Submitted by NATAN ROBERTO DE BARROS null (natan501@hotmail.com) on 2016-03-17T22:54:17Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO FINAL - NATAN BARROS.pdf: 2287500 bytes, checksum: 5687ecdf1e7aabf2b962b2fed752c410 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-21T18:43:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 barros_nr_me_araiq.pdf: 2287500 bytes, checksum: 5687ecdf1e7aabf2b962b2fed752c410 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-21T18:43:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 barros_nr_me_araiq.pdf: 2287500 bytes, checksum: 5687ecdf1e7aabf2b962b2fed752c410 (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O látex extraído da seringueira Hevea brasiliensis têm mostrado promissores resultados em aplicações biomédicas, onde membranas produzidas deste material têm sido utilizadas como próteses e enxertos médicos devido às suas características de biocompatibilidade e estímulo natural à angiogênese. O objetivo desse trabalho consiste na incorporação de peptídeos em membranas de látex natural e no estudo de suas liberações. Esperamos com os resultados, viabilizar o uso do látex natural como sistema de liberação sustentada de peptídeos e/ou proteínas. A taxa de liberação dos peptídeos foi monitorada e quantificada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) em modo analítico. A incorporação do peptídeo às membranas de látex acompanhou diferentes caracterizações, dentre elas: Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) que identificou a estabilidade dos peptídeos após incorporação ao látex natural pela preservação de bandas características para os peptídeos, dentre elas, as bandas 1643 – 1638 cm-1 deformação NH de aminas e C=O de amidas; 1524 - 1514 cm-1 deformação C=C de aromáticos; e 542 – 498 cm-1 deformação S-S, Capacidade de absorção de fluídos, Perda de massa em soluções aquosas, CLAE e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Durante os ensaios de liberação dos peptídeos pelas membranas de látex natural, observou-se a instabilidade dos peptídeos em solução, com degradação total em períodos que variaram de 48 a 120 horas nos valores de pH 7,4; 12,0; e água destilada (pH 5,6 – 6,4). Entretanto, para a solução de tampão acetato pH 4,0 não houve instabilidade dos peptídeos em solução. Desta forma, estes resultados sugerem a possível interferência causada por proteases alcalinas presentes no látex natural. Adicionalmente, com o propósito de eliminar das membranas o agente causador da degradação dos peptídeos, foram confeccionadas novas membranas submetidas ao tratamento de lavagem, e posteriormente os peptídeos foram adsorvidos às membranas. Durante os ensaios de liberação foi possível observar a liberação e a estabilidade dos peptídeos com liberação de 60% em 96 horas para o peptídeo desmopressina; 90% em 24 horas para somatostatina; 45% em 8 horas para ocitocina; e 80% em 24 horas para octreotida. A partir destes resultados podemos afirmar que o látex natural pode ser utilizado como matriz sólida na liberação tópica de peptídeos, no entanto, se faz necessária maior investigação sobre as enzimas proteolíticas presentes no látex natural extraído da seringueira Hevea brasiliensis. / The latex extracted from Hevea brasiliensis rubber tree have shown promising results in biomedical applications, where membranes produced from this material have been used as medical implants and grafts, due to its biocompatibility and natural stimulation of angiogenesis. The aim of this work was to incorporate peptides into natural latex membranes and the study of its release. We look forward to the results, enabling the use of natural latex as Controlled Release System of peptides and/or proteins. The rate of peptide release were monitored and quantified by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) in an analytical way. The peptides incorporation into latex membranes followed different characterizations, such as: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) which identified the stability of peptides after incorporation into the natural latex by the preservation of characteristic bands for peptides, among them, 1643 - 1638 cm-1 NH strain of amines and amides C=O; 1524 - 1514 cm-1 strain C=C aromatic; and 542 - 498 cm-1 strain S-S, fluid absorption capacity, the loss in weight in aqueous solutions, HPLC and Scanning Electron Microscopy (SEM). During the release tests of peptides by the natural latex membranes, it was observed instability of the peptides in solution, with total extinction in periods that ranged between 48 and 120 hours in pH 7.4; 12.0; and distilled water (pH 5.6 - 6.4). However, for acetate buffer solution (pH 4.0) was not observed instability of peptides. Therefore, these results suggest that there are possible interferences caused by alkaline proteases present in the natural latex. Additionally, in order to remove the causative agent of degradation, were prepared new membranes subjected to washing treatment, and the peptides posteriorly adsorbed on the membranes. During the release tests, it was possible to observe the release and stability of peptides with 60% released at 96 hours for the peptide desmopressin; 90% in 24 hours for somatostatin; 45% in 8 hours for oxytocin; and 80% at 24 hours for octreotide. From these results we can say that the natural latex can be used as solid matrix in the topical & transdermal delivery of peptides, however, it is necessary further research into the proteolytic enzymes present in the natural latex extracted from the rubber tree Hevea brasiliensis.

