CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Nos Ãltimos vinte anos, o campo de biomateriais à base de fosfato de cÃlcio tem crescido rapidamente, desempenhando um papel-chave como substituinte Ãsseo. A hidroxiapatita (HA) apresenta semelhanÃa quÃmica e estrutural com a fase mineral dos ossos e dos dentes, à biocompatÃvel e osteocondutiva, tem excelente afinidade quÃmica e biolÃgica com os tecidos Ãsseos e tem aplicaÃÃes biomÃdicas importantes como preenchimento de defeitos Ãsseos e em âscaffoldsâ na engenharia de tecidos. Nanocristais de HA foram sintetizados com sucesso por co-precipitaÃÃo e via hidrotÃrmica. Para a caracterizaÃÃo estrutural, tamanho e morfologia das fases obtidas foram utilizadas tÃcnicas de DifraÃÃo de Raios-x (DRX), Espectroscopia na RegiÃo do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), AdsorÃÃo/dessorÃÃo de N2, Potencial Zeta (PZ) e Microscopia EletrÃnica de TransmissÃo (TEM). Estruturas mesoporosas foram obtidas com diÃmetros de poros variando entre 12 e 31 nm. Os nanocristais de HA apresentaram uma morfologia definida, em forma de bastÃo, e foram incorporadas a um polÃmero para formaÃÃo de um âscaffoldâ. A droga sinvastatina (SINV), que influencia a regeneraÃÃo Ãssea quando aplicada localmente, foi associada aos biocompÃsitos obtidos. A caracterizaÃÃo dos âscaffoldsâ foi realizada por Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV). / In the last twenty years, the field of biomaterials based on calcium phosphates has grown rapidly, playing a key role as a bone substituent. Hydroxyapatite has chemical and structural similarity to the mineral phase of bone and teeth, is biocompatible and osteoconductive. It has excellent chemical and biological affinity with the bone tissue and important biomedical applications such as filling bone defects and scaffolds in tissues engineering. Hydroxyapatite nanocrystals were successfully synthesized by co-precipitation and hydrothermal route. X-ray diffraction, Fourier-transform infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption, Zeta Potential and Transmission Electron Microscopy were used to structural characterization, size and morphology of the nanoparticles. Mesoporous structures were obtained with pore diameters ranging from 12 to 31 nm. The nanoparticles showed a rod-shaped mophorlogy and were incorporated into a polymer to form a scaffold. The drug simvastatin, which influences bone regeneration when locally applied, was associated with the biocomposite. The characterization of the scaffolds was performed by Scanning Electron Microscopy.

A necessidade de obtenÃÃo de novos materiais para substituiÃÃo de partes do corpo humano que foram destruÃdas ou danificadas conduziu cientistas das mais diferentes Ãreas à investigaÃÃo de novos materiais utilizados para implantes O fosfato de cÃlcio quando cristalizado na forma de hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2] à uma cerÃmica bioativa e biocompatÃvel, similar quimicamente ao tecido natural de ossos e dentes O presente trabalho tem como objetivos a produÃÃo de biocerÃmicas de apatitas nanomÃtricas via sol-gel a obtenÃÃo materiais compÃsitos a base de hidroxiapatita e alumina variando a concentraÃÃo de alumina e a avaliaÃÃo das propriedades fÃsicas mecÃnicas quÃmicas e da microestrutura das amostras sinterizadas As propriedades e caracterÃsticas das biocÃramicas foram analisadas utilizando-se as tÃcnicas de difraÃÃo de raios X e espectroscopia de infravermelho microscopia eletrÃnica de varredura (MEV) analise granulomÃtrica ensaio de resistÃncia mecÃnica por compressÃo diametral em amostras prensadas e teste de bioatividade Com os resultados de raios X foi possÃvel identificar os picos representativos em todas as amostras de fases correspondentes à hidroxiapatita como tambÃm fosfato de alumÃnio Ãxido de cÃlcio alumÃnio e Ãxido de cÃlcio Na anÃlise de infravermelho foi possÃvel identificar os grupos presentes nos nanocompÃsitos Os ensaios de resistÃncia à traÃÃo por compressÃo diametral nas diferentes composiÃÃes de nanocompÃsitos mostraram que a porcentagem de alumina presente influencia na resistÃncia mecÃnica do material / The need for obtaining new materials to replace human body parts that were destroyed or damaged led scientists from different research areas of new materials used for implants Calcium phosphate when crystallized in the form of hydroxyapatite [Ca10 (PO4)6 (OH)2 ] is a bioactive and biocompatible ceramics primarily similar to natural bone and teeth ratio This workaims to produce nanometrics apatite bioceramics via sol - gel, get composites based on hydroxyapatite and alumina materials by varying the concentration of alumina and evaluate mechanical chemical physical properties and microstructure of the sintered samples The properties and characteristics of bioceramics were analyzed using the techniques of X-ray diffraction and infrared spectroscopy scanning electron microscopy (SEM particle size analysis test strength by diametrical compression pressed samples and bioactivity test From the results of X ray was it possible to identify the representative peaks in all samples corresponding to hydroxyapatite phase but also to aluminum phosphate aluminum calcium oxide and calcium oxide From in infrared analysis it was possible to identify the groups present in nanocompÃsitos Tensile strength obtained by diametrical compression on different compositions of nanocomposites showed that the percentage of alumina present influences the mechanical strength of the material

