Novel surgical strategies for spinal disc repair are currently being developed that require materials that (1) possess the appropriate mechanical properties to mimic the tissue the material is replacing or repairing and (2) maintain their mechanical function for long durations without negatively affecting the tissue response of adjacent tissue (i.e. bone). Polymers formed through photopolymerization have emerged as candidate biomaterials for many biomedical applications, but these materials possess limited toughness in vivo due to the presence of water inherent in most tissues. Therefore, the overall objective of this research was to develop photopolymerizable (meth)acrylate networks that are both mechanically and biologically compatible under physiological conditions to be implemented in spinal repair procedures. The fundamental approach was to determine structure-property relationships between toughness and network structure in the presence of phosphate buffered saline (PBS) using several model copolymer networks in order to facilitate the design of photopolymerizable networks that are tough in physiological solution. It was demonstrated that networks toughness could be optimized in PBS by tailoring the Tg of the copolymer network close to body temperature and incorporating the appropriate "tough" chemical structures. The ability to maintain toughness up to 9 months in PBS was dependent upon the viscoelastic state and overall hydrophobicity of the network. In tandem, the effect of network chemistry and stiffness on the response of MG63 pre-osteoblast cells was assessed in vitro. The ability of MG63 cells to differentiate on (meth)acrylate network surfaces was found to be primarily dependent on surface chemistry with PEG-based materials promoting a more mature osteoblast phenotype than 2HEMA surfaces. Amongst each copolymer group, copolymer stiffness was found to regulate osteoblast differentiation in a manner dependent upon the surface chemistry. In general, photopolymerizable (meth)acrylate networks that were deemed "tough" were able to promote osteoblast differentiation in a manner comparable if not exceeding that on tissue culture polystyrene (TCPS). This research will impact the field of biomaterials by elucidating the interrelationships between materials science, mechanics, and biology.

Thesis (Ph. D.)--Mississippi State University. Department of Agricultural and Biological Engineering. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Thesis (M.Eng.(Bio-Engineering))--University of Pretoria, 2008. / Summaries in Afrikaans and English. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Johann Wolfgang Goethe University, 2003. / Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--Johann Wolfgang Goethe University, 2003. / Includes bibliographical references.

Um dos maiores obstáculos para o sucesso das reabilitações com próteses sobre implantes consiste na obtenção de boa adaptação marginal dos componentes protéticos. Não está claro na literatura quais níveis de desajuste são considerados clinicamente aceitáveis, mas sabe-se que a ausência de perfeito ajuste e assentamento passivo pode provocar tensões inadequadas na interface de osseointegração, possibilitando problemas mecânicos e biológicos. A fotoelasticidade é uma técnica experimental para análise de tensões capaz de produzir resultados bastante confiáveis e fiéis aos parâmetros clínicos. Quando estruturas metálicas para próteses sobre múltiplos implantes são fundidas em monobloco, a obtenção de boa adaptação marginal parece ser ainda mais crítica. Contudo, não se verificam estudos que abordem a influência do tipo de metal ou liga empregado nessas fundições sobre os níveis de desadaptação protética. Assim, o presente estudo tem como objetivos verificar a adaptação marginal entre os pilares intermediários e estruturas fundidas em monobloco com diferentes materiais; avaliar, pelo método fotoelástico, as tensões impostas aos implantes quando a eles são fixadas as estruturas metálicas; e ainda pesquisar possíveis correlações entre os níveis de adaptação marginal e as tensões geradas na interface implante-material fotoelástico. Para tanto, utilizando cilindros calcináveis, foram enceradas 15 estruturas para próteses implanto-retidas sobre modelo simulando o posicionamento de cinco implantes na região intermentoniana. As estruturas foram divididas em grupos de cinco e fundidas em monobloco com titânio comercialmente puro grau I, liga de cobalto-cromo ou liga de níquel-cromo-titânio. A adaptação marginal foi avaliada, em microscópio ótico, quanto à passividade, por meio do teste de único parafuso, com aperto alternado nos implantes distais A e E, e quanto aos níveis de desajuste vertical, com todos os parafusos apertados