O tratamento de superfície dos implantes dentários é um critério importante para a osseointegração. Considerando a variedade de modificações das superfícies encontradas, estas podem acelerar ou melhorar o processo de osseointegração. Para tanto foram estudadas as características da composição química e a rugosidade, a partir das quais foram encontradas diferentes respostas celulares em estudos comparativos in vitro. O objetivo deste estudo foi comparar a adesão e o crescimento dos OSTEO-1 em implantes dentários com diferentes tratamentos de superfície. Foram utilizados quatro tipos de implantes dentários comercialmente disponíveis, com os seguintes tratamentos de superfície: (A) jateamento e condicionamento ácido com revestimento de fosfato e cálcio (CaP); (B) duplo condicionamento ácido; (C) condicionamento ácido; (D) oxidação anódica. Os implantes de mesmo tamanho foram fixados com dispositivo biocompatível no fundo dos poços das placas de cultura de 12 poços e cobertas com meio de cultura de células. Os OSTEO-1 foram colocados no corpo do implante. Nos períodos de 24, 48 e 72 horas mais tarde, as culturas foram submetidas ao ensaio de redução de MTT para avaliar a viabilidade celular. Os dados foram utilizados para analisar a adesão celular (24h) e para obter as curvas de crescimento das células (24, 48 e 72h). Os experimentos foram realizados em triplicata. Os dados foram comparados por ANOVA, complementado pelo teste de Tukey (p <0,05). Os OSTEO-1 aderiram ao corpo de todos os tipos de implantes testados. A maior taxa de crescimento celular foi observada em culturas semeadas sobre tratamento de superfície A. O menor crescimento celular foi apresentado por culturas semeadas no tratamento de superfície D (p <0,05). Com base nesta investigação in vitro é possível concluir que todos os implantes dentários testados, independentemente do tratamento de superfície, não são citotóxicos para os OSTEO-1. No entanto, as características físico-químicas do tipo de tratamento de superfície dos implantes dentários influencia o crescimento celular. A superfície A pareceu ter o comportamento mais compatível com os OSTEO-1, uma vez que promoveu mais crescimento celular. / The surface treatment of dental implants is a major feature for osseointegration. The variety of surface modifications found may be speed up or enhance the osseointegration process. In much was studied the chemical composition and characteristics of roughness, from which found different cellular responses in comparative studies in vitro.The aim of this study was to compare the adhesion and growth of osteoblast-like cells in response to dental implants characterized by different superficial treatments. Four types of dental implants with different superficial treatments were used. The commercially available implants presented the following superficial characteristics: (A) sandblasted with acid-etched and calcium phosphates (CaP) coating; (B) double acid-etched; (C) anodized, or (D) acid-etched. The implants of the same size (n= 3 per group/experimental time) were fixed with a biocompatible device on the bottom of the wells of 12 wells cell culture plates and covered with cell culture medium. Osteoblast-like cells (Osteo 1 cell line) were plated on the top of the implants (5x104 cells/implant). Twenty-four, 48 and 72 hours later, the cultures were submitted to the MTT reduction assay to assess cell viabilities. Data was used for analyze cell adhesion (24 h) and to obtain cell growth curves ( 24, 48 and 72 h). The experiments were done in triplicate. Data were compared by ANOVA complemented by the Tukey\'s test (p<0.05). Osteoblast-like cells adhered on the top of all types of implants tested. The highest cell growth was observed in cultures plated on the top of sandblasted with acid-etched and CaP coating surfaces. The smallest cell growth was presented by cultures plated on double acid-etched surfaces (p < 0.05). Based on this in vitro investigation, it is possible to conclude that all dental implants tested irrespective to the surface treatment, are non-cytotoxic for osteoblast-like cells. However, the physicochemical chacteristics of the type of dental implants surface treatment influences the cell growth. In fact, the surface treated by sandblasting with acid-etched and CaP coating seemed to the most compatible with osteoblast-like cell biology, once it promoted the highest cell growth.