Um dos grandes desafios para o tratamento de defeitos ósseos extensos na região bucomaxilofacial têm sido o desenvolvimento de um biomaterial substituto ósseo ao enxerto autógeno. No presente trabalho avaliou-se a formação óssea e a biodegrabilidade do osso desproteinizado bovino Bio-Oss® e do seu similar GenOx Inorg® e da cerâmica bifásica GenPhos® XP no processo de reparo de defeitos ósseos cranianos em coelhos, comparativamente ao osso autógeno (controle positivo) e coágulo sanguíneo (controle negativo). Foram realizados cirurgicamente defeitos bilaterais de 8-mm de diâmetro nos ossos parietais de 39 coelhos. A seguir os defeitos foram preenchidos aleatoriamente com 0,1cm3 de material ou coágulo conforme cada grupo de tratamento. Após os períodos de 4, 8 e 24 semanas os crânios foram coletados, analisados no microtomógrafo e processados histologicamente. O percentual de volume do defeito ocupado pelo material e osso neoformado foi avaliado pela microtomografia e histomorfometria, enquanto que, para a medula óssea, tegumento e tecido conjuntivo, apenas pela análise histomorfométrica. Os resultados quantitativos obtidos foram comparados estatisticamente pela ANOVA a dois critérios (período e tratamento) e teste de Tukey com p<0,05. A intensidade da associação linear dos dados microtomográficos e histomorfométricos avaliada pelo coeficiente de correlação de Pearson, mostraram correlação moderada a forte. Nos períodos iniciais de reparo (30 e 60 dias), os defeitos tratados com Bio-Oss®, GenOx® Inorg e GenPhos® XP apresentaram manutenção do volume do material enxertado (Vvi médio de 34% ) e formação óssea menor e mais imatura em relação grupo autógeno (Vvi = 22% vs. 32% no grupo autógeno). No período mais tardio (180 dias) a quantidade de formação óssea foi estatisticamente similar nos grupos Bio-Oss® (Vvi = 27%), GenOx® Inorg (Vvi = 26%) e GenPhos® XP (Vvi = 20%) porém, o GenOx® Inorg promoveu a formação de um tecido ósseo mais organizado e com maior acúmulo de biomaterial+osso+medula óssea (Vvi = 67,9%) comparado ao GenPhos® XP (Vvi =58,9%) e Bio Oss (Vvi = 55,6%) mas, inferior ao do enxerto autógeno (Vvi = 78%). Os resultados aqui obtidos permitem concluir que o osso autógeno promove rápida formação e maturação óssea, porém não consegue promover o reestabelecimento completo da díploe removida cirurgicamente. Os materiais BioOss, GenOx® Inorg e GenPhos® XP são excelentes materiais osteocondutores levando a formação óssea em toda extensão do defeito, sendo o GenOx® Inorg o que apresenta menor grau de reabsorção e maior e melhor preenchimento do defeito. / One major challenge for treatment of critical size defects in maxillofacial region has been the development of a substitute biomaterial to the autogenous bone grafts. In present study we evaluated the bone formation and biodegradability of deproteinized bovine bone Bio-Oss® and GenOx® Inorg, and biphasic calcium phosphate GenPhos XP® during bone repair process in rabbits cranial defects compared to autogenous bone (positive control) and blood clot (negative control). In parietal bone of 39 rabbits were made bilateral 8-mm diameter defects, which were filled randomly with 0,1cm3 material or clot as each treatment group. After periods of 4, 8 and 24 weeks skulls of animals were collected, analyzed the MicroCT scanner and histologically processed. The percentage of defect volume occupied by biomaterial and new-formed bone were assessed by histomorphometry and microtomography, while the bone marrow, connective tissue and tegument only by first analysis. The quantitative data were compared by two-way ANOVA analysis (time and treatment) and Tukey\'s test at p <0.05. The intensity of the linear association of MicroCT and morphometric data evaluated by the Pearson correlation coefficient, showed moderate to strong correlation. In the early repair periods (30 and 60 days), the defects treated with Bio- Oss, GenOx® Inorg and GenPhos® XP showed maintenance of the graft material volume (average Vvi of 34%) and lower and more immature bone compared autograft group (Vvi = 22% vs. 32% in the autograft group). In the later period (180 days) the amount of bone formation was statistically similar to the groups Bio-Oss® (Vvi = 27 %), GenOx® Inorg (Vvi = 26%) and GenPhos® XP (Vvi = 20%) however, the bone formation in GenOx® Inorg was more organized and with greater accumulation of particles + bone tissue + bone marrow (Vvi = 67.9%), when compared to GenPhos® XP (Vvi = 58.9%) and Bio-Oss® (Vvi = 55.6%) but lower than the autograft (Vvi = 78%). It was concluded that the autogenous bone promotes rapid bone formation and maturation, but cannot promote the complete reestablishment of diploe surgically removed. The Bio-Oss®, GenOx® Inorg and GenPhos® XP are excellent osteoconductive materials leading to bone formation in the full extent of the defects, and the GenOx® Inorg showing less absorption promotes more and better defect filling.

