absorção no infravermelho (FT-IR). Não foi observada citotoxicidade em nenhuma das matrizes avaliadas, contudo foi necessário um pré-tratamento nas matrizes de pele porcina para remoção de gordura. Os resultados de DSC mostraram a integridade da matriz colagênica após o tratamento alcalino. O aumento no tempo desse tratamento diminui a temperatura de desnaturação sendo observado um efeito maior nas matrizes de pele porcina seguidas por pericárdio bovino e serosa porcina. A mineralização induz a um aumento na temperatura de desnaturação em todos os casos. As curvas TG apresentaram perdas de massa relacionadas à água presente no material, decomposição da proteína e carbonização do material orgânico e um resíduo após 750 °C que foi associado ao material inorgânico presente na forma de hidroxiapatita, sendo as matrizes de serosa porcina as de maior teor de mineralização. As matrizes mineralizadas tendem a um aumento na estabilidade térmica do colágeno quando comparadas com as matrizes hidrolisadas. Os espectros FT-IR mostraram a presença de íons fosfatos e a interação de íons cálcio com o colágeno. As relações Ca/P obtidas por EDS foram aquelas esperadas em comparação com o valor teórico para hidroxiapatita (HA) e resultados de DRX confirmaram a obtenção de HA amorfa como principal produto de mineralização. Pelas fotomicrografias obtidas por MEV pôde-se observar que as fibras de colágeno tornam-se mais desestruturadas quando há um aumento no tempo de hidrolise e que a deposição de sais ocorreu de forma heterogênea, disposta em aglomerados esféricos no formato de agulhas por toda a superfície e interior, exceto para matrizes derivadas de pele porcina que não são mineralizadas internamente devido a sua espessura. Os resultados obtidos demonstraram que é possível a mineralização in vitro de matrizes de colágeno tipo I obtidas de diferentes tecidos biológicos em diferentes tempos de hidrólise, produzindo um material com potencial de uso para regeneração óssea. / The reconstruction of osseous defects is still a problem that affects millions of people and medicine tries to solve it. One alternative to solve these problems has been the development of biomaterials that can be used as inductors in the osseous repair process. Collagen is a natural polymer able to promote healing and bone regeneration, and among hydroxyapatite (HA) is the main component found in bone tissue. Several mineralized collagen scaffolds are described in literature, in the form of gel, membranes and films, however, in vitro mineralization of acellular matrices, obtained from biological tissues without the loss of collagenic structure, has not been reported. The objective of this work was the mineralization and characterization of anionic collagen matrices obtained from porcine skin, bovine pericardium and porcine serosa. Biological tissues were treated at room temperature for 0-96h in alkaline solution and mineralized by alternate soaking method. Materials were characterized by preliminary assay of in vitro cytotoxicity, differential scanning calorimetry (DSC), termogravimetric analysis (TG/DTG), scanning electronic microscopy (SEM), energy dispersive x-ray analysis (EDS), x-ray diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). No cytotoxicity was observed in any of the evaluated matrices; however, a pre-treatment of porcine skin matrices, for fat removal, was necessary. DSC results showed the integrity of collagen matrices after alkaline treatment. Denaturation temperature is dependent of time of alkaline treatment, and this effect is greater for porcine skin matrix, followed by bovine pericardium and porcine serosa. TG/DTG curves showed weight losses associated with release of water, degradation of protein structure and combustion of residual organic components. Residues were obtained at 750°C and associated to hydroxyapatite, being porcine serosa matrix the most mineralized. All mineralized matrices showed an increase in collagen thermal stability when compared to hydrolyzed matrices. FTIR spectra showed the presence of phosphate ions and the interaction of calcium ions with collagen. Ca/P ratios obtained by EDS were as expected when compared with literature values for HA, and RDX results confirmed amorphous HA as the main mineralization product. MEV analysis showed that collagen fibers were more affected for longer hydrolysis times, and that salt deposition was heterogeneous, with crystals grouped in spherical agglomerates in a needle-like shape throughout surface and inner, except for porcine skin derived matrices that were not internally mineralized due their width. Obtained results demonstrated that in vitro mineralization of type I collagen matrices, using different sources of biological tissues and hydrolysis time was possible, producing a material with potential to be used in bone regeneration.

