Novos biomateriais para obturação do sistema de canais radiculares têm sido introduzidos no mercado ao longo dos últimos anos com o objetivo de melhorar o selamento desse sistema, bem como estimular o seu reparo, em uma tentativa de proporcionar melhores propriedades físico-químicas e bioatividade. O objetivo do presente estudo in vitro foi desenvolver e caracterizar cimentos endodônticos resinosos à base de metacrilato contendo três diferentes fosfatos de cálcio: α-fosfato tricálcio, fosfato octacálcico e hidroxiapatita nanoestruturada. Os cimentos foram formulados a partir da obtençao de uma resina base utilizando-se 70% de uretano dimetilmetacrilato (UDMA), 15% de glicerol 1,3 dimetilmetacrilato (GDMA) e 15% de etoxilado bisfenol A glicol dimetacrilato (BISEMA 6), em peso. Para produzir um cimento de cura dual, foram adicionados 0,5% mol de canforoquinona (CQ), 1% mol de di-hidroxietil p- toluidina (DHEPT), 1% mol de peróxido de benzoila (BP) e 1% mol de etil 4- dimethilaminobenzoato (EDAB). Para conferir radiopacidade aos cimentos, foram adicionados 40% de trifluoreto de itérbio (YbF3), em peso, previamente silanizado. À resina base, adicionou-se, em peso, 10% de α-fosfato tricálcico (α- TCP), fosfato octacálcico (OCP) ou hidroxiapatita (HAp), constituindo-se 3 grupos experimentais, havendo ainda um grupo ao qual não foram adicionados os fosfatos de cálcio, sendo este o grupo controle e um grupo composto pelo ccimento comercial AH Plus. Os cimentos endodônticos formados foram avaliados pelos testes de grau de conversão, radiopacidade, escoamento, espessura de filme, deposição de apatita, presença de íons cálcio em solução que simula os fluidos corporais “simulated body fluid (SBF) através de espectrometria de absorção atômica, pH, caracterização da interface cimento/dentina quanto à penetração dos cimentos nos túbulos dentinários e resistência de união. Todos grupos apresentaram radiopacidade, escoamento e espessura de filme de acordo com a ISO 6876. O grau de conversão de todos os cimentos aumentou ao longo de um período de 14 dias. Os cimentos apresentaram deposição mineral na ordem de GHAp>Gα-TCP>GOCP, com excessão dos grupos GControl e GAHPlus. Após 28 dias de imersão em SBF, todos os cimentos testados apresentaram maiores valores de resistência ao deslocamento comparados aos valores iniciais. Este estudo mostrou que cimentos endodônticos experimentais à base de metacrilato com adição de hidroxiapatita, α-fosfato tricálcico e fosfato octacálcico apresentaram deposição mineral após imersão em SBF sugerindo a bioatividade destes materiais. Os fosfatos de cálcio testados apresentaram propriedades físico-químicas adequadas. / New biomaterials for filling the root canal system have been introduced to the market over the past few years in order to improve the sealing of the system and stimulate its repair, in an attempt to provide better physicochemical properties and bioactivity. The aim of this in vitro study was to develop and characterize methacrilate-based sealers containing three different calcium phosphates: tricalcium phosphate, octacalcium phosphate and nanostructured hydroxyapatite. Cements were formulated from obtaining a base resin using 70% of dimetilmetacrilato urethane (UDMA), 15% glycerol 1.3 dimetilmetacrilato (GDMA) and 15% ethoxylated bisphenol A glycol dimethacrylate (BISEMA 6), weight. To produce a dual cure cement, were added 0.5 mol% camphorquinone (CQ), 1 mol% dihydroxyethyl p-toluidine (DHEPT), 1 mol% of benzoyl peroxide (BP) and 1 mol% ethyl 4- dimethilaminobenzoato (EDAB). To impart radiopacity to the sealers, were added 40% ytterbium trifluoride (YbF3) by weight silanized previously. In the base resin, is added by weight 10% of α-tricalcium phosphate (TCP α-), octacalcium phosphate (OCP) or hydroxyapatite (HAp), constituting 3 experimental groups, there is still a group that were not added calcium phosphate, which is the control group and a group composed of the commercial sealer AH Plus. Experimental sealers were evaluated by the degree of conversion testing, radiopacity, flow, film thickness, deposition of apatite, the presence of calcium ions in simulated body fluid solution (SBF) by atomic absorption spectrometry, pH, characterization of the interface cement/dentin and the penetration the cement in the dentinal tubules, and bond strength. All groups exhibited radiopacity, flow and film thickness in accordance with ISO 6876. The degree of conversion of all sealers increased over a period of 14 days. The sealers showed mineral deposition in order GHAp>Gα-TCP>GOCP, except for GControl and GAHPlus groups. After 28 days of immersion in SBF, all tested sealers presented greater values for resistance to dislodgement from root dentin. This study showed that experimental methacrylate-based root canal sealers with hydroxyapatite, α-tricalcium phosphate and octacalcium phosphate addition demonstrated mineral deposition after immersion in SBF, suggesting the bioactivity of these materials. All calcium phosphates tested presented suitable physicochemical properties.