Biocerâmicas porosas são utilizadas para que se forneça local para o tecido ósseo crescer e fixar o implante biologicamente. Foi utilizada hidroxiapatita (HA), que é uma cerâmica bioativa e permite o crescimento de tecido ósseo e revascularização da área de implante pela ligação química estabelecida entre a fase mineral dos ossos com a hidroxiapatita sintética. Este estudo teve como objetivo a obtenção de blocos porosos de hidroxiapatita através do método gelcasting de espumas, utilizando matérias-primas nacionais e sem o uso de atmosfera controlada. A hidroxiapatita utilizada nesse trabalho foi obtida com um método inovador com a utilização de defloculantes. O método gelcasting de espumas consiste na incorporação de uma fase gasosa dispersa dentro de uma suspensão cerâmica contendo o pó cerâmico, água, defloculantes, ligantes e agentes de gelificação. Após a formação de espuma o gel é formado pela polimerização in situ de monômeros orgânicos e o controle do tempo de indução é primordial para a obtenção de porosidade controlada. Foram estudados os efeitos da quantidade de surfactante, do teor de sólidos e do tempo de indução na microestrutura e nas propriedades físicas da hidroxiapatita. Avaliou-se o volume de espuma formado, a viscosidade das suspensões, a resistência mecânica à compressão, a superfície de fratura, a densidade e porosidade, fases cristalinas e grupos químicos, assim como a permeabilidade das peças porosas. Foram realizados ensaios in vitro e in vivo para verificar o comportamento do material quando implantado. Obteve-se porosidade máxima de cerca de 87,5% para o teor de 60% de sólidos. Foram obtidos blocos porosos de hidroxiapatita pelo método gelcasting com tamanho de poros controlado, potencialmente aptos para uso em medicina e odontologia como implantes ósseos reparadores de defeitos ósseos em locais onde a solicitação mecânica seja baixa. / Porous bioceramics are used as a place where bone tissue can grow and fix implants biologically. In this work, hydroxyapatite (HA) was used. It is a bioactive ceramic which allows the growth of bone tissue and revascularization of implant area by the formation of a chemical bond between bones mineral phase and synthetic hydroxyapatite. The aim of this work is to obtain hydroxyapatite porous blocks through the gelcasting foams method, using national’s raw materials and without the atmosphere control. The HA used in this work was obtained by a new method which consists in the addiction of a defloculant. The gelcasting foams method consists in the incorporation of gaseous phase in a ceramic suspension containing the ceramic material, water, defloculants, binders and gelling agents. After the foam formation, the material turns in to a gel by the in situ polymerization of the organic monomers. The control of the induction time is very important to control the porosity. The effect of surfactant amounts, of the solids content and of the induction time in the hydroxyapatite microstructure and physical properties was studied. Also there was evaluated the in vitro and in vivo comportment of the produced porous hydroxyapatite foams. The amount of foam produced, the viscosity of suspensions, compression mechanical strength, fracture surface, apparent density, porosity, permeability, crystalline phases and chemical groups were evaluated. A maximal porosity of about 87.5% was obtained for a solids content of 60%. Obtained materials have a potential use as bone implants in both medical and odontological applications as bone defects repairers in places where low mechanical strengths were required.