Orientadores : Antonio Celso Fonseca de Arruda, Anselmo Ortega Boschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:39:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LuisAlbertodos_D.pdf: 28672371 bytes, checksum: 0c7df5ef0f86cb04b4184c9d280fa492 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Os cimentos ósseos de fosfato de cálcio apresentam uma série de vantagens de utilização em ortopedia e traumatologia, sendo as mais destacadas a sua biocompatibilidade e bioatividade, que permitem a osteocondução dos tecidos e o endurecimento "in situ", permitindo maior facilidade de manipulação. A principal desvantagem destes cimentos é sua baixa resistência mecânica, que no melhor dos casos consegue igualar-se à do osso trabecular. Composições mais resistentes de cimentos de fosfato de cálcio encontrariam aplicações na consolidação de fraturas múltiplas, fixação de próteses articulares e substituição de corpos vertebrais. O objetivo do trabalho foi a melhoria das propriedades mecânicas de cimento de fosfato de cálcio por meio da adição de fibras. Para isto, baseando-se na literatura foi desenvolvida composição de cimento de fosfato de cálcio baseada no a-fosfato tricálcico (Ca3(P04h). Modificações introduzi das na composição de cimento com a adição de um sistema de polimerização in situ baseado na acrilamida e de redutor de líquido, poliacrilato de amônia, permitiu a obtenção de um novo tipo de cimento de fosfato de cálcio, o cimento de fosfato de cálcio de dupla-pega, obtendo-se valores de resistência à compressão 150% superiores à composição sem o sistema de polimerização. Foi avaliada a influência da utilização de fibras de polipropileno, náilon 6.6 e carbono nas propriedades mecânicas destes cimentos. Os resultados obtidos mostram que as fibras adicionadas aumentam mais acentuadamente a resistência à tração e a tenacidade à fratura dos cimentos, sendo obtidos valores de JIC próximos ao do osso cortical humano. A avaliação biológica in vitro e in vivo demonstrou a biocompatibilidade dos compósitos obtidos, ampliando a gama de possíveis aplicações médicas e dentárias no reparo de defeitos amplos e o uso em locais solicitados por carga / Abstract: The calcium phosphate bone cements have advantages for use in orthopedics and traumatology, where the most important are the biocompatibility and bioactivity, which permits the tissue osteoconduction, and hardening " in situ " with easiness manipulation. The main disadvantage of these cements is the low mechanical resistance which in the better case is equal to the trabecular bone . Compositions of calcium phosphate cements with mechanical properties closer to the human bone would enlarge the field of current use, which is limited to sites with low load solicitation, and are used in the consolidation process of multiple fractures, fixation of articulated prostheses, and substitution of vertebral bodies. The aim of this work was the improvement of mechanical properties of calcium phosphate cement by fibers additions. Calcium phosphate composition based on a-tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2) was prepared .Modifications in the cement composition by acrilamide polymerization system and liquid reducer, ammonium polyacrilate, additions allowed the development of a new type of calei um phosphate cement, the double setting calcium phosphate cement, increasing mechanical resistance on compression above 150% compared with cement composition with no modifications. The influence of polypropylene, nylon 6.6 and carbon fibers additions on the mechanical properties of this cement was studied. The results obtained demonstrate the increase of the mechanical strength of the cement compositions with fibers and increase of fracture toughness (Irc), similar to the human cortical bone. The in vitro and in vivo biological evaluation demonstrated biocompatibility of the obtained composites, enlarging the field of current use in medicine and odontology on the repair of large bone defects and in higher mechanical solicitation sites / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

La Hidroxiapatita (HAP) Ca10(PO4)6(OH)2 es un fosfato de calcio ampliamente utilizado en el recubrimiento de implantes quirúrgicos y en cirugía del tejido óseo debido a su gran similitud físico-químico-estructural con la fase inorgánica presente en el hueso humano y a su naturaleza inactiva, lo cual permite la unión química entre este hueso y la hidroxiapatita. Por otro lado, ha sido reportado en la literatura, la amplia versatilidad y aplicabilidad de la plata (Ag) como un gran agente bactericida, siendo uno de los mecanismos más aceptados el que supone que las partículas de plata son adheridas cargadas negativamente en la superficie de las membranas celulares produciendo su aniquilación instantánea. En este trabajo de tesis se sintetizó y estudio estructuralmente muestras de HAP dopada con iones de plata en diferentes concentraciones. Las muestras fueron preparadas por el método sol-gel utilizando como materiales precursores: nitrato de calcio tetrahidratado Ca(NO3)2 • 4 H2O, fosfato de amonio monobasico (NH ´ 4)H2PO4 y nitrato de plata Ag(NO3). La caracterización estructural morfológica, elemental y vibracional de los compuestos presentes en las muestras fueron monitoreadas utilizando difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infraroja (FTIR), microscopía electrónica de barrido y espectroscopía por energía dispersiva (EDS). Los resultados obtenidos muestran que la HAP se mantiene estable para valores en mol de plata (X) menores a 0,1; mientras que, para 0,1 6 X 6 0,4 se observa la formación de una nueva fase identificada como fosfato tricálcico (TCP) en su fase α a la cual denominamos α − TCP, así mismo, para X = 0,5 se observa la formación de la fase identificada como β − TCP. Mediante el refinamiento Rietveld de los difractogramas de rayos X se obtuvo un tamaño promedio de cristal de 26 nm para la muestra de HAP pura y orientación preferencial en la dirección [002]. De los datos obtenidos mediante el refinamiento Rietveld se logro obtener la forma aparente del cristal anisotrópico de la HAP (forma elipsoide); así mismo se encontro vacancias en los sitios atómicos correspondientes al oxigeno (O 6h) y al calcio (Ca 4f), correspondientes al grupo espacial P63/m razón por la cual los iones de plata ocupan los sitios deficiente en Ca. El análisis por FTIR mostró un ensanchamiento de las bandas de vibración correspondiente al ion fosfato (PO4) según aumenta la concentración de los iones Ag. / Tesis