O objetivo do trabalho foi avaliar a biocompatibilidade em tecido conjuntivo de ratos do NeoMTA Plus (NMP) e comparar com o Agregado Trióxido Mineral (MTA) e Biodentine (BD). Foram utilizados 18 ratos divididos em 3 grupos (n=6) para cada período experimental (7, 30 e 90 dias). Tubos de polietileno contendo os materiais, tendo como controle o tubo vazio foram implantados. Decorridos os períodos experimentais e após processamento histológico, observou-se as características do componente celular inflamatório, da condensação fibrosa e da formação de abscesso. A análise estatística entre os grupos foi realizada através do teste de Friedman, complementado pelo teste de Dunn. As comparações entre os períodos experimentais foram realizadas através do teste de Kruskall-Wallis complementado pelo teste de Dunn (P≤0,05%). Não houve diferença estatística significante quando se avaliou os diferentes materiais no mesmo período experimental para todos os eventos inflamatórios (P>0,05). Em relação à presença de infiltrado inflamatório, foi encontrada diferença significante entre os períodos experimentais de 7 e 90 dias nos grupos NeoMTA Plus, Biodentine e controle, havendo diminuição da inflamação. Foi encontrada predominância de infiltrado linfoplasmocitário em todos materiais no período de 7 dias, havendo diminuição significante desse componente no período de 90 dias. O NeoMTA Plus e o grupo controle apresentaram diminuição de linfócitos e plasmócitos entre os períodos de 30 e 90 dias (P≤0,05). Apenas o Biodentine, aos 7 dias, apresentou escore 2 (leve) de neutrófilo com diminuição do primeiro período para os períodos de 30 e 90 dias (P≤0,05). Com exceção do MTA, houve diminuição do macrófago ao longo do tempo, porém, foi encontrado diferença estatística nos grupos NeoMTA Plus e controle entre os períodos de 7 e 90 dias (P≤0,05). No que diz respeito à presença de célula gigante, não foi constatada diferença entre os períodos em nenhum dos materiais testados (P>0,05). Houve ausência desse componente para os grupos NeoMTA plus e controle, e escore leve para o Biodentine e MTA. Foi encontrada presença de condensação fibrosa e evolução no espessamento estatisticamente significante entre os períodos 7 e 90 dias em todos materiais (P≤0,05). Considerando este resultados, os materiais testados no estudo podem ser considerados biocompatíveis. / The objective of this study was to evaluate the biocompatibility in connective tissue of rats of NeoMTA Plus (NMP) and to compare it to Mineral Trioxide Aggregate (MTA) and Biodentine (BD). Eighteen rats were divided into three groups (n = 6) for each experimental period (7, 30 and 90 days). Polyethylene tubes containing the materials and empty tubes (control) were implanted. After the experimental periods and histological processing, observations were made of the cellular inflammatory component, the fibrous condensation, and the abscess formation. Statistical analysis among groups was performed using the Friedman and Dunn test. The comparisons among experimental periods were performed using the Kruskall-Wallis and Dunn test (P≤0.05%). There was no statistically significant difference when the different materials were evaluated in the same experimental period for all inflammatory events (P> 0.05). In relation to the presence of inflammatory infiltrate, a significant difference was found among 7 and 90 days to NeoMTA Plus, Biodentine and control groups, with a decrease in inflammation. It was found predominance of lymphoplasmacytic infiltrate in all materials in the period of 7 days, with a significant decrease of this component in 90 days. NeoMTA Plus and control group showed decreased lymphocytes and plasmocytes among 30 and 90 days (P≤0.05). Only Biodentine, at 7 days, presented score 2 (light) to neutrophil with a decrease in the first period for the periods of 30 and 90 days (P≤0.05). With the exception of MTA, there was a decrease in macrophage over time, but a statistical difference was found in the NeoMTA Plus and control groups among 7 and 90 days (P≤0.05). Regarding the presence of giant cells, no difference was found among the periods in any of the tested materials (P> 0.05). There was absence of this component for NeoMTA plus and control groups, and light score for Biodentine and MTA. It was found fibrous condensation and evolution in thickening among 7 and 90 days in all materials (P≤0.05). Considering these results, the materials tested in the study can be considered biocompatible.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331910.pdf: 9255216 bytes, checksum: c096660b6a5ea99355187178c0a800b1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta tese apresenta uma série de investigações e resultados na interface entre ciência dos materiais, ciência da computação e biologia, em que, primeiramente, interações nanopartícula-célula foram estudadas utilizando simulações de dinâmica molecular, buscando compreender aspectos fisico-químicos da interface existente entre nanomateriais e células. A partir destes estudos, logo ficou evidente que novos métodos para estudar estas interações, assim como interações biomaterial-célula, seriam necessários. Neste sentido, uma abordagem baseada em biologia de sistemas (CellNet) foi utilizada para elucidar mudanças globais em programas de expressão de genes em células interagindo com nanopartículas ou cultivadas em culturas de células organóides. Estes métodos foram primeiramente desenvolvidos e validados para área de células-tronco, especificamente para experimentos de engenharia de identidade celular, tais como reprogramação de células somáticas para um estado de pluripotência induzida, diferenciação dirigida de células-tronco pluripotentes para tipos de células específicos (cardiomiócitos) e conversão direta entre células somáticas (fibroblastos para cardiomiócitos). Aplicação de CellNet para interações nanopartícula-célula indicou que mudanças