Orientadores: Inez Valéria Pagotto Yoshida, Celso Aparecido Bertran / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T05:52:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_Geovanna_D.pdf: 5851198 bytes, checksum: 225cceb31bb1d2c8cf8b8d8adc32fe02 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho, foram preparados diferentes hidrogéis constituídos à base de quitosana (CN) de alta massa molar e hidroxiapatita (HA), esta última obtida por mineralização in situ, todos com razão fase orgânica/inorgânica próxima de 60:40, em massa, similar à média do tecido ósseo. Nas preparações utilizou-se também a razão Ca/P=1,67, semelhante à da hidroxiapatita biológica. Para alguns hidrogéis adicionou-se uma quantidade de Si (como precursor solúvel de SiO2) próxima à encontrada nos ossos. Após a secagem dos hidrogéis, os materiais resultantes foram caracterizados por espectroscopia infravermelho, ressonância magnética nuclear de P, difração de raios X, termogravimetria, microscopias óptica e eletrônica de varredura. Foram efetuadas análises elementares de Ca e Si (por espectroscopia de absorção atômica) e de P (por espectrocolorimetria). A bioatividade dos hidrogéis foi avaliada pela imersão em solução denominada fluído corpóreo simulado (SBF), monitorando-se a formação de hidroxiapatita. Testes in vitro de viabilidade celular utilizando-se os seguintes procedimentos: redução do MTT; adesão e proliferação celular pela incorporação de cristal violeta; avaliação da expressão e dos níveis de fosforilação de proteínas por immunoblotting e diferenciação celular pela dosagem de fosfatase alcalina foram efetuados com os hidrogéis para a avaliação do seu potencial como biomaterial. Os resultados permitiram avaliar citotoxidade, adesão e proliferação de células, expressão das proteínas cdk4/cdk6/ciclinaD1/ciclinaD3 e atividade enzimática. O teste de bioatividade em SBF mostrou que os hidrogéis são bioativos devido à nucleação de HA. Os hidrogéis CNHA (formado por CN e HA) e CNHAO (formado por CN, HA e Q8-) não apresentaram toxicidade celular in vitro, mostrando resultados bastante significativos de adesão e proliferação de células pré-osteoblastos. Estes hidrogéis demonstraram também características favoráveis para o seu emprego como biomaterial, sugerindo potencial para o uso como scaffolds em engenharia de tecido ósseo / Abstract: In this study, different hydrogels based on high molecular mass chitosan (CN) and hydroxyapatite (HA) were prepared, this last component obtained by the in situ mineralization, all with an organic/inorganic ratio of 60:40 (w/w), similar to the average composition of the bone tissue.These hydrogels were prepared with the Ca/P ratio = 1.67, similar to the biological hydroxyapatite. For some hydrogels an amount of Si (as SiO2 soluble precursor), close to that found in the bones, was added. Dry hydrogels were characterized by infrared spectrum, P nuclear magnetic resonance, X-ray diffraction, thermogravimetry, optical and scanning electron microscopies. The amount of Ca and Si incorporated in the materials was determined by atomic absorption spectroscopy, while the P content was determined by spectrocolorimetry. The bioactivity of the hydrogels was evaluated by immersion in a simulated body fluid (SBF), monitoring the hydroxyapatite formation. The assessment of the hydrogel potential as a biomaterial was performed with in vitro tests of cell viability, corried out by the following procedures: MTT reduction; cell adhesion and proliferation, by the incorporation of violet crystal; evaluating the expression and phosphorylation levels of proteins, by immunoblotting; and cell differentiation, by measuring the level of alkaline phosphatase. The results allowed evaluating the cytotoxicity, adhesion and proliferation of cells, expression of cdk4/cdk6/ciclinaD1/ciclinaD3 proteins and the enzymatic activity. The test of bioactivity in SBF showed that the hydrogels are bioactive due to the nucleation of HA, uniformly dispersed on their surface. The CNHA (composed by CN e HA) e CNHAO (composed by CN, HA e Q8-) hydrogels showed no in vitro cellular toxicity, with very significant results of adhesion and proliferation of pre-osteoblast cells. This characteristic was more evident in the rough surface of the hydrogels. These hydrogels also showed favorable characteristics for their use as a biomaterial, due to the easy handling and fractionation/molding, as well as by its nature, topography and morphology, similar to the bone tissue, suggesting potential as scaffolds in the bone tissue engineering / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Celso Aparecido Bertran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:51:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Allegretti_LauterJoseMarques_M.pdf: 3340752 bytes, checksum: d69d7cbf5f72a9807eba7be1c23088b6 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A matriz óssea é um nanocompósito formado basicamente de fosfato de cálcio (70% m) e colágeno (30% m), responsável pela resistência mecânica dos ossos, e, portanto, pela função mais importante do esqueleto. A perda de qualidade de vida que pode ser causada por enfermidades e traumas dos ossos aumenta a importância em estudar e compreender este material fantástico. O crescimento da expectativa de vida da população torna mais comum os problemas com os ossos. Desta forma, entendermos as características e propriedades dos ossos, ou seja, conhecê-las melhor, pode contribuir para a solução destes problemas. Neste trabalho nos propusemos