El desarrollo científico y tecnológico de los últimos años se ha acompañado de un aumento de la esperanza de vida y un incremento, en consecuencia, de eventos asociados a desórdenes patológicos. En el tejido óseo, estas afecciones incluyen desde fracturas hasta osteoporosis, osteomielitis, osteosarcoma y osteoartritis. Esto ha acrecentado el número de implantes e injertos de hueso realizados en el ámbito de la ortopedia y odontología. Estas cirugías suponen un riesgo inherente de infección y de desarrollo de afecciones periimplantarias, con el consecuente aflojamiento del implante y necesidad de procedimientos de revisión. El desarrollo de microorganismos en la superficie de una prótesis genera un proceso infeccioso que cursa con inflamación de los tejidos blandos que rodean al implante, comprometiendo su futuro. Adicionalmente, en muchos casos son necesarias cirugías de revisión por aflojamiento aséptico, es decir, aflojamiento del implante debido a procesos no infecciosos. Este evento está asociado a la falta de integración del implante con el hueso (osteointegración), con impedimento de fijación de la prótesis al cuerpo. En virtud de lo mencionado, el objetivo de este trabajo fue el desarrollo de nuevas estrategias que permitan conjuntamente mejorar la integración hueso-implante y a la vez evitar la colonización bacteriana de las superficies implantables. Para la implementación de dichas estrategias se emplearon nanopartículas de hidroxiapatita (nano-HA), las cuales reúnen muchas características que la convierten en una alternativa ideal para su uso en el desarrollo de biomateriales destinados al tejido óseo: composición química similar a la fase mineral ósea, biocompatibilidad, biodegradabilidad y propiedades osteoinductivas. Para ello, se han abordado diferentes enfoques como el desarrollo de plataformas y/o formulaciones portadoras de fármacos (plataformas HAI/CIP, HAI/L-ARG/IBU y la formulación multifármaco LMm/nano-HAI), así como mecanismos alternativos para impedir la colonización de superficies implantables por parte de microrganismos sin la incorporación de principios activos (plataformas HAII/MoOx). Los sistemas desarrollados demostraron ser estrategias válidas y con potencial para su aplicabilidad como biomateriales para el recubrimiento de superficies implantables y/o relleno de pequeños defectos óseos. Las plataformas HAI/CIP, HAI/L-ARG/IBU y la formulación multifármaco LMm/nano-HAI propiciaron la liberación de los fármacos ibuprofeno y ciprofloxacina dentro de los rangos de concentración terapéuticos, con una cinética controlada dependiente del pH y en los tiempos adecuados en relación al proceso normal de curación de heridas. Además, la formulación multifármaco demostró estabilidad de almacenamiento en un marco temporal apropiado, actividad antibacteriana in vitro frente a Staphylococcus aureus y Pseudomona aeruginosa y biocompatibilidad in vitro en cultivos primarios de osteoblastos de calvaria de rata. Por otra parte, a partir del desarrollo de las plataformas HAII/MoOx hemos confirmado que las propiedades de fluorescencia autoactivadas pueden inducirse combinando óxidos de molibdeno (MoOx) con cristales de HA. Los defectos puntuales inducidos en nano-HAII actúan como aceptores de electrones, propiciándole propiedades redox al material que explicarían la actividad antibacteriana de las plataformas frente a las cepas bacterianas Staphylococcus aureus y Pseudomona aeruginosa. Se verificó la biocompatibilidad in vitro de estas plataformas por interacción de las mismas con cultivos primarios de osteoblastos de calvaria de rata. / The scientific and technological development of recent years has been accompanied by an increase in life expectancy and, consequently, an increase in events associated with pathological disorders. In bone tissue, these conditions range from fractures to osteoporosis, osteomyelitis, osteosarcoma and osteoarthritis. This has increased the number of implants and bone grafts performed in the field of orthopedics and dentistry. These surgeries pose an inherent risk of infection and the development of peri-implant conditions, with the consequent loosening of the implant and the need for revision procedures. The microorganism’s growth on the surface of a prosthesis generates an infectious process that causes inflammation of the soft tissues surrounding the implant, compromising its future. Additionally, in many cases revision surgeries are necessary due to aseptic loosening, that is, loosening of the implant due to non-infectious processes. This event is associated with the lack of integration of the implant with the bone (osseointegration), with a prosthesis fixation impediment to the body. By virtue of the above, the objective of this work was the development of new strategies that jointly allow to improve bone-implant integration and, at the same time, avoid bacterial colonization of implantable surfaces. For the implementation of these strategies, hydroxyapatite nanoparticles (nano-HA) were used, which have many characteristics that make them an ideal alternative to use in the development of biomaterials for bone tissue: chemical composition similar to the bone mineral phase, biocompatibility, biodegradability and osteoinductive properties. To this end, different approaches have been addressed, such as the development of drug- releasing platforms and/or formulations (HAI/CIP, HAI/L-ARG/IBU platforms, and the LMm/nano-HAI multidrug formulation), as well as alternative mechanisms to prevent the colonization of implantable surfaces by microorganisms without the incorporation of active ingredients (HAII/MoOx platforms). The developed systems proved to be valid strategies with potential for their applicability as biomaterials for the coating of implantable surfaces and/or filling of small bone defects. The HAI/CIP, HAI/L-ARG/IBU platforms and the LMm/nano-HAI multidrug formulation favored the release of ibuprofen and ciprofloxacin drugs within therapeutic concentration ranges, with controlled kinetics dependent on pH and time. in relation to the normal process of wound healing. In addition, the multidrug formulation demonstrated storage stability in an appropriate time frame, in vitro antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, and in vitro biocompatibility with primary cultures of rat calvaria osteoblasts. On the other hand, from the development of HAII/MoOx platforms we have confirmed that self-activated fluorescence properties can be induced combining molybdenum oxides (MoOx) with HA crystals. The point defects induced in nano-HAII act as electron acceptors, providing redox properties to the material that would explain the antibacterial activity of the platforms against the bacterial strains Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. The in vitro biocompatibility of these platforms was verified through their interaction with primary cultures of rat calvaria osteoblasts.