Orientador: Gustavo Franco Barbosa / Resumo: O desempenho de tecidos e órgãos de todo organismo vivo, fica naturalmente comprometido com o passar dos anos, e se faz necessário intervenções médicas para eventuais reconstituições ou reparações de tecidos acometidos e danificados por doenças ou lesões. Neste contexto, a Engenharia Tecidual tem trabalhado de maneira interdisciplinar nos campos das Engenharias, Biologia e Medicina, e tem trazido grandes evoluções e opções aos já difundidos transplantes e enxertos ósseos. Nesse âmbito, impulsionado pelas recentes aplicações da tecnologia da manufatura aditiva, novos polímeros termoplásticos biodegradáveis têm sido utilizados com sucesso. Dessa forma, este trabalho de pesquisa tem como propósito principal desenvolver scaffolds 3D mimetizando o osso trabecular, aliando as propriedades de biocompatibilidade e biodegradabilidade do já difundido e certificado PLA (ácido polilático). Assim, os scaffolds 3D de PLA em sua versão comercial, são recobertos com látex natural extraído da Hevea brasiliensis por meio da técnica dip-coating, afim de otimizar a biocompatibilidade, promovendo condições para a angiogênese e proporcionando condições para a migração, diferenciação e proliferação de tecido ósseo, características estas que foram detectadas em estudos recentes deste material com resultados promissores. Com auxílio de softwares CAD, foi possível desenvolver geometrias com interconectividade estruturada, seguidos de definição de parâmetros de processamento e fabricação utilizando a t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

O objetivo principal deste trabalho consiste na incorporação de substâncias de interesse biológico (fármacos) em filmes de látex natural (NRL). Assim, estudou-se a liberação destes, visando no futuro usar estes filmes como membrana oclusiva e como sistema de liberação controlada (SLC) de substâncias para aplicações odontológicas e ortopédicas, que envolvem a cicatrização óssea guiada. Estudamos o comportamento do SLC utilizando albumina de soro bovina (BSA) como modelo de proteína e o metronidazol (MTZ) como modelo de antibiótico. Diferentes tratamentos térmicos foram aplicados durante a confecção dos filmes a fim de gerar diferentes porosidades e com isso estudar-se a taxa de liberação destes fármacos. A taxa de liberação dos fármacos foi monitorada e quantificada utilizando o método de Lowry e o método UVVIS. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e a Microscopia de Força Atômica (AFM) determinaram a morfologia do SLC. Em outro parte deste trabalho desenvolvemos um sistema para liberação do óxido nítrico (NO) agregando-se o complexo (FeDETC) ao NRL, pois esta substância atua como spin trapp para este radical. A taxa de liberação do NO pelo sistema NRL-FeDETC-NO foi caracterizada pela Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). A escolha destas substâncias para este estudo deve-se pelo fato que auxiliam no processo de regeneração óssea (MTZ e NO). Entretanto, a BSA foi utilizada porque possui peso molecular da mesma magnitude e é mais barata que as proteínas morfogenéticas ósseas (BMP). As BMP´s são excelentes estimuladores do crescimento ósseo. / In this work, we have tested Natural Rubber Latex (NRL) as an occlusive membrane for GBR with promising results. One possible way to accelerate bone regeneration would be to incorporate proteins bone morphogenetic protein (BMPs) in NRL. BMPs have strong bone-inductive activity. However since bone healing takes place in weeks to months, it is important that BMPs are released in these time scales. Instead of using BMPs, in our study we used BSA that has similar molecular weight however is less expensive. Moreover, we also employed the metronidazole (MTZ) and nitric oxide (NO) as drug delivery model. MTZ is a used antibiotic for treatment of infections in the skin, fabrics