a estudar a influência de matrizes de colágeno tipo I no processo de mineralização de fosfato de cálcio no interior delas. Pela permeação de vapor de amônia em soluções de colágeno em pH 2 contendo íons Ca e H2PO4, foram obtidos géis de colágeno que foram estruturados, simultaneamente com a formação de fosfato de cálcio em seu interior. Além do colágeno estruturado, sob condições especiais, foram obtidas fibras (fibrilogênese) de colágeno, mineralizadas pela precipitação de fosfato de cálcio. Para avaliar a influência de uma matriz de colágeno anisotrópica sobre a organização das partículas de fosfato de cálcio, fibras in natura de colágeno foram parcialmente intumescidas em solução de íons Ca e H2PO4 em pH 4,8 e mineralizadas pela permeação de amônia gasosa. Os resultados deste trabalho mostraram que: matrizes de colágeno que sofrem estruturação simultaneamente com a formação de partículas de fosfato de cálcio alteram a morfologia destas partículas nucleadas e crescidas no seu interior. Quando a estruturação resulta em fibrilogênese, além da morfologia, observa-se um efeito de orientação sobre as partículas formadas. O colágeno interage tanto com os íons cálcio dispersos no gel, antes da estruturação, como com as partículas de fosfato de cálcio, estabilizando o gel. A morfologia, cristalinidade e tamanho de cristalitos das partículas formadas nos géis estruturados são semelhantes às observadas para as partículas de fosfato de cálcio que constituem a matriz inorgânica dos ossos. O método proposto para precipitação de fosfato de cálcio em meio à matriz de colágeno é inovador e tem potencial para produção de biomaterial sintético de boa qualidade em condições de assepsia, que apresenta similaridades com diversas propriedades observadas para a matriz óssea. / Abstract: Bone matrix is a nanocomposite basically formed by calcium phosphate (70% wt) and collagen (30% wt), which is responsible for bone mechanical resistance, and therefore, for the most important function of the skeleton. The life quality loss that can be caused by diseases and injuries of bones increases the importance of studing and understanding this amazing material. With the growth of the population life expectancy the problems with bones become more common. Thus, to understand these diseases and to learn more about bone¿s characteristics may contribute to solving these problems. In this work we have studied the influences of collagen matrices of type I in the mineralization of calcium phosphate within the collagen. Through permeation of gaseous ammonia in the collagen solutions containing Ca and H2PO4 ions in pH 2, structured collagen gels were obtained, while the precipitation of calcium phosphate occured inside the gels. Besides the collagen structured, under special conditions, collagen fibers (fibrilogenese) were obtained while (simultaneously) calcium phosphate precipitation mineralized these fibers. To assess the influence of an anisotropic collagen matrix on the organization of particles of calcium phosphate, collagen fibers in natura were partially solubilized after soaked in a solution with Ca and H2PO4 ions, in pH 4.8 and mineralization was carried out by adsorption of gaseous ammonia. The results of this study showed that the collagen matrix that undergoes structure organization while (simultaneously) calcium phosphate particles are formed changes the morphology of the particles nucleated and grown inside the matrix. When the structure results in fibrilogenese, besides the morphology, there is an orientation effect on the formed particles. The collagen interacts with both calcium ions dispersed in the gel, before the structuring, and the particles of calcium phosphate, stabilizing the gel. The morphology, crystallinity and particle size of crystallites formed in structured gels are similar to the calcium phosphate particles observed, which are present in the inorganic matrix of bone. The proposed method for precipitation of calcium phosphate in the middle / within of the collagen matrix is innovative and has the potential to produce good quality synthetic biomaterial in conditions of asepsis, which has similarities with several properties observed for the bone matrix. / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

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 &micro;g/mL), comparado ao EEP verde (100 e 200 &micro;g/mL) e marrom (200 &micro;g/mL). Para CBM, os EEP vermelha e verde foram mais efetivos (800 &micro;g/mL) comparado ao EEP marrom (1600 &micro;g/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 &micro;g/mL) e para HA-RP20 e HA-RP8 (51,7 e 66,8 &micro;g/mL), comparado aos EEP. Entretanto, observou-se maior atividade bactericida (CBM) para HA-GP20 e HA-GP8 (701,5 e 728,0 &micro;g/mL) e para HA-RP20 e HA-RP8 (206,5 e 267,0 &micro;g/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 &micro;g/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 &micro;g/mL) compared to green EEP (100 and 200 &micro;g/mL) and brown (200 &micro;g/mL). For CBM, red and green EEP were more effective (800 &micro;g/mL) compared to brown EEP (1600 &micro;g/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 &micro;g/mL) and for HA-RP20 and HA-RP8 (51.7 and 66.8 &micro;g/mL) compared to EEP. However, higher bactericidal activity (MBC) was observed for HA-GP20 and HA-GP8 (701.5 and 728.0 &micro;g/mL) and for HA-RP20 and HA-RP8 (206.5 and 267.0 &micro;g/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 &micro;g/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.