Radiofármacos marcados com diferentes radionuclídeos são utilizados em aplicações diagnósticas e terapêuticas em Medicina Nuclear. Nos últimos anos houve um aumento no interesse pela terapia radionuclídica, com a introdução de novos radiofármacos aplicados para destruir especificamente determinada célula ou impedir sua proliferação indesejável. Uma modalidade terapêutica que emprega radiofármacos é a radiosinovectomia (RSV), na qual o radiofármaco é administrado na cavidade articular, sendo uma alternativa de tratamento existente para artropatia de várias etiologias e, em particular, àquelas associadas à artrite reumatóide e à hemofilia. O presente trabalho objetivou estudar a marcação de compostos com 90Y e 177Lu visando otimizar as condições de produção e controle de qualidade de pureza radioquímica, avaliar a estabilidade dos produtos gerados e realizar estudos preliminares de biodistribuição animal de radiofármacos com potencial para aplicação em radiosinovectomia. O estudo da produção do citrato coloidal de 90Y (Cit-90Y) foi baseado em procedimento de marcação utilizando solução de 90YCl3 (37 - 54 MBq) levada previamente à secura, seguida da adição de solução de nitrato de ítrio, e citrato de sódio em pH 7,0 com aquecimento à 37º C por 30 minutos. A produção de hidroxiapatita (HA) marcada com 90Y foi estudada tendo como base procedimento de marcação utilizando ácido cítrico monohidratado, nitrato de ítrio e a solução de 90YCl3 (37 - 370MBq). Incubou-se a mistura durante 30 minutos à temperatura ambiente e adicionou-se a hidroxiapatita em meio aquoso e incubou-se à temperatura ambiente durante 30 minutos sob forte agitação. Na produção de HA-177Lu, utilizou-se solução de 177LuCl3 (296 MBq), em presença de óxido de lutécio em meio de NaCl 0,9% pH 7, sob agitação contínua à temperatura ambiente durante 30 minutos. Diversos parâmetros de reação foram estudados para os três radiofármacos. O rendimento das marcações foi determinado por meio de centrifugação após lavagem das partículas com NaCl 0,9%. A análise de pureza radioquímica das marcações foi realizada por meio de cromatografia líquida ascendente utilizando diferentes sistemas cromatográficos. A análise do tamanho das partículas radiomarcadas foi realizada utilizando-se membranas filtrantes de poros de diferentes tamanhos. O comportamento biológico da HA-90Y e HA-177Lu foi estudado a partir da administração intra-articular (joelho) de 18,5 22,2 MBq /0,1 mL do respectivo radiofármaco. Foram adquiridas imagens cintilográficas em gama-câmara em diferentes tempos para determinar a retenção e o extravasamento da atividade da articulação. O método utilizado para produção do Cit-90Y resultou em baixo rendimento de marcação (cerca de 20%), com baixa porcentagem de atividade ligada às partículas com tamanho apropriado para aplicação em RSV. Apesar do baixo rendimento de marcação, as partículas radiomarcadas separadas por centrifugação apresentaram estabilidade relativa de cerca de 70% após 5 dias. A marcação da HA-90Y resultou em excelentes rendimentos de marcação (> 95%). A reação foi otimizada para aplicação rotineira com a redução do tempo de reação para 15 minutos e utilização de apenas um procedimento de centrifugação e lavagem. A marcação da HA com 177Lu resultou em excelente rendimento (> 95%), com otimização da % de ligação às partículas >12m, sendo que os melhores resultados foram obtidos nas marcações realizadas na ausência de óxido de lutécio. A HA marcada com 90Y e 177Lu apresentaram estabilidade in vitro, armazenado à temperatura ambiente dentro do período avaliado de 5 e 7 dias, respectivamente. Foram definidos sistemas cromatográficos em papel e em camada delgada para determinação da pureza radioquímica das preparações. Os estudos de biodistribuição realizados com a hidroxiapatita marcada com 90Y e 177Lu mostraram a estabilidade in vivo dos compostos, não tendo ocorrido extravasamento articular nem liberação do radionuclídeo livre para a circulação, confirmando o potencial de ambos para aplicação em radiosinovectomia. / Radiopharmaceuticals prepared with different radionuclides have been used in diagnostic and therapeutic procedures in Nuclear Medicine. The interest in radionuclidic therapy has been increased in last years, with the introduction of new radiopharmaceuticals applied in the destruction of specific cells or to prevent its undesired proliferation. Radiosinovectomy (RSV) is a therapeutic modality that uses radiopharmaceuticals administered in the intra-articular cavity and represents an alternative to the treatment of different arthropaties and, in particular, the arthropaties derived from reumathoid arthritis and haemophilic. The objective of the present work was to study the labeling of compounds with 90Y and 177Lu in order to improve the production conditions and quality control procedures, study the stability of the labeled compounds and preliminary biodistribution studies of the radiopharmaceuticals with potential for RSV applications. The study of the production of 90Y citrate colloid (90Y-Cit) was based in a labeling procedure using 90YCl3 solution (37 - 54 MBq) that was previously dried, followed by the addition of yttrium nitrate and sodium citrate in pH 7 at 37oC for 30 minutes. The production of hydroxyapatite (HA) labeled with 90Y was based in a labeling procedure using monohydrated citric acid, yttrium nitrate and 90YCl3 solution (37 - 370MBq). The reaction mixture was incubated for 30 minutes at room temperature and the HA was introduced in aqueous medium and the reaction proceed for 30 minutes under strong stirring. 177Lu-HA was produced using 177LuCl3 solution (296MBq), in presence of lutetium oxide in NaCl medium, pH 7, under continuous stirring for 30 minutes at room temperature. Several reaction parameters were studied for the three radiopharmaceuticals. Labeling yield was determined after particles were centrifuged and washed with NaCl 0,9%. Radiochemical purity was determined by ascending chromatography using different chromatographic systems. Particles size was determined by membrane with using filters of different porous sizes. The biological behavior of 90Y-HA and 177Lu-HA was studied by intra-articular administration of 18,5 22,2 MBq /0,1 mL of the labeled particles (knee). Scintigraphic images were obtained in gamma-camera at different times after the administration, to determine the intra-articular retention and leakage of the activity from the joint. The methodology applied in the production of 90Y-Cit resulted in low radiochemical yield (about 20%), with low percentage of the activity related to the particles with appropriated size to RSV application. Despite low radiochemical yield, labeled particles, when purified by centrifugation, presented relative stability of about 70% after 5 days. The labeling of 90Y-HA resulted in excellent radiochemical yield (> 95%). The reaction was optimized to routine production with the reduction of the reaction time to 15 minutes and using only one step of centrifugation and washing. The labeling of HA with 177Lu also resulted in excellent radiochemical yield (> 95%) and the percent of the activity incorporated to the particles >12m was optimized, with best results obtained when lutetium oxide was not used. The HA labeled with 90Y and 177Lu showed high in vitro stability when stored at room temperature for 5 and 7 days, respectively. Paper chromatography and thin layer chromatography were defined as chromatographic systems applied in the radiochemical purity determination of the preparations. Biodistribution studies using HA labeled with 90Y and 177Lu showed great in vivo stability of the labeled compounds, with no joint leakage of the radiopharmaceutical or free radionuclide in the blood system, confirming the potential of both radiopharmaceuticals for RSV application.