transcricionais significativas podem ocorrer, tal como quantificado pelo estabelecimento de redes reguladoras de genes (GRN) em células do sistema imune incubadas com nanopartículas de ouro, funcionalizadas com oligonucleotídeos. Além disso, respostas inflamatórias podem estar associadas a estas interações, uma vez que genes regulando vias de sinalização mediadas por interferon são super expressos. Análise de queratinócitos humanos em plataformas de cultura celular organóides mostrou o estabelecimento completo da GRN da pele e que existem diferenças significativas no transcriptoma de células cultivadas em plataformas bidimensionais e tridimensionais. Nanopartículas ativáveis por processos de remodelagem da matriz extracelular foram desenvolvidas e caracterizadas, onde se verificou que a ativação por proteases específicas tais como MMP9/2 e uPA é possível, juntamente com a aparente inibição da atividade da enzima catepsina B, sugerindo uma abordagem terapêutica plausível para tumores apresentando padrões de super expressão de MMP9/2 e catepsina B. Os resultados deste trabalho contribuem para o entendimento de interações nanomaterial/biomaterial-célula e o projeto de nanopartículas terapêuticas, assim como melhor entendimento sobre os três principais paradigmas de engenharia celular atualmente amplamente utilizados.<br> / Abstract: This thesis presents investigations and results at the interface between materials science, computer science and biology where nanoparticle-cell interactions were studied using molecular dynamics simulations, aiming at understanding physical-chemical aspects of the interface existing between nanomaterials and cells. From these studies was evident that new methods to study such interactions as well as biomaterial-cell interactions would be required. Thus, an approach based on systems biology (CellNet) was used to elucidate global changes in gene expression programs in cells interacting with nanoparticles or cultured in organoid cell cultures. Firstly, these methods were developed and validated for stem cells, especifically to the engineering of cell identity such as reprogramming of somatic cells to pluripotency, directed differentiation of stem cells to specific lineages (such cardiomyocytes) and direct conversion between somatic cells (fibroblastos to cardiomyocytes). CellNet application to nanoparticle-cell interactions showed that significant transcriptional changes may occur as quantified by the establishment of Gene Regulatory Networks (GRNs) in immune system cells incubated with gold nanoparticles functionalized with oligonucleotides. In addition, inflammatory responses might be associated as suggested by the upregulation of genes regulating interferon-mediated signaling pathways. Analysis of human keratinocytes in organoid cell culture indicated the full establishment of the skin GRN and that there are major differences between cells cultured in bidimensional and tridimensional platforms at the transcriptome level. Nanoparticles activated by extracellular matrix remodelling processes were developed and characterized, where it was demonstrated that activation by specific proteases such as MMP9 and MMP2 is possible as well as an unclear effect on the inhibitionof Cathepsin B by nanoparticles, suggesting a therapeutic strategy for cancers showing upregulation of MMP9, MMP2 and cathepsin B. The results presented contribute to a better understanding of nanoparticle/biomaterialcell interactions, the design of therapeutic nanomaterials as well as a better understanding regarding the three major cell engineering paradigms widely used.

A compreensão dos fenômenos de reparo ósseo representa parte fundamental da odontologia e da cirurgia bucomaxilofacial. Objetivo: O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da estimulação de campo magnético sepultado sobre o reparo ósseo em calvária de ratos após reconstrução com enxerto ósseo autógeno, implante de hidroxiapatita granulada sintética ou enxerto alógeno de cartilagem, comparados entre si e aos controles sem estimulação magnética. Materiais e métodos: foram utilizados 95 ratos Wistar machos, divididos em grupos constituidos por 5 animais. Foram realizados defeitos ósseos críticos na calvária dos animais, sendo os mesmos imediatamente reconstruídos, isoladamente com, enxerto ósseo autógeno, hidroxiapatita granulada sintética e enxerto alógeno de cartilagem, sob influência ou não de campos magnéticos sepultados. Foram realizadas avaliações aos 15, 30 e 60 dias pós-operatórios. Apenas um grupo não sofreu intervenção cirúrgica (Naive), para fornecer os dados para obtenção da atividade fisiológica das enzimas fosfatase alcalina e fosfatase ácida. Em todos os tempos experimentais foi realizada a quantificação da neoformação óssea por meio da histomorfometria. A avaliação da intensidade de expressão da proteína osteopontina, foi obtida somente aos 60 dias Resultados: a avaliação histomorfométrica evidenciou interação significativa entre grupos e tempos com p=0,008. Aos 60 dias, nos animais que receberam reconstrução com osso autógeno o grupo sob influência do campo magnético apresentou percentual de preenchimento ósseo superior ao grupo sem influência do estímulo magnético. A mensuração da atividade das enzimas fosfatase alcalina e fosfatase ácida evidenciou interação significativa entre grupos e tempos com p=0,02 e p=0,005 respectivamente. Aos 60 dias, todos os grupos apresentaram atividade de ambas enzimas significativamente inferior ao grupo Naive. A análise imunoistoquímica realizada não evidenciou diferença significativa na expressão da enzima osteopontina com a metodologia empregada. Conclusão: o presente trabalho contribuiu para o entendimento da influência do campo magnético sepultado sobre o reparo ósseo em crânio de rato. A partir dos resultados encontrados, novas metodologias podem ser propostas para complementar os resultados obtidos