and bones. Initially, we study the BSA delivery system behavior and MTZ delivery system using different thermal treatments during the membranes polymerization. The thermal treatments control the size of the pores of the SLC and release rate of the BSA and MTZ. These membranes were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), as well as the Lowry Method to measure the BSA release. Finally, we propose a NO delivery system made of a spin trap (iron(II)-diethyldithiocarbamate complex, FeDETC) encapsulated in a NRL matrix. NO is an early mediator of the increase in bone formation. NO delivery system presents high stability by Electron Paramagnetic Resonance. The results indicate that natural rubber latex could be used in the future as an active membrane for accelerated bone healing.

O objetivo principal deste trabalho consiste na incorporação de substâncias de interesse biológico (fármacos) em filmes de látex natural (NRL). Assim, estudou-se a liberação destes, visando no futuro usar estes filmes como membrana oclusiva e como sistema de liberação controlada (SLC) de substâncias para aplicações odontológicas e ortopédicas, que envolvem a cicatrização óssea guiada. Estudamos o comportamento do SLC utilizando albumina de soro bovina (BSA) como modelo de proteína e o metronidazol (MTZ) como modelo de antibiótico. Diferentes tratamentos térmicos foram aplicados durante a confecção dos filmes a fim de gerar diferentes porosidades e com isso estudar-se a taxa de liberação destes fármacos. A taxa de liberação dos fármacos foi monitorada e quantificada utilizando o método de Lowry e o método UVVIS. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e a Microscopia de Força Atômica (AFM) determinaram a morfologia do SLC. Em outro parte deste trabalho desenvolvemos um sistema para liberação do óxido nítrico (NO) agregando-se o complexo (FeDETC) ao NRL, pois esta substância atua como spin trapp para este radical. A taxa de liberação do NO pelo sistema NRL-FeDETC-NO foi caracterizada pela Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR). A escolha destas substâncias para este estudo deve-se pelo fato que auxiliam no processo de regeneração óssea (MTZ e NO). Entretanto, a BSA foi utilizada porque possui peso molecular da mesma magnitude e é mais barata que as proteínas morfogenéticas ósseas (BMP). As BMP´s são excelentes estimuladores do crescimento ósseo. / In this work, we have tested Natural Rubber Latex (NRL) as an occlusive membrane for GBR with promising results. One possible way to accelerate bone regeneration would be to incorporate proteins bone morphogenetic protein (BMPs) in NRL. BMPs have strong bone-inductive activity. However since bone healing takes place in weeks to months, it is important that BMPs are released in these time scales. Instead of using BMPs, in our study we used BSA that has similar molecular weight however is less expensive. Moreover, we also employed the metronidazole (MTZ) and nitric oxide (NO) as drug delivery model. MTZ is a used antibiotic for treatment of infections in the skin, fabrics and bones. Initially, we study the BSA delivery system behavior and MTZ delivery system using different thermal treatments during the membranes polymerization. The thermal treatments control the size of the pores of the SLC and release rate of the BSA and MTZ. These membranes were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), as well as the Lowry Method to measure the BSA release. Finally, we propose a NO delivery system made of a spin trap (iron(II)-diethyldithiocarbamate complex, FeDETC) encapsulated in a NRL matrix. NO is an early mediator of the increase in bone formation. NO delivery system presents high stability by Electron Paramagnetic Resonance. The results indicate that natural rubber latex could be used in the future as an active membrane for accelerated bone healing.