com um torque de 10Ncm. As tensões geradas na área correspondente à região de crista óssea marginal em torno dos implantes foram avaliadas por meio de análise fotoelástica quantitativa empregando o método de compensação de Tardy. Após análise estatística dos resultados (p<0.05), verificou-se que, nos testes de passividade, o Ti cp apresentou resultados significantemente superiores de adaptação quando comparado as ligas de Co-Cr e Ni-Cr-Ti, as quais não apresentaram diferenças estatísticas entre si. O Ti cp foi semelhante à liga de Ni-Cr-Ti quanto aos níveis de desajuste vertical e tensões impostas aos implantes, com resultados superiores àqueles obtidos com a liga de Co-Cr. Foram aplicados testes de correlação entre as tensões fotoelásticas e os seguintes parâmetros: desajuste vertical, passividade média, adaptação marginal absoluta e percentual de redução de desajuste. Verificou-se correlação significante apenas entre os valores de adaptação marginal absoluta e tensões geradas pelas estruturas de Ni-Cr-Ti. Pode-se concluir que estruturas para próteses fixas sobre múltiplos implantes fundidas em monobloco podem produzir níveis biologicamente aceitáveis de desajuste, sendo os melhores resultados obtidos com o Ti cp, seguido das ligas de Ni-Cr-Ti e Co-Cr, respectivamente. Dentre os metais avaliados, a liga de Co-Cr transmitiu maiores níveis de tensões aos implantes. De um modo geral, não foram verificadas correlações entre valores de adaptação marginal e tensões impostas aos implantes. / Obtaining a good marginal fit of the prosthetic components is one of the main obstacles to the success of rehabilitation with implant-supported prostheses. It is not clear, in the literature, which misfit levels are considered clinically acceptable, but it is known that the absence of a perfect and passive fit may cause inadequate tensions on the osseointegration interface, which may bring about mechanical and biological problems. Photoelasticity is an experimental technique, used to analyze tensions, which is capable of producing results that are reliable to clinical parameters. When metal multiple-unit implant frames are cast in a single unit, it seems that obtaining a good marginal fit is even more critical. However, there are no studies in the literature about the influence that the type of metal or alloy used in these castings may have on the levels of prosthesis misfit. Thus, the present study has the aim to verify the marginal fit between the intermediate abutments and the one-piece structures cast with different materials; perform a photoelastic assessment of the tensions caused on implants when metal frames are fixed to them; and, research the possible correlations between the levels of marginal fit and the tensions generated on the interface implant-photoelastic material. To do this, 15 frames for implant-retained prostheses were waxed, using calcinable cylinders, simulating the positioning of five implants on the inter-mentalis region. The frames were divided into groups (n=5) and cast in a single piece with commercially pure titanium grade I, cobalt-chrome alloy, or nickel-chrome-titanium alloy. Marginal fit was assessed by optic microscopy, in terms of passivity, by a single screw test with alternate tightening on the distal implants A and E. As to the levels of vertical misfit, all screws were tightened to a torque of 10Ncm. Tensions generated in the area corresponding to the marginal bone crest region surrounding the implants were assessed by quantitative photoelastic analysis using the Tardy compensation method. After the statistical analysis of the results (p<0.05), it was verified that, in the passivity tests, the Ti cp showed significantly superior fitting results when compared to the Co-Cr and Ni-Cr-Ti alloys, which showed no statistically significant differences between them. In terms of the levels of vertical misfit and tensions over the implants, Ti cp was similar to the Ni-Cr-Ti alloy, showing superior results when compared to the Co-Cr alloy. Correlation tests were performed between the photoelastic tensions and the following parameters: vertical misfit, mean passivity, absolute marginal fit, and percentage of misfit reduction. A significant correlation was observed only between the values of absolute marginal fit and the tensions generated by the Ni-Cr-Ti frames. It is concluded that one-piece cast multiple-unit implant frames may produce biologically acceptable misfit levels, and the best results are obtained with Ti cp, followed by the Ni-Cr-Ti and Co-Cr alloys, respectively. Among the assessed metals, the Co-Cr alloy transmitted higher tension levels to the implants. In a general way, no correlations were observed between the values of marginal fit and tensions on implants.