O intuito do desenvolvimento de biomateriais potencialmente aplicáveis como implantes de substituição óssea é sintetizar superfícies que induzam respostas biológicas positivas quando em contato com o tecido hospedeiro. Para isso, faz-se necessário não somente estudos de composição química, mas também é importante buscar compreender propriedades físicas e estruturais dos sistemas que estes materiais irão substituir. O osso natural é constituído por compostos orgânicos, especialmente proteínas como o colágeno, reforçado com minerais, tais como hidroxiapatita. O processo pelo qual ocorre a formação do componente inorgânico é chamado biomineralização. Uma maneira de introduzir macromoléculas em sistemas modelo para estudos de biomineralização é a formação de monocamadas Langmuir, que são camadas monomoleculares altamente organizadas de moléculas anfifílicas na interface líquido-ar. Essas monocamadas podem ser transferidas para suportes sólidos formando filmes de Langmuir-Blodgett. Neste estudo, foi investigado a incorporação de colágeno tipo-I em monocamadas insolúveis contendo os fosfolipídeos 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfatidilcolina (DPPC) ou ácido octadecilfosfônico (OPA), bem como a transferência dessas monocamadas para suportes de titânio por meio da técnica de Langmuir-Blodgett. Estes filmes foram utilizados como matrizes para o crescimento de hidroxiapatita biomimética após a exposição dos discos de titânio modificados a uma solução que simula a concentração de íons e pH do plasma sanguíneo humano. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) e difração de raios-X (DRX). A razão molar Ca/P foi determinada por espectroscopia de dispersão de energia de raios-X (EDX). Propriedades dos biomateriais como molhabilidade, rugosidade e energia livre de superfície também foram estudadas. A biocompatibilidade das amostras foi investigada in vitro utilizando-se ensaios de viabilidade de osteoblastos. O colágeno interage com os fosfolipídios na interface água/ar, como evidenciado pelas isotermas de pressão de superfície, obtidas na presença da proteína. Além disso, a estabilidade das monocamadas de Langmuir foi aumentada devido à presença de colágeno na subfase. A incorporação de colágeno e fosfolipídios em filmes Langmuir-Blodgett sobre as superfícies de titânio são fatores determinantes para a formação de filmes inorgânicos altamente organizado, contínuos e uniformes, compostos por nanopartículas de hidroxiapatita biomimética, semelhante à encontrada no osso natural. As modificações nas superfícies aumentaram a proliferação de osteoblasto no titânio indicando que este material não é tóxico a este tipo de célula. / The development potential of biomaterials for bone replacement is guided by the necessity to provide a surface that induces positive biological responses when the material is in contact with the host tissue. For this, it is necessary the study of the chemistry and surface composition and also to understand the physical properties and the structural organization of the natural system which is in contact with the biomaterial. Natural bone is composed by organic compounds, especially protein like collagen, reinforced with minerals, such as hydroxyapatite. The process by which the formation of the inorganic component takes place is named biomineralization. One way to introduce macromolecules in model systems for biomineralization studies is the formation of Langmuir monolayers, which are highly organized monomolecular layers of amphiphilic molecules adsorved at the liquid-air interface. These monolayers can be transferred to solid substrate to form the Langmuir-Blodgett films. In this study, it was investigated the incorporation of type-I collagen in insoluble Langmuir monolayers containing either 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine (DPPC) or octadecylphosphonic acid (OPA) and their transference to titanium supports using the Langmuir-Blodgett technique. These films were used as matrices to the growth of biomimetic hydroxyapatite by the exposure of the modified titanium discs to a solution that mimics the ions concentration and pH of the human blood plasma. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), vibrational spectroscopy in the infrared region (FTIR), and X-ray diffraction (XRD). The Ca/P molar ratio was determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The properties of the biomaterials as wettability, roughness, and surface free energy were also studied. The biocompatibility of the samples was studied in vitro using osteoblasts viability assays. The collagen interacts with the phospholipids at air/water interface as evidenced by the pressure surface-surface area isotherms obtained in the presence of the protein. Moreover, the stability of the Langmuir monolayers was increased when collagen is present at the subphase. The incorporation of collagen and phospholipids on the titanium surfaces is important to the formation of organized, continuous and uniform inorganic films composed by biomimetic hydroxyapatite nanoparticles, similar to that found in the natural bone. These films are not toxic to osteoblasts as evidenced by the stimulation of their proliferation on the titanium-modified samples.