Diversas pesquisas têm direcionado esforços na busca de biomateriais que fossem capazes de melhorar a osseointegração e a estabilidade de implantes dentais em regiões anatômicas desfavoráveis. Entretanto, muitas das opções de terapias regenerativas, largamente empregadas em cirurgias orais reconstrutivas, estão associadas à algumas desvantagens clínicas como um grande período de recuperação, alto risco de morbidade, risco de parestesia nos pacientes, além de apresentarem alto custo. Biomateriais obtidos a partir do látex natural extraído da Hevea brasilienses (seringueira) demonstraram apresentar propriedades angiogênicas e significante aumento no reparo ósseo de alvéolos dentais e em defeitos de calota de ratos. Considerando os benefícios da angiogênese no processo de reparação óssea, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteogênica proporcionado pelas proteínas angiogênicas do látex na otimização do processo de osseointegração e na estabilidade de implantes de titânio instalados em defeitos ósseos cicunferenciais. Dez cães foram submetidos às cirurgias de instalação de implantes no centro de defeitos ósseos, após a exodontia dos pré-molares. Os defeitos ósseos em cada animal foram preenchidos com coágulo, osso autógeno, proteínas angiogênicas do látex associada ao gel carreador ou gel carreador (apenas gel de colágeno associado ao ácido hialurônico, sem a presença de implante). Em um dos lados da mandíbula os implantes foram recobertos por membrana não absorvível de e-PTFE sem reforço de titânio, ao passo que no lado contralateral, os implantes foram recobertos apenas pelo retalho mucoperiosteal. Metade dos animais foram sacrificados após 4 semanas e o restante após 12 semanas pós-operatórias. A estabilidade dos implantes foi avaliada através de análise de freqüência de ressonância e a formação óssea foi analisada por meio de histologia, histomorfometria, análise qualitativa e quantitativa de fluorescência. Os resultados numéricos obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e contrastes ortogonais foram realizados para comparações múltiplas. Histologicamente, observou-se para todos os biomateriais, uma formação de osso imaturo e lamelar no tempo de 4 e 12 semanas, respectivamente. Na análise qualitativa de fluorescência, encontrou-se maior atividade óssea no período inicial de avaliação (p≤0,05). A membrana não mostrou efeito significativo no processo de regeneração óssea e não houve diferença estatística entre os diferentes biomateriais testados (p≥0,05). O gel carreador apresentou menor formação óssea quando comparado aos demais materiais, sem considerar o tempo e a presença da membrana (p≤0,05). Houve um aumento significativo da formação óssea, osseointegração e da estabilidade ao longo do tempo para os diferentes biomateriais empregados (p≤0,05), independente da presença da membrana. O grupo das proteínas angiogências do látex mostraram formação óssea similar ao coágulo e ao osso autógeno em 4 e 12 semanas, respectivamente (p≥0,05). Os biomateriais obtiveram significante formação óssea, osseointegração e estabilidade dos implantes ao longo do período de avaliação experimental. Esta pesquisa mostrou que a regeneração óssea guiada não alterou os resultados histométricos, as proteínas angiogênicas do látex promoveram deposição óssea similar ao coágulo e osso autógeno nos defeitos alveolares, observou-se um aumento do processo de ossoeintegração e da estabilidade dos implantes em todos os sítios experimentais, independente do tratamento instituído. / The development of biomaterials that can assist osseointegration and implant stability in dissatisfactory anatomical regions has been the goal of several researches in the past years. Despite the array of regenerative therapies to be used, some clinical disadvantages still persist, such as considerable patient morbidity, extended patient recovery periods, substantial cost, risk of paresthesia and residual defects in the donor site. Natural latex biomaterials from Hevea brasiliensis (rubber tree) have shown promising advantages, such as angiogenic properties, significantly high bone repair in dental alveoli, easy acquisition and handling, biocompatibility, reduced cost, dispensability of donor sites and very little chance of morbidity. Considering