Orientador: Elcio Marcantonio Junior / Banca: Izabel Yoko Ito / Banca: Roberto Fraga Moreira Lotufo / Resumo: A microbiota presente na peri-implantite induzida por ligadura, em diferentes superfícies de implantes osseointegrados, foi analisada em 6 cães adultos machos. 36 implantes osseointegrados (9 Ticp: titânio comercialmente puro; 9 TPS: titânio plasma spray; 9 HA: hidroxiapatita; 9 superfícies tratadas com ácidos) foram inseridos e distribuídos igualmente 3 meses após exodontia de todos os pré-molares inferiores. Após um período de 3 meses de osseointegração, os implantes receberam os cicatrizadores. Decorridos 45 dias de cicatrização, amostras peri-implantares foram colhida, utilizando pontas de papel, no período 0 e após a colocação de ligaduras com fio de algodão, nos períodos 20, 40 e 60 dias. A contagem total de microrganismos (CTM) e a proporação de A. actinomycetemcomitans, Bacteroides forsythus, P. gingivalis, P. intermedia, Campylobacter sp, Capnocytophaga sp., Fusobacterium sp., Peptostreptococcus micros, bastonetes anaeróbios Gram-negativos, Streptococcus beta-hemolíticos, Eikenella corrodens e Candida sp. foram analisadas. Não houve diferença da CTM entre as diferentes superfícies (p>0,05). A Pg não foi detectada no tempo 0; nos tempos 20 e 40 foi detectada em 12 implantes (4 Ticp, 4 HA, 2 TPS e 1 Sup. Trat. com ácidos) e no período 60 dias, em 9 (2 Ticp, 3 HA, 2 TPS e 1 Sup. Trat. com ácidos), tendo menor afinidade à superfície tratada com ácidos. Pi foi detectada em 5 implantes (2 Ticp, 2 HA e 1 Sup. Trat. com ácidos) no período 0 e em 100% dos implantes nos demais períodos. Fusobacterium sp. foi detectado em todos os períodos, tendo uma maior afinidade à HA. Streptococcus beta-hemolíticos foi detectado em 6 implantes (3 Ticp, 1 TPS e 2 HA) no período 0 e 30, 26 e 24 implantes respectivamente nos períodos 20, 40 e 60. Campylobacter sp. e Candida sp. foram detectadas em baixas proporções. Os demais microrganismos não... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The microbiota associated with ligature-induced peri-implantitis, in different dental implants surfaces, was investigated by cultivation on enriched non-selective and various selective solid media, in 6 mongrel dogs. 36 dental implants (9 Ticp: titanium commercially pure; 9 TPS: titanium plasma spray; 9 HA: hidroxiapatite; 9 surfaces acid-etched) were placed in a similar distribution in all dogs 3 months after extraction of all premolars in mandible. Following a healing period of 3 months, healing abutments were installed and 45 days after cotton ligatures were placed and oral-cleaning procedures abolished for 2 months to induce vertical bone loss of about 40%. Microbial samples were with paper points on day of ligature placement and after 20, 40 and 60 days. The total number of cultivable bacteria and proportions of A. actinomycetemcomitans, Bacteroides forsythus, P. gingivalis, P. intermediate, Campylobacter sp., Capnocytophaga sp., Fusobacterium sp., Peptostreptococcus micros, Enteric Gram-negative rods, beta-hemolytic Streptococcus, Eikenella corrodens and Candida sp. were analyzed. No significant microbiological differences were observed among the different surfaces (p>0,05). Pg was not detected in the time 0; already in the times 20 and 40 were detected in 12 dental implants (4 Ticp, 4 HA, 2 TPS and 1 acid-etched surface) and in the period 60 days, in 9(2 Ticp, 3 HA, 2 TPS and 1 acid-etched surface), tends smaller affinity to eh surface with acids-etched surface. Pi was detected in 5 implants (2 Ticp, 2 HA and 1 acid-etched surface) in the period 0 and in 100% of implants in other periods. Fusobacterium sp. was detected in all the periods, tends a larger affinity to HA. Beta-hemolytic Streptococcus was detected in 6 implants (3 Ticp, 1 TPS and 2 HA) in the period 0 and 30, 26 and 24... (Complete abstract, click electronic address below). / Mestre