e fortalecer a presente linha de pesquisa. / Objective: the comprehension of the phenomenon of bone repair represents a fundamental part of dentistry and of oral and maxillofacial surgery. The present work has as its objective, to evaluate the influence of a stimulated magnetic field implanted on the calvarial bone of rats after its reconstruction with autogeneous bone graft, synthetic hydroxyapatite crystals or with the insertion of allogeneic cartilage, in comparison to no magnetic stimulation. Materials e methods: 95 Wistar male rats were used, divided into groups with 5 animals in each. The autogeneous bone graft, the synthetic hydroxyapatite crystals and the insertion of allogeneic cartilage were each used separately in the performed interventions of reconstruction with or without the influence of implanted magnetic fields. Evaluations were performed in 15, 30 and 60 days after surgery. Only one group did not suffer surgical intervention (Naïve); this group provided data for the physiological activity of the alkaline and acid phosphatase enzymes. Also, quantification of bone neoformation was obtained through histomorphometry in all experimental time periods, and evaluation of the osteopontin protein expression of intensity in 60 days. Results: the histomorphometry 60-day evaluation, showed evidence of a significant interaction between the groups and the time of p=0,008 on the animals that received reconstruction with autogeneous bone. The group that was influenced by the magnetic field presented a percent of bone reconstruction superior to that of the group which did not receive magnetic stimulation. In 60 days, activity mensuration of the alkaline and acid phosphatase enzymes, showed evidence of significant interaction between the groups and the times of p=0,02 and p=0,005, respectively. In all groups, activity of both enzymes was present and significantly inferior to the Naive group. The immunohistochemistry analysis performed did not show evidence of any significant difference in the oseopontin enzyme expression with the applied methodology. Conclusion: this work contributed to the understanding of the influence that an implanted magnetic field has on bone reconstruction. From the results found, new methodologies can be proposed as a complementary to obtained results and can strengthen the present line of research.

Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades biológicas de cimentos experimentais a base de resina metacrilato contendo α-tricálcio fosfato (α-TCP) ou hidroxiapatita nanoparticulada (HAp) in vitro e in vivo. Para isto, os cimentos experimentais foram avaliados e comparados com AH Plus (AHP). Na etapa in vitro, os materiais foram mantidos em contato com meio de cultura por 24 horas, coletados e avaliados na concentração de 10%. Células-tronco da papila apical humana (SCAPs) foram submetidas aos ensaios de viabilidade brometo de 3-(4,5-dimetiltiazólio)-2,5-difenil tetrazólio (MTT) e sulfurodamina B (SRB) no período de 24 horas; e a bioatividade foi avaliada pela atividade da enzima fosfatase alcalina (ALP) e deposição de nódulos mineralizados pelo corante vermelho de Alizarina (AR), nos períodos de 1, 5, 10 e 15 dias. Na etapa in vivo, os materiais foram inseridos em tubos de polietileno e colocados no tecido subcutâneo de ratos para avaliação da reação inflamatória, sendo utilizado um tubo vazio como controle e avaliados os períodos de 7, 30 e 90 dias; para avaliação da deposição óssea, os cimentos α-TCP e AHP foram inseridos em cavidades confeccionadas no fêmur de ratos, sendo utilizada uma cavidade vazia como controle e avaliados os períodos de 30 e 90 dias. Para o ensaio de viabilidade e ensaios in vivo, foram utilizados os testes de Kruskal-Wallis e post hoc de Dunn; para avaliação da bioatividade in vitro foram utilizados os testes ANOVA e post hoc de Tukey (P < 0.05). HAp e AHP não apresentaram diferenças estatísticas entre si em ambos os ensaios de citotoxicidade (P> 0,05) e o α-TCP apresentou menor resultado de viabilidade no teste MTT, sendo estatisticamente diferente dos outros (P <0,05). Os ensaios de bioatividade demonstraram aumento na atividade da ALP em todos os grupos (P < 0.05). Observou-se semelhança entre os grupos no primeiro período (P > 0.05), AHP apresentou menores valores em 5 dias (P < 0.05), α-TCP apresentou os maiores valores em 10 dias (P < 0.05), e em 15 dias este cimento foi superior ao AHP (P < 0.05). AR mostrou aumento na quantidade de depósitos mineralizados após 5 dias (P < 0.05). Não houve diferença entre os grupos em 1 dia (P > 0.05), α-TCP, HAp e controle foram semelhantes aos 5 dias (P > 0.05), e em 10 e 15 dias, α-TCP apresentou os maiores valores, sendo diferente dos outros cimentos (P > 0.05). Na avaliação da resposta inflamatória in vivo, observou-se diminuição da inflamação e aumento de fibras colágenas em todos os grupos. Em 7 dias, α-TCP e HAp mostraram resultados semelhantes ao controle CT (P>0.05) e diferentes do AHP (P < 0.05), que foi o único grupo a apresentar células-gigantes neste período. Na avaliação da deposição óssea, houve aumento na deposição de 30 para 90 dias nos grupos α-TCP e controle (P < 0.05), e estes grupos apresentaram resultados semelhantes em 90 dias (P > 0.05), diferindo do AHP (P < 0.05). Conclui-se que a associação de fosfatos de cálcio à resina metacrilato apresentou bons resultados de biocompatibilidade e bioatividade in vitro e in vivo, apresentando potencial para serem utilizados como cimentos obturadores na prática clínica. / This study aimed to evaluate the biological properties of experimental sealers containing α-tricalcium phosphate (α-TCP) or nanoparticulate hydroxyapatite (HAp) in a methacrylate resin-base in vitro and in vivo. For this, the experimental sealers were evaluated and compared with AH Plus (AHP). At the in vitro assays, the materials were kept in contact with culture medium for 24 hours, collected