the well-known benefits of angiogenesis in the bone healing process, the purpose of this study was to evaluate the osteogenic capacity of angiogenic latex proteins in accelerating osseointegration and implant stability, when placed in circumferential bone defects. Ten male dogs were underwent an implant placement in center of the defects after pre-molar extractions. The circumferential gaps around the implant were filled either with coagulum, particulate autogenous bone graft, latex angiogenic proteins mixed in a gel carrier, or with collagen and hyaluronic acid gel carrier without implants. Circumferential defects were covered with a non-absorbable e-PTFE membrane on one side and left uncovered on the other. Half the animals were sacrificed 4 and 12 weeks after implant placement. Implant stability was evaluated using resonance-frequency analysis and bone formation was analyzed by histological, histometric, qualitative and quantitative bone labeling analysis. Data were analyzed statistically using ANOVA and orthogonal contrasts for multiple comparisons. Immature and lamellar bone were observed at 4 and 12 weeks, respectively. Bone labeling analysis showed more bone activity on early period of healing (p≤0.05). The membrane did not show significant effect on bone regeneration and there was not statistical difference among the different biomaterials, considering the different time evaluation periods (p≥0.05). Gel carrier group showed less bone formation than other filling materials, not considering recovery time and membrane (p≤0.05). Latex angiogenic proteins showed bone regeneration similar to coagulum and bone graft at 4 and 12 weeks, respectively (p≥0.05). There was significant bone formation, osseointegration and implant stability of biomaterials during the entire healing period. This research showed that guided bone regeneration technique did not change the histometric results; latex angiogenic proteins promoted bone deposition similar to coagulum and bone graft on alveolar bone defects; osseointegration process and implant stability occurred in all experimental sites, regardless of the treatment performed.

Diversas pesquisas têm direcionado esforços na busca de biomateriais que fossem capazes de melhorar a osseointegração e a estabilidade de implantes dentais em regiões anatômicas desfavoráveis. Entretanto, muitas das opções de terapias regenerativas, largamente empregadas em cirurgias orais reconstrutivas, estão associadas à algumas desvantagens clínicas como um grande período de recuperação, alto risco de morbidade, risco de parestesia nos pacientes, além de apresentarem alto custo. Biomateriais obtidos a partir do látex natural extraído da Hevea brasilienses (seringueira) demonstraram apresentar propriedades angiogênicas e significante aumento no reparo ósseo de alvéolos dentais e em defeitos de calota de ratos. Considerando os benefícios da angiogênese no processo de reparação óssea, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteogênica proporcionado pelas proteínas angiogênicas do látex na otimização do processo de osseointegração e na estabilidade de implantes de titânio instalados em defeitos ósseos cicunferenciais. Dez cães foram submetidos às cirurgias de instalação de implantes no centro de defeitos ósseos, após a exodontia dos pré-molares. Os defeitos ósseos em cada animal foram preenchidos com coágulo, osso autógeno, proteínas angiogênicas do látex associada ao gel carreador ou gel carreador (apenas gel de colágeno associado ao ácido hialurônico, sem a presença de implante). Em um dos lados da mandíbula os implantes foram recobertos por membrana não absorvível de e-PTFE sem reforço de titânio, ao passo que no lado contralateral, os implantes foram recobertos apenas pelo retalho mucoperiosteal. Metade dos animais foram sacrificados após 4 semanas e o restante após 12 semanas pós-operatórias. A estabilidade dos implantes foi avaliada através de análise de freqüência de ressonância e a formação óssea foi analisada por meio de histologia, histomorfometria, análise qualitativa e quantitativa de fluorescência. Os resultados numéricos obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e contrastes ortogonais foram realizados para comparações múltiplas. Histologicamente, observou-se para todos os