Submitted by Fabricio Malheiros de Miranda Monteiro (drfabriciomalheiros@hotmail.com) on 2018-07-18T02:33:45Z No. of bitstreams: 2 Dissertação final Fabricio - Após defesa PDF.pdf: 2296763 bytes, checksum: ed270b35065a6429cbde4e2e753d6939 (MD5) Verso - Contra capa.pdf: 2579 bytes, checksum: 284cd58d1fec7c9b0fd7c0cc97473d8b (MD5) / Approved for entry into archive by Silvana Alvarez null (silvana@ict.unesp.br) on 2018-07-18T18:10:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 monteiro_fmm_me_sjc.pdf: 2237869 bytes, checksum: 8ae93eb96970a513787047d5630ce786 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-18T18:10:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 monteiro_fmm_me_sjc.pdf: 2237869 bytes, checksum: 8ae93eb96970a513787047d5630ce786 (MD5) Previous issue date: 2018-06-25 / O intuito deste estudo in vitro e in silico, foi analisar as microdeformações, geradas pela aplicação de carga vertical, sobre coroas de 3 tipos de materiais restauradores diferentes (Zircônia, Dissilicato de Lítio e Cromo Cobalto), que foram selecionadas, através da biblioteca do software SMART DENT/Exocad (Darmstadt - Germany) e confeccionadas, através da tecnologia cad/cam, suportadas por implantes curtos (8mm), conexão cone morse, com diversos diâmetros (3,5 mm; 4,0 mm e 5,0 mm). Os implantes foram instalados 2mm infraósseo para análise através de elementos finitos e da extensometria. Foram confeccionados 3 blocos de poliuretano: bloco 1 (grupo experimento) no qual foi colocado um implante Titamax CM Neodent 3,5 X 08 mm, bloco 2 (grupo controle) no qual foi colocado um implante titamax CM Neodent 4,0 X 08 mm e bloco 3 (grupo controle) no qual foi colocado um implante titamax CM Neodent 5,0 X 08 mm. Pilares protéticos retos (Base de Titânio 4,5 - Neodent) foram instalados sobre os respectivos implantes sendo instalados 4 extensômetros, na região superior dos blocos ao redor dos implantes. Foi aplicada uma carga vertical de 300N ao redor da abertura de acesso do parafuso protético das coroas. Para a análise por elementos finitos (FEA), o mesmo bloco foi modelado e analisado sob a mesma carga de 300N. Os valores de tensão e deformação foram analisados quanto à correlação com a extensometria. A estatística inferencial consistiu no teste de análise de variância de Friedmann, um fator efeito fixo. Para o nível de significância, foi escolhido o valor convencional de 5%. Os resultados demonstraram haver diferença estatística significante para o fator diâmetro (p = 0,0001) no qual os implantes, com 3,5 mm de diâmetro apresentaram os maiores picos de microdeformações. Quando se analisa o material restaurador, observa-se que não houve diferenças estatísticas significativas (p = 0,783). Dentro das limitações deste estudo, pode-se concluir que a utilização de implantes unitários, curtos e estreitos com conexão cone morse instalados 2 mm infraósseo, são uma opção viável para reabilitações em regiões posteriores independente do material restaurador escolhido. / The aim of this in vitro and in silico study was to analyze the microdeformations generated by the application of vertical load on crowns of 3 different types of restorative materials (Zirconia, Lithium Dissilicate and Cobalt Chromium) that were selected through the software library SMART DENT / Exocad (Darmstadt - Germany), and made using cad / cam technology, supported by short implants (8 mm), cone morse connection with various diameters (3.5 mm, 4.0 mm and 5.0 mm). These were installed 2 mm subcrestal for finite element analysis and extensometry. Three blocks of polyurethane were made; block 1 (experimental group) in which a Titamax CM Neodent 3.5 X 08 mm implant, block 2 (control group) was implanted in which a CM Neodent 4.0 X 08 mm titamax and block 3 (control group) were implanted in which an implant was placed titamax CM Neodent 5.0 X 08 mm. Straight prosthetic abutments (Titanium Base 4.5 - Neodent) were installed on the respective implants and 4 extensometers were installed, in the upper region of the blocks around the implants. A vertical load of 300N was applied around the access opening of the crown prosthetic screw. For the finite element analysis (FEA), the same block was modeled and analyzed under the same 300N load. The stress and strain values were analyzed for correlation with extensometry. The inferential statistics consisted of Friedmann's analysis of variance, a fixed effect factor. For the level of significance, the conventional value of 5% was chosen. The results showed a statistically significant difference for the diameter factor (p = 0.0001) where 3.5 mm diameter implants presented the highest peaks of microdeformations. When analyzing the restorative material, we observed that there were no significant statistical differences (p = 0.783). Within the limitations of this study, we can conclude that the use of short, narrow unit implants with cone morse connection installed 2 mm subcrestal are a viable option for rehabilitation in posterior regions independent of the restorative material chosen.