Metais são largamente empregados em implantes (endopróteses), principalmente nos que tem finalidade ortopédica. O meio fisiológico representa um meio extremamente agressivo, provocando corrosão que pode resultar em sérios problemas aos pacientes que recebem os implantes. Passou-se a utilizar revestimentos sobre o metal-base de implantes para melhorar a sua resistência à corrosão. Mais recentemente, revestimentos porosos de cerâmica, que permitem ao tecido ósseo um crescimento por entre a porosidade, passaram a ser empregados, pois assim dispensam o uso de cimentos acrílicos na fixação da prótese ao osso. A hidroxiapatita (HA) é um dos revestimentos cerâmicos cuja aplicação comercial tem crescido bastante, principalmente em cirurgias de substituição total de quadril (total hip replacement). A corrosão eletroquímica em metais comumente empregados em endopróteses e que aceitam o revestimento de hidroxiapatita (aços inox F138 grau 2, 316L grau 1 e liga Co-Cr-Mo F75)foi estudada, de forma a determinar se este tipo de revestimento influi ou não na corrosão. Através de testes, e análises metalográficas e de microscopia eletrônica de varredura, foi analisada a corrosão destes materiais em dois meios fisiológicos (Soro Bovino e Soro Fisiológico), comparando-se os resultados obtidos com e sem revestimento de hidroxiapatita. / MetaIs are widely used in implants (endoprostheses), mainly in orthopedic ones. The physiologic solution is very aggressive, and promote the metal corrosion, that may drive the patient that receive the implant to serious complications. Coatings over the base metal are being applied to improve the corrosion resistance. Recently, ceramic porous-coating began to be used. This kind of coating allows the bone tissue to ingrowth into the pores of HA-coated, and so avoid the use of acrylic cements do bind the protesis to the bone. The hidroxiapatite (HA) is one of the ceramic coatings that the commercial use have been growing, mainly in total hip replacement surgeries. The Electro-Chemical corrosion in the most common metaIs used in endoprostheses, that accept the HA-coat was studied (stainless steels F138 grade 1 and 316L grade 2 and F75 Co-Cr-Mo alloy). By this way, this study aimed to tell if the HA-coat has any influence in the corrosion rate. Trough chemical-electro corrosion tests, and metallographies, and electronic microscopy, the corrosion of these metaIs was analyzed in two different physiologic solutions, confronting the results between HA-coated and non coated samples. Coated samples had, in both solutions, a lower corrosion rate. The bovine solution was more agressive between non coated samples. But fisiologic solution was more agressive with coated samples. Between coated samples, F75 alloy had the lower corrosion rate. But F138 stainless steel without coating was the less corroded.

Radiofármacos marcados com diferentes radionuclídeos são utilizados em aplicações diagnósticas e terapêuticas em Medicina Nuclear. Nos últimos anos houve um aumento no interesse pela terapia radionuclídica, com a introdução de novos radiofármacos aplicados para destruir especificamente determinada célula ou impedir sua proliferação indesejável. Uma modalidade terapêutica que emprega radiofármacos é a radiosinovectomia (RSV), na qual o radiofármaco é administrado na cavidade articular, sendo uma alternativa de tratamento existente para artropatia de várias etiologias e, em particular, àquelas associadas à artrite reumatóide e à hemofilia. O presente trabalho objetivou estudar a marcação de compostos com 90Y e 177Lu visando otimizar as condições de produção e controle de qualidade de pureza radioquímica, avaliar a estabilidade dos produtos gerados e realizar estudos preliminares de biodistribuição animal de radiofármacos com potencial para aplicação em radiosinovectomia. O estudo da produção do citrato coloidal de 90Y (Cit-90Y) foi baseado em procedimento de marcação utilizando solução de 90YCl3 (37 - 54 MBq) levada previamente à secura, seguida da adição de solução de nitrato de ítrio, e citrato de sódio em pH 7,0 com aquecimento à 37º C por 30 minutos. A produção de hidroxiapatita (HA) marcada com 90Y foi estudada tendo como base procedimento de marcação utilizando ácido cítrico monohidratado, nitrato de ítrio e a solução de 90YCl3 (37 - 370MBq). Incubou-se a mistura durante 30 minutos à temperatura ambiente e adicionou-se a hidroxiapatita em meio aquoso e incubou-se à temperatura ambiente durante 30 minutos sob forte agitação. Na produção de HA-177Lu, utilizou-se solução de 177LuCl3 (296 MBq), em presença de óxido de lutécio em meio de NaCl 0,9% pH 7, sob agitação contínua à temperatura ambiente durante 30 minutos. Diversos parâmetros de reação foram estudados para os três radiofármacos. O rendimento das marcações foi determinado por meio de centrifugação após lavagem das partículas com NaCl 0,9%. A análise de pureza radioquímica das marcações foi realizada por meio de cromatografia líquida ascendente utilizando diferentes sistemas cromatográficos. A análise do tamanho das partículas radiomarcadas foi realizada utilizando-se membranas filtrantes de poros de diferentes tamanhos. O comportamento biológico da HA-90Y e HA-177Lu foi estudado a partir da administração intra-articular (joelho) de 18,5 22,2 MBq /0,1 mL do respectivo radiofármaco. Foram adquiridas