A hidroxiapatita (HA) é o principal constituinte mineral de ossos e dentes, e têm sido foco de grande interesse na biomedicina devido sua excelente biocompatibilidade e bioatividade, em especial para aplicação em implantes dentários e ortopedia. Na odontologia estudos mostram o sucesso do uso de nanopartículas (NP) de HA para tratamento de hipersensibilidade dentinária, remineralização de lesões de cárie em esmalte, reparação e prevenção de lesões de erosão iniciais. No entanto, existem evidências que o tamanho do cristal desempenha um papel essencial na formação dos tecidos duros e possui significante influência nas propriedades intrínsecas destes cristais, incluindo solubilidade e, consequentemente, biocompatibilidade. Este trabalho teve como objetivo verificar a síntese e caracterização de nanopartículas de hidroxiapatita funcionalizadas e avaliar a influência de sua aplicação no processo adesivo em dentina. Nanopartículas de HA com diferentes tamanhos e morfologia foram sintetizadas pelo método de precipitação em solução aquosa. Foi investigada a influência de dois novos ligantes, ácido deoxicólico (AD) e ácido abiético (AB), no preparo da NP de HA. As NP foram caracterizadas através das análises de espectroscopia por dispersão de raios X (EDX), Difratometria de Raios X (DRX), Espalhamento de Luz Dinâmica (DLS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM). Os resultados mostraram que a adição destes ligantes alteram a morfologia mas não o arranjo cristalino da HA. Para o estudo da interação das NP de HA com o colágeno foi utilizado a NP modificada por AD. Para esta análise da influência da aplicação destas NP durante o procedimento adesivo, foram utilizados dentes bovinos. Os dentes bovinos foram separados em quatro grupos Controle (C), Controle termociclado (CTC), nanopartícula funcionalizada com ácido deoxicólico (AD) e Deoxicólico termociclado (ADTC). Foi realizado o teste de cisalhamento 24 horas após a realização do procedimento adesivo e após a termociclagem (10 000 ciclos). Foram realizadas imagens da interface adesiva antes e depois da termociclagem, através da Microscopia Confocal Raman. Os resultados mostraram um aumento nos valores da resistência de união inicial do grupo AD quando comparados ao grupo C, e a manutenção do valor após a ciclagem térmica no grupo ADTC que foi estatisticamente superior ao grupo CTC (p<0,05). Não foi observada alteração no padrão da camada híbrida formada, mostrando um possível benefício da utilização deste nanomaterial na odontologia. / Hydroxyapatite (HA) is the major mineral component of bones and teeth, and has been the focus of great interest in biomedicine because of its excellent biocompatibility and bioactivity, in particular for application in dental and orthopedic implants. In dentistry studies have shown the successful use of nanoparticles (NP) of HA for the treatment of dentin hypersensitivity, remineralization of caries lesions in enamel, repair and injury prevention of initial erosion. However, there is evidence that the size of the crystal plays an essential role in the formation of hard tissues and has significant influence on the intrinsic properties of these crystals, including solubility and biocompatibility. This study aims to verify the possibility of functionalized hydroxyapatite nanoparticles and evaluate possible benefits of using these during the adhesive process in dentin. HA with different sizes and morphology were synthesized by precipitation method in aqueous solution. Furthermore, the influence of two new ligands, deoxycholic acid (AD) and abietic acid (AB) in the preparation of HA NP were investigated. The NP were characterized by analysis of EDX, DRX, DLS, TEM, MEV and AFM. The results showed that the addition of these ligands change the morphology but not the crystalline arrangement of HA. To study the interaction of NP of HA with collagen, NP of HA modified with AD was used. Bovine teeth were used to analyse the influence of using these NP during bonding procedures. The bovine teeth were divided into four groups: control (C), thermocycled Control (CTC), deoxycolic (AD) and deoxycolic thermocycled (ADTC) groups. The shear test was performed 24 hours after the adhesive procedure and after thermocycling (10,000 cycles). The adhesive interface images were performed before and after thermocycling by confocal Raman spectroscopy. The results showed an increase in initial resistance values of AD group when compared with group C, and no reduction in value after thermal cycling at ADTC group, which occurred in the CTC group. No change in the pattern of the hybrid layer was observed, showing a possible benefit of use this nanomaterial in dentistry.