Submitted by JOÃO PAULO MENDES TRIBST (joao.tribst@fosjc.unesp.br) on 2017-01-26T19:06:37Z No. of bitstreams: 1 merged (3).pdf: 2530158 bytes, checksum: 8e235a2d5347c6969e7816c0f8e75e91 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-30T19:35:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tribst_jpm_me_sjc.pdf: 2530158 bytes, checksum: 8e235a2d5347c6969e7816c0f8e75e91 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T19:35:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tribst_jpm_me_sjc.pdf: 2530158 bytes, checksum: 8e235a2d5347c6969e7816c0f8e75e91 (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho buscou estudar as microdeformações geradas ao redor de implantes de hexágono externo durante carregamentos axiais e não axiais, variando-se a angulação dos implantes, utilizando a análise por elementos finitos e a extensometria linear como ferramentas. Inicialmente modelos 3D de diferentes próteses fixas foram construídos a fim de se permitir uma correlação dos resultados encontrados no modelo simplificado com o modelo anatômico e assim validar a geometria da prótese utilizada no estudo. Após a confirmação dos resultados de tensão similar entre as próteses na região dos implantes e do bloco, o modelo da prótese simplificada foi definida como válida. Em seguida, um modelo de bloco de poliuretano foi criado e duplicado. Implantes com conexão de hexágono externo (HE) foram modelados e em um bloco representados perpendiculares à superfície enquanto que em outro bloco foram colocados com inclinação de 17°. Foram modelados também intermediários do tipo mini pilar cônico retos e angulados conforme a inclinação dos implantes. Por último, foi utilizado o modelo de supraestrutura previamente validada para ambos os grupos, na qual a carga foi incidida. Todos os constituintes foram considerados perfeitamente simétricos, sólidos, isotrópicos. Os modelos receberam cargas de 300 N/cm em pontos axiais e não axiais através do software de análise por elementos finitos para se verificar a tensão máxima principal e as microdeformações. Em seguida, através da análise experimental de extensometria, dois blocos de poliuretano foram confeccionados e receberam três HE cada, bem como, respectivos mini pilares cônicos de acordo com a inclinação dos implantes instalados. Então, uma supraestrutura metálica, idêntica ao modelo computacional foi fundida em NiCr e parafusada sobre os implantes com torque de 10 N/cm. Foram aplicadas cargas de 300 N/cm durante 10 segundos em pontos axiais e não axiais. Para mensurar as microdeformações, foram colados quatro extensômetros na superfície de cada bloco tangenciando os implantes. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente através dos testes ANOVA e Tukey (α=5%). Os resultados encontrados pela extensometria mostram que existe diferença significante entre o uso de implantes retos ou inclinados (p<0,005) em uma prótese fixa. Através da correlação das metodologias, pode-se observar que o grupo com implantes inclinados atinge picos de tensão acima do limite fisiológico. / This work aimed to study the microstrains generated around external hexagon implants during axial and non-axial loads, varying the angulation of the implants, using finite element analysis and linear strain gauge as tools. Initially 3D models of different fixed prostheses were constructed in order to allow a correlation of the results found in the simplified model with the anatomical model and thus validate the geometry of the prosthesis used in the study. After confirming the results of similar stress between the prostheses in the implants and the block region, the simplified prosthesis was defined as valid. After, a polyurethane block model was created and duplicated. Implants with external hexagon connection (HE) were modeled and inserted perpendiculary into one block while in another block, were placed with the inclination of 17 °. Straight and angled mini conical abutments were also modeled according to the inclination of the implants. Finally, the supra-structure previously validated for both groups was used, through which the load was affected. All constituents were