imagens cintilográficas em gama-câmara em diferentes tempos para determinar a retenção e o extravasamento da atividade da articulação. O método utilizado para produção do Cit-90Y resultou em baixo rendimento de marcação (cerca de 20%), com baixa porcentagem de atividade ligada às partículas com tamanho apropriado para aplicação em RSV. Apesar do baixo rendimento de marcação, as partículas radiomarcadas separadas por centrifugação apresentaram estabilidade relativa de cerca de 70% após 5 dias. A marcação da HA-90Y resultou em excelentes rendimentos de marcação (> 95%). A reação foi otimizada para aplicação rotineira com a redução do tempo de reação para 15 minutos e utilização de apenas um procedimento de centrifugação e lavagem. A marcação da HA com 177Lu resultou em excelente rendimento (> 95%), com otimização da % de ligação às partículas >12m, sendo que os melhores resultados foram obtidos nas marcações realizadas na ausência de óxido de lutécio. A HA marcada com 90Y e 177Lu apresentaram estabilidade in vitro, armazenado à temperatura ambiente dentro do período avaliado de 5 e 7 dias, respectivamente. Foram definidos sistemas cromatográficos em papel e em camada delgada para determinação da pureza radioquímica das preparações. Os estudos de biodistribuição realizados com a hidroxiapatita marcada com 90Y e 177Lu mostraram a estabilidade in vivo dos compostos, não tendo ocorrido extravasamento articular nem liberação do radionuclídeo livre para a circulação, confirmando o potencial de ambos para aplicação em radiosinovectomia. / Radiopharmaceuticals prepared with different radionuclides have been used in diagnostic and therapeutic procedures in Nuclear Medicine. The interest in radionuclidic therapy has been increased in last years, with the introduction of new radiopharmaceuticals applied in the destruction of specific cells or to prevent its undesired proliferation. Radiosinovectomy (RSV) is a therapeutic modality that uses radiopharmaceuticals administered in the intra-articular cavity and represents an alternative to the treatment of different arthropaties and, in particular, the arthropaties derived from reumathoid arthritis and haemophilic. The objective of the present work was to study the labeling of compounds with 90Y and 177Lu in order to improve the production conditions and quality control procedures, study the stability of the labeled compounds and preliminary biodistribution studies of the radiopharmaceuticals with potential for RSV applications. The study of the production of 90Y citrate colloid (90Y-Cit) was based in a labeling procedure using 90YCl3 solution (37 - 54 MBq) that was previously dried, followed by the addition of yttrium nitrate and sodium citrate in pH 7 at 37oC for 30 minutes. The production of hydroxyapatite (HA) labeled with 90Y was based in a labeling procedure using monohydrated citric acid, yttrium nitrate and 90YCl3 solution (37 - 370MBq). The reaction mixture was incubated for 30 minutes at room temperature and the HA was introduced in aqueous medium and the reaction proceed for 30 minutes under strong stirring. 177Lu-HA was produced using 177LuCl3 solution (296MBq), in presence of lutetium oxide in NaCl medium, pH 7, under continuous stirring for 30 minutes at room temperature. Several reaction parameters were studied for the three radiopharmaceuticals. Labeling yield was determined after particles were centrifuged and washed with NaCl 0,9%. Radiochemical purity was determined by ascending chromatography using different chromatographic systems. Particles size was determined by membrane with using filters of different porous sizes. The biological behavior of 90Y-HA and 177Lu-HA was studied by intra-articular administration of 18,5 22,2 MBq /0,1 mL of the labeled particles (knee). Scintigraphic images were obtained in gamma-camera at different times after the administration, to determine the intra-articular retention and leakage of the activity from the joint. The methodology applied in the production of 90Y-Cit resulted in low radiochemical yield (about 20%), with low percentage of the activity related to the particles with appropriated size to RSV application. Despite low radiochemical yield, labeled particles, when purified by centrifugation, presented relative stability of about 70% after 5 days. The labeling of 90Y-HA resulted in excellent radiochemical yield (> 95%). The reaction was optimized to routine production with the reduction of the reaction time to 15 minutes and using only one step of centrifugation and washing. The labeling of HA with 177Lu also resulted in excellent radiochemical yield (> 95%) and the percent of the activity incorporated to the particles >12m was optimized, with best results obtained when lutetium oxide was not used. The HA labeled with 90Y and 177Lu showed high in vitro stability when stored at room temperature for 5 and 7 days, respectively. Paper chromatography and thin layer chromatography were defined as chromatographic systems applied in the radiochemical purity determination of the preparations. Biodistribution studies using HA labeled with 90Y and 177Lu showed great in vivo stability of the labeled compounds, with no joint leakage of the radiopharmaceutical or free radionuclide in the blood system, confirming the potential of both radiopharmaceuticals for RSV application.