Orientador: Ana Cláudia Rossi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-26T07:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Groppo_MonicaFeresini_M.pdf: 1793041 bytes, checksum: 85a537401a5b84975a441824072b9e89 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O objetivo do presente estudo foi observar o efeito de uma membrana de nanofibras poliméricas a base de poli-epsilon-caprolactona (PCL), impregnadas ou não com hidroxiapatita (HA), na reparação óssea em defeitos críticos produzidos artificialmente na calvária de ratos. Foram utilizados 36 ratos, divididos aleatoriamente em seis grupos de seis animais. Para a indução do defeito ósseo padronizado foram realizadas duas perfurações, por meio de trefina de 3 mm de diâmetro, na calvária dos animais, uma em cada lado, sendo que o lado direito recebeu os tratamentos (HA ou PCL-HA) e os controles (coágulo ou PCL) foram feitos no lado esquerdo. Decorridos 30, 60 e 90 dias da cirurgia, os animais foram mortos por aprofundamento da anestesia. As cabeças foram submetidas à tomografia, considerando um voxel de 0.12 mm, com campo visual de 06 × 16 cm e tempo de aquisição de 40s. Foram utilizados 120 kV, 8 mA e 36.12 mA/s na aquisição. Os diâmetros dos orifícios foram medidos por meio do software Invesalius 3.0. As cabeças foram fixadas com solução de formol tamponado (pH 7,2) em tampão fosfato de sódio a 0,1 M, durante 72 horas e submetidas à descalcificação em solução de EDTA a 7% e formol a 5% até verificação de completa descalcificação (aproximadamente 30 dias). Cortes semi-seriados de 7 ?m foram corados por Hematoxilina-Eosina e foram observadas as características histológicas do processo de cicatrização óssea nas lâminas nos diferentes tempos do estudo. A comparação quantitativa das medidas dos orifícios obtidas com a tomografia foi feita pelo teste de Kruskal-Wallis (teste de Dunn como post hoc), considerando um nível de significância de 5%. As imagens tomográficas revelaram uma tendência de redução do volume do orifício ao longo do tempo, a qual foi maior após 90 dias para todos os tratamentos. O tratamento com PCL+HA mostrou menor volume de orifício do que os outros tratamentos independentemente do período. As medidas histológicas mostraram maior formação de osso induzida pela membrana de PCL com ou sem HA do que os outros tratamentos independentemente do período. A HA mostrou maior aumento da cicatrização óssea com ou sem o PCL. Concluímos que a HA adicionada às nanofibras de PCL melhorou significativamente a cicatrização óssea em defeitos provocados na calvária de ratos / Abstract: The aim of the present study was to observe the effect of a polymeric-nanofiber membrane of poly-epsilon-caprolactone (PCL) with or without hydroxyapatite (HA) on bone healing of critical defects induced in rat calvaria. 36 animals were randomly divided into six groups. The standardized bone defects were obtained by two perforations with 3.0 mm diameter trephine directly into the animals¿ calvaria, one in each side. The right side received the treatments (HA or PCL-HA) and the left side the controls (blood clot or PCL). After 30, 60 and 90 days of the surgical procedure, all animals were killed; the head was sectioned and submitted to tomography (voxel of 0.12 mm, visual field of 6x16 cm, acquisition time of 40s, 120 kV, 8mA and 36.12 mA/s). The perforation diameters were measured using the software Invesalius 3.0. After tomography, all heads were fixed by buffered formol (pH=7.2) in 0.1M sodium-phosphate buffer during 72 hours and submitted to decalcification in 7% EDTA/5% formol solution until complete decalcification (approximately 30 days). Semi-serial 7 µm cuts were stained with Hematoxicilin-Eosin. Histological characteristics of bone healing were observed according to groups and periods. Quantitative comparisons of perforation measurements from both tomography and histological analysis were performed by Kruskal-Wallis (Dunn post hoc) test with a 5% significance level. Tomography images revealed a tendency to reduce the perforation volume along time, which was higher after 90 days for all treatments. The treatment with PCL+HA showed the lower volumes of perforations than the other treatments irrespectively of the period. Histological measurements showed more osseous formation induced by treatment with PCL with or without HA than the other treatments irrespectively of the period. HA appear to increase bone healing with or without PCL. We concluded that HA added to PCL nanofibers significantly improved the bone healing in bone defects of rat calvaria / Mestrado / Anatomia / Mestra em Biologia Buco-Dental