considered perfectly symmetrical, solid, and isotropic. The models received a load of 300 N / cm in axial and non-axial points through the finite element analysis software, to verify the maximum principal stress and microstrains. Then, through the experimental analysis of strain-gauge, two polyurethane blocks were prepared and received three HE implants each, as well as respective mini tapered pillars according to the inclination of the installed implants. Then, a metallic superstructure, identical to the computational model, was cast in Ni-Cr and screwed onto the implants with torque of 10 N / cm. The load of 300 N / cm was applied for 10 seconds at axial and non-axial points. To measure the microstrains, four extensometers were glued on the surface of each block by tangential implants. The data obtained were statistically analyzed using ANOVA and Tukey tests (α = 5%). S strain-gauge data showed that there is a significant difference between using straight or angled implants (p <0.005) in a fixed prosthesis. And, through the correlation of methodologies it can be observed that the group with angled implants reaches peaks of tension above the physiological limit.

Resumo: Foram avaliados, clínica e radiograficamente, as reações de quatro diferentes superfícies de implante frente ao desenvolvimento e progressão da peri-implantite: Ticp: titânio comercialmente puro; TPS: titânio revestido com plasma spray de titânio; HA: hidroxiapatita; Ost. Superfícies tratadas com ácidos. Para tanto, foram utilizados seis cães, cujos pré-molares inferiores e superiores foram extraídos. Decorridos 90 dias, os implantes foram aleatoriamente colocados, e iniciou-se o controle químico e mecânico do biofilme bacteriano; após o período de osseointegração (90 dias) foram colocados os conectores, e após 45 dias da colocação dos conectores, iniciou-se a indução da peri-implantite por meio de ligaduras de fio de algodão (suspensão do controle do biofilme bacteriano), e os primeiros exames clínicos (profundidade de sondagem, sangramento à sondagem, índices de placa e sangramento, e mobilidade) e radiográficos (perda óssea) foram realizados. Esses parâmetros foram novamente avaliados após 20, 40 e 60 dias, quando da troca das lidaguras. A análise dos resultados não demonstrou diferença significante entre as superfícies, em nenhum dos parâmetros analisados, com exceção da mobilidade (avaliada pelo PeriotestÒ) e perda óssea, que foram menores nos implantes TPS. Concluiu-se que as superfícies apresentam comportamento semelhante durante a indução da peri-implantite, com exceção no parâmetros mobilidade e perda óssea, que apresentaram os implantes TPS com comportamento superior. / Abstract: The reactions of four different implant surfaces were evaluated in regard to the development and progression of peri-implantitis: titanium commercially pure (Ticp), titanium plasma spray (TPS) hidroxiapatite coated (HA) and acid attached surfaces (Ost). Six dogs had their premolars extracted. After 90 days, the implants were ramdonly placed and the dogs receive soft diet, chemical and mechanical plaque control; after the osseointegration period (90 days), the healing abutments were placed. After the healing period (45 days), the plaque control was suspended, and cotton ligatures were installed when the first clinical (probing depth, bleeding on probing, plaque index, bleeding index, and mobility) and radiographic (bone loss) exams were taken. These parameters were re-exanimate after 20, 40 and 60 days, when the ligatures were changed. The results did not show significant differences between the surfaces in any parameter observed except for the mobility (evaluated with PeriotestÒ), and bone loss. These two parameters had the TPS surface with the lower rates. It was conclude that the surfaces show similar behavior during the induction of peri-implantitis, except for the mobility and bone loss parameters witch the TPS implants had better behavior. / Orientador: Ricardo Samih Georges Abi Rached / Coorientador: Elcio Marcantonio Junior / Banca: Rosemary Adriana Chiérice Marcantonio / Banca: Luiz Antonio Pugliesi Alves de Lima / Mestre