and evaluated at concentrations of 100% and 10%. Stem cells from human apical papilla (SCAPs) were submitted to 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and sulfurodamine B (SRB) viability assays for 24 hour; and bioactivity was evaluated by alkaline phosphatase enzyme activity (ALP) and deposition of mineralized nodules by Alizarin Red staining (AR), for 1, 5, 10 and 15 days. At in vivo assays, the materials were inserted in polyethylene tubes and placed in subcutaneous tissue of rats to evaluate the inflammatory reaction, using an empty tube as control and evaluating the periods of 7, 30 and 90 days; to evaluate bone deposition, α-TCP and AHP cements were inserted into cavities made in the femur of rats, using an empty cavity as control and evaluating the periods of 30 and 90 days. For viability and in vivo assays, Kruskal-Wallis and Dunn’s post hoc tests were used; for bioactivity, ANOVA and Tukey's post hoc tests were used (P < 0.05). HAp and AHP did not presented statistical differences from each other in both citotoxicity assays (P > 0.05), and α-TCP presented a lower viability result in MTT assay, being statistically different from the other sealers (P < 0.05). The bioactivity assays showed an increase in ALP activity for all groups (P < 0.05). Similar results were found between the groups at the first period (P > 0.05), AHP had the lowest values at 5 days (P < 0.05), α-TCP presented the highest values at 10 days (P < 0.05), and at 15 days, this sealer’s values were higher than AHP (P < 0.05). AR showed an increase in the amount of mineralized deposits after 5 days for all sealers (P < 0.05). No difference between groups were found at 1 day (P > 0.05), α-TCP, HAp and control were similar at 5 days (P > 0.05), and at 10 and 15 days, α-TCP presented the highest values, being different of the other sealers (P > 0.05). Regarding the evaluation of the inflammatory response in vivo, there was a decrease in inflammation and increase of collagen fibers in all groups. At 7 days, α-TCP and HAp showed similar results to the control (P > 0.05) and different from AHP (P < 0.05), which was the only group to present giant cells in this period. In the evaluation of bone deposition, there was an increase in deposition from 30 to 90 days for α-TCP and control groups (P < 0.05), and these groups presented similar results in 90 days (P > 0.05), differing from the AHP (P < 0.05). It was concluded that the association of calcium phosphates and methacrylate resin showed good biocompatibility and bioactivity results in vitro and in vivo, presenting potential to be used as endodontic sealers in clinical practice.

O objetivo do presente estudo foi sintetizar e caracterizar arcabouços tridimensionais de vidros bioativos contendo nióbio e avaliar a influência destes materiais no comportamento de células pré-osteoblasticas in vitro. A produção dos arcabouços foi realizada pelo método sol-gel a partir da mistura de precursores da matriz e modificadores minerais. Foram produzidos vidros contendo Nióbio (BAG-Nb) e vidros sem adição deste componente (BAG). A adição do nióbio foi feita por meio de NbCl5. Após a formação do sol foram adicionados um surfactante e um catalisador da condensação para que fosse possível produzir um gel poroso que, com o processo de queima deu origem aos arcabouços. A caracterização da estrutura química foi realizada por difração de raio-x (DRX) e espectroscopia Raman. A morfologia dos materiais foi avaliada por microscopia de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada de raios-x (MicroCT). Células pré-osteoblasticas MC3T3-E1 foram cultivadas para avaliação da influência dos materiais na sua proliferação, mineralização e expressão gênica. Para este fim foram utilizados os testes da Sulforonamida B, a coloração por Vermelho de Alizarina e o teste de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), respectivamente. A caracterização do material demonstrou a presença de estruturas cristalinas nos vidros produzidos. O Nióbio foi encontrado no grupo BAG-Nb em sua forma de óxido disperso pela matriz do vidro de acordo com os resultados de DRX e Raman. Quanto à sua estrutura, a porosidade superficial e macroposidade, o tamanho dos poros e a interconectividade entre os poros mostraram-se favoráveis para o crescimento de tecido em ambos os grupos produzidos. O nióbio foi encontrado na estrutura do vidro na sua forma de óxido (Nb2O5). A incorporação de Nb2O5 ao vidro não interferiu na proliferação celular no entanto, os materiais contendo Nb2O5 promoveram maior aumento na mineralização das células pré-osteoblasticas após 7 e 21 dias de cultivo, indicando maior diferenciação celular. Estes resultados demonstram que a incorporação de Nióbio resultou em materiais com composição química e macroestrutura adequadas, induzindo maior e mais rápida taxa de diferenciação celular na cultura de células in vitro. / The aim of this study was to synthesize and characterized sol-gel derived bioactive glasses scaffolds containing Niobium and evaluate its influence in pre-osteoblastic cell behaviour. Sol-gel route was used to produce porous scaffolds by foaming method. Matrix precursors and mineral modifiers were used to produce the sol. Scaffolds were produced in two distinct compositions. One group containing Niobium (BAG-Nb) and one group without this component (BAG) were produced. NbCl5 was used as Nb precursor. After sol mixture a surfactant and catalyst for condensation was added under stirring to produce a porous gel structure. Heating treatment was applied to produce porous scaffolds. Chemical characterization was performed with X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. To evaluate morphology, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Microcomputed thomography (μCT) were used. MC3T3-E1 pre-osteoblastic cells were used in cell culture analysis of cell proliferation, cell