biomateriais, uma formação de osso imaturo e lamelar no tempo de 4 e 12 semanas, respectivamente. Na análise qualitativa de fluorescência, encontrou-se maior atividade óssea no período inicial de avaliação (p≤0,05). A membrana não mostrou efeito significativo no processo de regeneração óssea e não houve diferença estatística entre os diferentes biomateriais testados (p≥0,05). O gel carreador apresentou menor formação óssea quando comparado aos demais materiais, sem considerar o tempo e a presença da membrana (p≤0,05). Houve um aumento significativo da formação óssea, osseointegração e da estabilidade ao longo do tempo para os diferentes biomateriais empregados (p≤0,05), independente da presença da membrana. O grupo das proteínas angiogências do látex mostraram formação óssea similar ao coágulo e ao osso autógeno em 4 e 12 semanas, respectivamente (p≥0,05). Os biomateriais obtiveram significante formação óssea, osseointegração e estabilidade dos implantes ao longo do período de avaliação experimental. Esta pesquisa mostrou que a regeneração óssea guiada não alterou os resultados histométricos, as proteínas angiogênicas do látex promoveram deposição óssea similar ao coágulo e osso autógeno nos defeitos alveolares, observou-se um aumento do processo de ossoeintegração e da estabilidade dos implantes em todos os sítios experimentais, independente do tratamento instituído. / The development of biomaterials that can assist osseointegration and implant stability in dissatisfactory anatomical regions has been the goal of several researches in the past years. Despite the array of regenerative therapies to be used, some clinical disadvantages still persist, such as considerable patient morbidity, extended patient recovery periods, substantial cost, risk of paresthesia and residual defects in the donor site. Natural latex biomaterials from Hevea brasiliensis (rubber tree) have shown promising advantages, such as angiogenic properties, significantly high bone repair in dental alveoli, easy acquisition and handling, biocompatibility, reduced cost, dispensability of donor sites and very little chance of morbidity. Considering the well-known benefits of angiogenesis in the bone healing process, the purpose of this study was to evaluate the osteogenic capacity of angiogenic latex proteins in accelerating osseointegration and implant stability, when placed in circumferential bone defects. Ten male dogs were underwent an implant placement in center of the defects after pre-molar extractions. The circumferential gaps around the implant were filled either with coagulum, particulate autogenous bone graft, latex angiogenic proteins mixed in a gel carrier, or with collagen and hyaluronic acid gel carrier without implants. Circumferential defects were covered with a non-absorbable e-PTFE membrane on one side and left uncovered on the other. Half the animals were sacrificed 4 and 12 weeks after implant placement. Implant stability was evaluated using resonance-frequency analysis and bone formation was analyzed by histological, histometric, qualitative and quantitative bone labeling analysis. Data were analyzed statistically using ANOVA and orthogonal contrasts for multiple comparisons. Immature and lamellar bone were observed at 4 and 12 weeks, respectively. Bone labeling analysis showed more bone activity on early period of healing (p≤0.05). The membrane did not show significant effect on bone regeneration and there was not statistical difference among the different biomaterials, considering the different time evaluation periods (p≥0.05). Gel carrier group showed less bone formation than other filling materials, not considering recovery time and membrane (p≤0.05). Latex angiogenic proteins showed bone regeneration similar to coagulum and bone graft at 4 and 12 weeks, respectively (p≥0.05). There was significant bone formation, osseointegration and implant stability of biomaterials during the entire healing period. This research showed that guided bone regeneration technique did not change the histometric results; latex angiogenic proteins promoted bone deposition similar to coagulum and bone graft on alveolar bone defects; osseointegration process and implant stability occurred in all experimental sites, regardless of the treatment performed.