Metais são largamente empregados em implantes (endopróteses), principalmente nos que tem finalidade ortopédica. O meio fisiológico representa um meio extremamente agressivo, provocando corrosão que pode resultar em sérios problemas aos pacientes que recebem os implantes. Passou-se a utilizar revestimentos sobre o metal-base de implantes para melhorar a sua resistência à corrosão. Mais recentemente, revestimentos porosos de cerâmica, que permitem ao tecido ósseo um crescimento por entre a porosidade, passaram a ser empregados, pois assim dispensam o uso de cimentos acrílicos na fixação da prótese ao osso. A hidroxiapatita (HA) é um dos revestimentos cerâmicos cuja aplicação comercial tem crescido bastante, principalmente em cirurgias de substituição total de quadril (total hip replacement). A corrosão eletroquímica em metais comumente empregados em endopróteses e que aceitam o revestimento de hidroxiapatita (aços inox F138 grau 2, 316L grau 1 e liga Co-Cr-Mo F75)foi estudada, de forma a determinar se este tipo de revestimento influi ou não na corrosão. Através de testes, e análises metalográficas e de microscopia eletrônica de varredura, foi analisada a corrosão destes materiais em dois meios fisiológicos (Soro Bovino e Soro Fisiológico), comparando-se os resultados obtidos com e sem revestimento de hidroxiapatita. / MetaIs are widely used in implants (endoprostheses), mainly in orthopedic ones. The physiologic solution is very aggressive, and promote the metal corrosion, that may drive the patient that receive the implant to serious complications. Coatings over the base metal are being applied to improve the corrosion resistance. Recently, ceramic porous-coating began to be used. This kind of coating allows the bone tissue to ingrowth into the pores of HA-coated, and so avoid the use of acrylic cements do bind the protesis to the bone. The hidroxiapatite (HA) is one of the ceramic coatings that the commercial use have been growing, mainly in total hip replacement surgeries. The Electro-Chemical corrosion in the most common metaIs used in endoprostheses, that accept the HA-coat was studied (stainless steels F138 grade 1 and 316L grade 2 and F75 Co-Cr-Mo alloy). By this way, this study aimed to tell if the HA-coat has any influence in the corrosion rate. Trough chemical-electro corrosion tests, and metallographies, and electronic microscopy, the corrosion of these metaIs was analyzed in two different physiologic solutions, confronting the results between HA-coated and non coated samples. Coated samples had, in both solutions, a lower corrosion rate. The bovine solution was more agressive between non coated samples. But fisiologic solution was more agressive with coated samples. Between coated samples, F75 alloy had the lower corrosion rate. But F138 stainless steel without coating was the less corroded.

O objetivo deste trabalho foi produzir hidroxiapatita (HA) contendo diferentes tipos de própolis de origem brasileira e avaliar a possível atividade antimicrobiana dos materiais. Os extratos etanólicos de própolis (EEP) vermelha, verde e marrom foram obtidos em solução alcoólica 80%. EEP verde e vermelha (8 mg/mL e 20 mg/mL) foram incorporados ao material a 10% (m/v) via atomização (spray drying), obtendo-se HA-GP8, HA-GP20, HA-RP8 e HA-RP20. Os EEP e os materiais foram caracterizados quanto ao conteúdo de compostos fenólicos e flavonoides totais. A atividade antimicrobiana dos EEP foi avaliada por difusão em ágar, concentração inibitória mínima (CIM) e bactericida mínima (CBM) frente à Staphylococcus aureus (S. aureus), Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) e Escherichia coli (E. coli). Os pós de HA incorporados com própolis foram avaliados frente à S. aureus por contagem de colônias bacterianas em placa, CIM e CBM. A caracterização dos materiais foi realizada por difração de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A citotoxicidade foi determinada pelo cálculo da viabilidade celular, realizada pelo método de incorporação do vermelho neutro. Para os extratos, o conteúdo de fenólicos variou entre 278,3 e 325,6 mg EAG/g ES. EEP vermelha mostrou maior conteúdo de flavonoides (112,4 mg EQ/g ES) em relação aos outros EEP (48,4 e 52,3 mg EQ/g ES), apresentando maior atividade inibitória (CIM) frente à S. aureus e S. Epidermidis (12,5 µg/mL), comparado ao EEP verde (100 e 200 µg/mL) e marrom (200 µg/mL). Para CBM, os EEP vermelha e verde foram mais efetivos (800 µg/mL) comparado ao EEP marrom (1600 µg/mL), frente às mesmas bactérias. Entretanto, não foi observada atividade frente à E coli. A caracterização dos pós incorporados ou não com própolis apresentou estrutura cristalina e morfologia aparentemente esférica, indicando diminuição no grau de aglomeração com a adição de própolis. FTIR indicou a presença de grupos funcionais característicos para HA e própolis. Os materiais apresentaram alta liberação de fenólicos (228,3 a 327,6 mg EAG/g ES) e menores quantidades de flavonoides (14,0 a 35,8 mg EQ/g ES), sendo as maiores quantidades de flavonoides atribuída à HA contendo própolis vermelha. Foi verificado efeito bactericida a partir de 0,5 h (HA-RP20 e HA-GP20) e 1 h (HA-RP8 e HA-GP8) e menor atividade inibitória (CIM) para HA-GP20 e HA-GP8 (175,4 e 182,0 µg/mL) e para HA-RP20 e HA-RP8 (51,7 e 66,8 µg/mL), comparado aos EEP. Entretanto, observou-se maior atividade bactericida (CBM) para HA-GP20 e HA-GP8 (701,5 e 728,0 µg/mL) e para HA-RP20 e HA-RP8 (206,5 e 267,0 µg/mL), em relação aos EEP. O ensaio de citotoxicidade mostrou valores para IC50 (concentração que reflete 50% da viabilidade celular) de 387,1 e 84,8 µg/mL para as amostras HA-GP8 e HA-RP8, respectivamente. Considerando os resultados obtidos neste trabalho, sugere-se que a HA incorporada com própolis (HA-GP8 e HA-RP8) pode ser utilizada como possível agente antimicrobiano, inibindo o crescimento de S. aureus, respeitando-se os valores máximos para IC50. Entretanto, não poderia ser utilizada como agente bactericida, uma vez que nestas condições os materiais apresentaram efeito citotóxico. / The aim of this study was