mineralization and gene expression. For these analyses, SulphoronamideB, Alizarin S Red and quantitative Polymerase Chain Reraction (qPCR) were used, respectively. Niobium was found scattered in glass matrix in its oxide form (Nb2O5) according to Raman and XRD results. These results showed Nb2O5 did not bond to glass matrix. Scaffolds superficial and macro porosity, pore size and connectivity were found favourable for growth of tissue. Cell proliferation was not influenced by the addition of Nb2O5, however scaffolds containing Nb2O5 induced increased mineralization after 7 and 21 days in preosteoblastic cell cultures. This result indicate increased cell differentiation for glasses containing Nb2O5. The development of bioactive glass scaffolds containing Niobium resulted in material with suitable chemical properties and microstructure with increased and faster mineralization in cellular studies showing potential of Nb2O5 containing bioactive glasses for tissue engineering applications.

A união estrutural entre o tecido ósseo e a superfície do implante é definida como osseointegração. O sucesso deste processo depende tanto de fatores relacionados à característica física do implante, bem como de fatores sistêmicos e biológicos responsáveis pela formação e manutenção do tecido perimplantar. O processo de osseointegração pode ser comprometido por inúmeros fatores de risco: fumo, baixa qualidade e quantidade de tecido ósseo e morbidades sistêmicas, como o diabetes. Contudo, mesmo em condições excelentes, por vezes, não há a formação de tecido ósseo em plenitude ao redor da superfície implantar. A falha na osseointegração pode ocorrer precoce ou tardiamente ocasionando a perda do implante. A fotofuncionalização por irradiação de luz ultravioleta (UV) tem sido reportada recentemente como um método capaz de modificar a superfície do titânio e aumentar sua capacidade osteocondutora. A irradiação com luz ultravioleta (UV) tem sido proposta como método para reverter o processo de envelhecimento do titânio. Contudo a intensidade, tempo de exposição e comprimento de onda que proporcionam os melhores resultados ainda não foram esclarecidos. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da fotocatálise por luz UVC sobre o envelhecimento do titânio e analisar alterações de estrutura e de capacidade biológica in vitro do titânio irradiado em diferentes tempos de exposição. Metodologia: Foi desenvolvida uma câmara para fotofuncionalização de titânio com características distintas das apresentadas no mercado. A amostra foi composta por discos de titânio irradiados em diferentes tempos de exposição à luz ultravioleta (0, 15, 30, 60 minutos). Os discos foram testados quanto à molhabilidade de superfície (ângulo de contato com água), a topografia (microscopia eletrônica de varredura- MEV) e composição química (espectroscopia de fotoelétrons excitados por raio-x – XPS), adesão celular (cultura celular e MEV) e viabilidade por SRB. Resultados: O tratamento por luz UVC promoveu alterações nas características de superfície do titânio, como aumento da molhabilidade e remoção de hidrocarbonetos da superfície após 15 minutos de exposição na câmara desenvolvida. As características biológicas do material também parecem ter sofrido alterações, com melhora na capacidade de adesão e viabilidade. Conclusões: A fotofuncionalização do titânio provou ser eficaz para o tratamento de superfícies envelhecidas neste estudo, com significativas modificações na estrutura química superficial e na capacidade biológica do material. / The structural union between the bone tissue and the implant surface is defined as osseointegration. The success of this process depends both on factors related to the physical characteristics of the implant, as well as the systemic and biological factors responsible for the formation and maintenance of perimplant tissue. The process of osseointegration can be compromised by numerous risk factors: smoking, poor quality and quantity of bone tissue and systemic morbidities, such as diabetes. However, even in excellent conditions, sometimes there is no formation of bone tissue in fullness around the implant surface. Failure to osseointegration may occur early or late leading to implant loss. Photofunctionalisation by ultraviolet (UV) light irradiation has recently been reported as a method capable of modifying the titanium surface and increasing its osteoconductive capacity. Ultraviolet (UV) irradiation has been proposed as a method to reverse the aging process of titanium. However the intensity, time of exposure and wavelength that provide the best results have not yet been clarified. The Aim: of this study was to evaluate the effects of photocatalysis by UVC light on aging of titanium and to analyze changes in structure and in vitro biological capacity of irradiated titanium at different exposure times. Methodology: A titanium photofunctioning chamber has been developed with characteristics different from those presented in the market. The sample was composed of titanium disks irradiated in different times of exposure to ultraviolet light (0, 15, 30, 60 minutes). The discs were tested for surface wettability (water contact angle), topography (SEM-scanning electron microscopy) and chemical composition (x-ray excitation photoelectron spectroscopy), cell adhesion (cell culture and SEM) and viability by SRB. Results: UVC treatment promoted changes in titanium surface characteristics, such as increased wettability and removal of hydrocarbons from the surface after 15 minutes of exposure in the developed chamber. The biological characteristics of the material also appear to have changed, with improved adhesion and viability. Conclusions: Photofunctional titanium has proved to be effective for the treatment of surfaces aged in this study, with significant modifications in the surface chemical structure and biological capacity of the material.

A prática de colecionar material biológico humano na forma de Biorrepositórios (coleção de material biológico humano, coletado e armazenado ao longo da execução de um projeto de pesquisa específico) se tornou essencial para o avanço da pesquisa clínica. Contudo, normativas nacionais e internacionais recomendam a utilização de uma padronização mínima nas diversas práticas que abrangem a manipulação, gerenciamento e armazenamento de tais amostras e suas informações associadas de modo a garantir a qualidade dos resultados das pesquisas, ao mesmo tempo assegurar os padrões éticos e legais, respeitando o princípio da dignidade humana. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar os setores de pesquisa do HU-UFMA (Hospital Universitário da Universidade Federal do Maranhão/HU-UFMA) que armazenam Biorrepositórios, quanto aos recursos humanos, estrutura física e padrões técnicos existentes, bem como desenvolver os Procedimentos Operacionais Padrão (POP’s) para manipulação e guarda das amostras biológicas pertencentes á estes Biorrepositóriose e outros que poderão vir a ser cirados. Para cumprir tais objetivos foram feitas visitas aos setores do hospital aonde são desenvolvidas as pesquisas; e aplicação de questionário com os Pesquisadores Responsáveis pelos grupos de pesquisa e com os Gestores dos setores de pesquisa na instituição. Os resultados dos questionários apontaram que alguns setores de pesquisas não contêm, e outros, estão em fase de desenvolvimento de seus POP’s para coleta, manipulação, gerenciamentos e guarda de Biorrepositórios, e que alguns grupos de pesquisas possuem, de forma isolada, POP’s para alguma das etapas de manipulação das amostras biológicas de seus Biorrepositórios. Foram identificados, ainda, os materiais biológicos que compõem os Biorrepositórios dos estudos realizados na instituição. A partir daí, realizou-se consultas a alguns dos POP’s existentes nos grupos de pesquisas e POP’s assistenciais de um dos setores estudado, para um melhor embasamento sobre os métodos utilizados nas pesquisas da instituição, além das diretrizes nacionais e internacionais sobre o tema abordado. O resultado foi a elaboração de POP’s para coleta, processamento e armazenamento das coleções de Biorrepositórios armazenados nos setores de pesquisas; elaboração de um manual de coleta, processamento, armazenamento e descarte das amostras visando à criação de Biorrepositórios; criação de formulários para registro das variáveis pré-analíticas existentes nas etapas de manipulação e guarda das amostras; e criação de modelos de formulários para cadastro do participante da pesquisa e de amostras armazenadas, no hospital. / The practice of collecting human biological material in the form of bio-repositories (collection of human biological material, collected and stored throughout the execution of a specific research project) has become essential for the advancement of clinical research. However, national and international regulations recommend the use of a minimum standardization in the various practices that cover the handling, management and storage of such samples and their associated information in order to guarantee the quality of the results of the research, at the same time assuring the ethical and respecting the principle of human dignity. In this context, the objective of the present study was to characterize the research sectors of the HU-UFMA (University Hospital of the Federal University of Maranhão / HU-UFMA) that store Biorrepositories in terms of human resources, physical structure and existing technical standards, as well as to develop the Standard Operating Procedures (SOPs) for manipulation and storage of the biological samples belonging to these bio-repositories and others which may be drawn. In order to fulfill these objectives visits were made to the sectors of the hospital where the research is carried out; and questionnaire application with the Researchers Responsible for the research groups and with the managers of the research sectors in the institution. The results of the questionnaires pointed out that some research sectors do not contain, and others, are in the development phase of their POPs to collect manipulation, management and custody of bio-repositories, and that some research groups have, in isolation, POP's for some steps of manipulating the biological samples of their bio-repositories. It was also identified the biological materials that make up the bio-repositories of the studies carried out at the institution. From then on, consultations were carried out with some of the existing POPs in the research groups and welfare POPs of one of the studied sectors, for a better basis on the methods used in the research of the institution, besides the national and international guidelines on the subject addressed. The result was the elaboration of POP's for the collection, processing and storage of the collections of bio-repositories stored in the research sectors; preparation of a manual for the collection, processing, storage and disposal of samples for the creation of bio-repositories; creation of forms for recording the pre-analytical variables in the sample handling and storage stages; and creation of template forms for registration of the research participant and of stored samples in the hospital.

A Mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é causada pela deficiência da α-Liduronidase (IDUA), uma hidrolase lisosomal responsável pela degradação dos glicosaminoglicanos (GAG) heparan e dermatan sulfato. Diversos processos bioquímicos e fisiológicos são afetados pelo acúmulo desses substratos nas células, levando a uma condição patológica multisistêmica. Apesar dos benefícios clínicos obtidos com os tratamentos atualmente disponíveis, várias limitações têm sido relatadas, sendo necessária a busca de novas estratégias terapêuticas. Uma abordagem promissora de terapia gênica/celular para o tratamento da MPS I é a microencapsulação de células geneticamente modificadas. Neste trabalho, produzimos microcápsulas com células recombinantes superexpressando IDUA, as quais foram implantadas em camundongos MPS I a fim de avaliar sua eficiência como uma terapia. No primeiro estudo, as cápsulas foram implantadas no tecido subcutâneo para um tratamento de 120 dias. A atividade de IDUA no soro teve um leve aumento nos primeiros 45 dias. Depois de 120 dias, a atividade de IDUA foi detectada no fígado, rim e coração. A dosagem bioquímica do acúmulo de GAG nos tecidos mostrou níveis reduzidos no rim. A análise histológica confirmou esses resultados e, de modo interessante, mostrou uma reorganização no parênquima hepático com menos células vacuolizadas. Além disso, as microcápsulas foram recuperadas para análise histológica e foi observada a presença de células inflamatórias e uma camada fibrótica em torno das cápsulas. O segundo estudo foi um tratamento de 60 dias com as microcápsulas implantadas no epíplon. Os níveis de IDUA no soro foram transitórios durante o tratamento e 60 dias depois da implantação a atividade enzimática foi detectada apenas no coração. A avaliação do acúmulo de GAG não apresentou diferenças entre os camundongos MPS I tratados e não tratados. Em ambos os estudos, alguns animais foram utilizados para um experimento em curto prazo e um aumento nos níveis de IDUA foi observado nos tecidos 24 horas após a implantação das cápsulas. Concluindo, as células microencapsuladas foram capazes de corrigir alguns aspectos da doença. No entanto, fatores como uma resposta imune contra a enzima e ao biomaterial, ou a dose de células nas cápsulas, podem ter prejudicado a eficiência do tratamento, sugerindo que modificações na técnica são necessárias para obter um melhor desempenho. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is caused by a deficiency of α-Liduronidase (IDUA), a lysosomal hydrolase responsible for the degradation of the glycosaminoglycans (GAG) heparan and dermatan sulfate. The consequent accumulation of these substrates throughout the cells affects several biochemical and physiological processes, leading to multisystemic pathological condition. Although the clinical benefits of the treatments currently available, several limitations have been noted and the search for alternative therapeutic strategies are necessary. A promising gene/cell therapy approach for treating MPS I is the microencapsulation of genetically modified cells. In this work, we produced microcapsules containing recombinant cells overexpressing IDUA, which were implanted in MPS I mice in order to evaluate their efficiency as a treatment. In the first study, capsules were implanted in the subcutaneous tissue for a 120-days treatment. Serum IDUA activity was slightly increased in the first 45 days. After 120 days, IDUA activity was detected in the liver, kidney and heart. The biochemical measurement of GAG accumulation in the tissues revealed decreased levels in the kidney. The histological analysis confirmed these results and, interestingly, showed a reorganization of the hepatic parenchyma with less cell vacuolization. In addition, microcapsules were retrieved for histological analysis and it was observed the presence of inflammatory cells and a fibrotic layer around the capsules. The second study was a 60- day treatment with the microcapsules implanted in the omentum. Serum IDUA levels were transient over treatment and 60 days post-implantation the enzyme activity was detected only in the heart. The evaluation of GAG storage did not reveal differences between treated and untreated MPS I mice. In both studies, some animals were used for a shortterm experiment and increased IDUA levels were observed in the tissues 24 h after capsules implantation. In conclusion, microencapsulated cells were able to correct some aspects of the disease. However, factors such as immune response against the enzyme and the biomaterial or the dose of cells in the capsules could be impairing the efficiency of the treatment, suggesting that modifications on the technique are necessary to achieve a better performance.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:46:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229195.pdf: 3600766 bytes, checksum: faaa040896725cb6646bba0cbde122ae (MD5) / Na área de aplicação dos biomateriais, as próteses odontológicas metalocerâmicas tem grande popularidade entre os pacientes, devido as suas características mecânicas e estéticas que simulam o comportamento e aparência natural do dente. Neste trabalho, estuda-se o efeito do titânio na união metalocerâmica, para próteses com infra-estrutura metálica a base de ligas Ni-Cr-Mo, observando o seu comportamento a nível microestrutural e mecânico por médio de testes de resistência flexural. Para tal fim, foi desenhado um novo processo de brasagem em atmosferas de argônio, para proteger da oxidação o titânio aplicado na interface. Os resultados obtidos através de todo o estudo realizado demonstraram que as novas técnicas de brasagem utilizadas para fabricação de próteses odontológicas com materiais comerciais são viáveis desde o ponto de vista técnico obtendo resultados compatíveis com os corpos-de-prova padrão fabricados pelo processo convencional de brasagem usado atualmente na área odontológica.