to produce hydroxyapatite (HA) containing different types of propolis of Brazilian origin and to evaluate the possible antimicrobial activity materials. The ethanolic extracts of red, green and brown propolis (EEP) were obtained in alcoholic solution 80%. Green and red EEP (8 mg / mL and 20 mg / mL) were incorporated into the 10% (m/v) via atomization (spray drying), obtaining HA-GP8, HA-GP20, HA-RP8 and HA -RP20. EEP and materials were characterized regarding the content of phenolic compounds and total flavonoids. The antimicrobial activity of the EPS was evaluated by diffusion in agar, minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal (MBC) against Staphylococcus aureus (S. aureus), Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) and Escherichia coli (E. coli). The HA powders incorporated with propolis were evaluated against S. aureus by plate colony counting , CIM and CBM. Materials characterization was made by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The cytotoxicity of the materials was determined by cell viability calculation, which was made by the neutral red incorporation method. For extracts, phenolic content ranged from 278.3 to 325.6 mg EAG/g ES. The red EEP showed a higher flavonoid content (112.4 mg EQ/g ES) than the other EEP (48.4 and 52.3 mg EQ/g ES), showing a higher inhibitory activity (MIC) against S. aureus and S. epidermidis (12.5 µg/mL) compared to green EEP (100 and 200 µg/mL) and brown (200 µg/mL). For CBM, red and green EEP were more effective (800 µg/mL) compared to brown EEP (1600 µg/mL) against the same bacteria. However, no activity was observed against E coli. The characterization of the powders incorporated or not with propolis presented crystalline structure and apparently spherical morphology, indicating a decrease in the degree of agglomeration with the addition of propolis. FTIR indicated the presence of functional groups characteristic for HA and propolis. The materials presented high phenolic release (228.3 to 327.6 mg EAG/g ES) and lower amounts of flavonoids (14.0 to 35.8 mg EQ/g ES), with the highest amounts of flavonoids attributed to HA containing red propolis. The bactericidal effect for all materials was observed within the interval of 0.5 (HA-RP20 and HA-GP20) to 1 hour (HA-RP8 and HA-GP8). The materials showed lower inhibitory activity (MIC) for HA-GP20 and HA-GP8 (175, 4 and 182.0 µg/mL) and for HA-RP20 and HA-RP8 (51.7 and 66.8 µg/mL) compared to EEP. However, higher bactericidal activity (MBC) was observed for HA-GP20 and HA-GP8 (701.5 and 728.0 µg/mL) and for HA-RP20 and HA-RP8 (206.5 and 267.0 µg/mL) when compared to the EEP. The cytotoxicity assay showed values for IC50 (concentration that reflects 50% of cellular viability) of 387.1 and 84.8 µg/mL for HA-GP8 and HA-RP8 samples, respectively. Considering the results obtained in this work, it is suggested that HA incorporated with propolis (HA-GP8 and HA-RP8) can be used as a possible antimicrobial agent, inhibiting the growth of S. aureus, respecting the maximum values for IC50. However, it could not be used as a bactericidal agent, since under these conditions the materials had a cytotoxic effect.

Este trabalho teve como objetivo preparar e caracterizar um compósito de colágeno com silicato e hidroxiapatita a ser possivelmente utilizado para capeamento pulpar direto e em pulpotomia como material endodôntico em prevenção ao tratamento radical de canais radiculares que em virtude de suas anatomias dificultam a utilização de biomateriais no interior dos mesmos. Embora materiais para este fim estejam disponíveis no mercado, na maioria dos casos não são isentos de agressão na zona do reparo. O colágeno utilizado foi do tipo I na forma aniônica que foi misturado com silicato (cimento Portland branco) e hidroxiapatita em proporções variadas. Os materiais obtidos foram caracterizados por técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectrometria de dispersão de energia de Raios-X (EDX) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). A presença de colágeno no compósito foi demonstrada por transições térmicas típicas daquelas encontradas para o colágeno do tipo I ('APROXIMADAMENTE' 48 graus Celsius), independentemente da proporção utilizada, e também por MEV, onde as fibras colagênicas também puderam ser observadas interligando as partículas de silicato. Em função das quantidades de colágeno utilizadas, a composição química dos compósitos foi praticamente aquela descrita para o silicato inicial utilizado. Estes resultados mostraram que a estrutura da matriz colagênica nos compósitos estudados não foi alterada, uma característica importante para a utilização dos materiais propostos na endodontia objetivando uma reparação dos tecidos envolvidos de uma forma “mais natural" / In this work was prepared and characterized collagen composites with silicate and hydroxyapatite for pulp capping; post pulpotomy usage, as endodontic material. Even though materials for this purpose are available, in most case they suffer degradation in the repair zone when. Was used type I collagen in the form anionic mixed with silicate (white Portland cement) and hydroxyapatite in various proportions. The materials were characterized by standard differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG), scanning electronic microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersion X-Ray (EDX). The presence of the collagen in the composite was checked via the thermal transitions typical for collagen type I ('APPROXIMATE' 48 Celsius degrees), independently of the proportion used and also via MEV, in which the collagenic fibers could also be seen interconnecting the silicate particles. For the amounts of collagen used, we find the chemical composition of the composites is essentially the same as that of the silicate we started with. This results showed that the structure of the collagenic matrix in the composite studied is not altered – an important feature for the use of the proposed materials in endodontic applications aiming at repairing the relevant tissues in a “more natural way"