A desmineralização óssea superficial tem se demonstrado favorável à consolidação de enxertos e ao comportamento celular, entretanto os mecanismos envolvidos ainda não estão esclarecidos. Os subsídios para o embasamento biológico da desmineralização, proporcionado por publicações anteriores, sugeriram que modificações na superfície óssea teriam influenciado o comportamento de pré-osteoblastos em cultura. Assim, este estudo objetivou comparar o efeito de duas concentrações de ácido cítrico na desmineralização de superfícies ósseas onde foram cultivadas células pré-osteoblásticas (MC3T3-E1), e analisar parâmetros de superfície comparando superfícies desmineralizadas a não desmineralizadas. Setenta amostras ósseas bicorticais foram removidas das calvárias de 35 ratos e divididas em grupos para as análises: 1) Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliação da área de recobrimento e espessura da camada de células sobre as amostras (n = 15) durante 24, 48 e 72 horas: Grupo AC.10 amostras desmineralizadas por 30 segundos com ácido cítrico 10 %; Grupo AC.50 amostras desmineralizadas por 30 segundos com ácido cítrico 50 %; e Grupo C (controle) amostras não desmineralizadas; 2) Microscopia Confocal para análise da área de expressão e intensidade de fluorescência das BMP-2, -4 e -7: AC.10 seis amostras desmineralizadas conforme item 1); AC.50 seis amostras desmineralizadas conforme item 1); C três amostras não desmineralizadas; 3) Microscopia Confocal para análise da rugosidade superficial média (Ra e Sa): Grupos AC.10 e AC.50 com cinco amostras cada, desmineralizadas conforme o item 1), sendo cada amostra seu próprio controle (análises antes e depois da desmineralização). Também foram avaliadas as distâncias entre picos (P-P) e entre picos e vales (P-V) antes e depois da desmineralização; 4) Microscopia Eletrônica de Varredura / Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV / EDS) para análise da composição superficial: mesmas amostras do item 3) foram avaliadas antes e depois da desmineralização quanto à porcentagem atômica (%A) de carbono, oxigênio, magnésio, fósforo, enxofre e cálcio. Análises estatísticas foram feitas adotando nível de significância de 95 %. Amostras desmineralizadas apresentaram células morfologicamente em estágios mais avançados de diferenciação do que as não desmineralizadas. A área de recobrimento superficial foi significantemente maior após 24 horas de cultura nos grupos teste do que no controle e a espessura da camada de células também foi maior nos grupos teste às 48 e 72 horas. Houve significantemente maior expressão de BMP-2 e -7 nos grupos teste do que no controle e, apenas AC.10 demonstrou maior expressão de BMP-4 do que os demais grupos, sem significância em relação a AC.50. Os parâmetros de superfície Ra e Sa foram inconclusivos, mas P-P e P-V diminuíram consideravelmente após a desmineralização para distâncias compatíveis com superfícies favoráveis à adesão e diferenciação celular. A análise da composição química superficial revelou diminuição da %A de enxofre e magnésio nos grupos teste. A concentração do ácido, embora não tenha apresentado diferença significante para a maioria das análises, pareceu ter influência positiva nos resultados para o ácido cítrico 10 %. Concluiu-se que a desmineralização superficial parece promover a proliferação e diferenciação celular, proporcionando superfícies com características de composição e topografia que favorecem o comportamento celular verificado. / The superficial bone demineralization has proved to be a favorable procedure for bone grafts consolidation and cell behavior, however the underlying mechanisms have not been clarified yet. Therefore, this study aimed to compare the effect of two concentrations of citric acid on demineralization of bone surfaces where pre-osteoblastic cells (MC3T3-E1) were cultivated, and analyze surface parameters comparing demineralized bone surfaces with non-demineralized surfaces. Seventy bicortical bone samples were harvested from the calvaria of 35 rats and divided into groups as follows: 1) Scanning Electron Microscopy (SEM) to evaluate the coating area and thickness of cells layers cultured on the samples (n = 15) for 24, 48, and 72 hours: Group CA.10 samples demineralized for 30 seconds with 10 % citric acid; Group CA.50 samples demineralized for 30 seconds with 50 % citric acid, and Group C (control) non-demineralized samples; 2) Confocal Microscopy for analysis of expression area and intensity of fluorescence of BMP-2, -4, and -7: CA.10 six samples demineralized as item 1); CA.50 six samples demineralized as item 1); Group C three non-demineralized samples; 3) Confocal Microscopy for surface mean roughness analysis (Ra and Sa): Groups CA.10 and CA.50 made up of five samples each and demineralized according to item 1), each sample was its own control (analysis before and after demineralization). The distances between peaks (P-P) and between peaks and valleys (P-V) were also evaluated before and after demineralization; 4) Scanning Electron Microscopy / Energy dispersive Spectroscopy (SEM / EDS) to analyze the surface composition: the same samples of item 3) were evaluated before and after demineralization for atomic percentage (%A) of carbon, oxygen, magnesium, phosphorus, sulfur and calcium. Statistical test was made by adopting the 95 % significance level. Demineralized samples showed cells with morphology in the later stages of differentiation than non-demineralized ones. The coating surface area by cells was significantly higher after 24 hours of culture in the test groups than in the control and the thickness of the layers were also greater in the test groups at 48 and 72 hours of evaluation. There was significantly higher expression of BMP-2 and -7 in test groups than in the control group, and only the CA.10 group showed higher BMP-4 expression than the other groups, but the difference was not statistically significant compared to the CA.50 group. Ra and Sa surface parameters were inconclusive, however P-P and P-V decreased considerably after demineralization to distances compatible with surfaces favorable to cell adhesion and cell differentiation. The chemical composition analysis of the surfaces revealed a decrease in the %A for sulfur and magnesium in test groups. Although the acid concentration did not shown significant difference for most analysis, it seemed to have a positive influence for the results with citric acid 10 %. It was concluded that the surface demineralization seems to promote cell proliferation and differentiation, providing surfaces with composition and topography that can favor observed cell behavior.

O objetivo deste estudo foi investigar o papel do fator de crescimento derivado de plaquetas-BB (PDGF-BB) na concentração de 300ng/ml na taxa de proliferação e adesão de células derivadas da granulação óssea humana a fragmentos radiculares periodontalmente comprometidos. Na primeira etapa do estudo, foi estabelecida cultura primária de células da granulação óssea de dois pacientes adultos, sistemicamente saudáveis, não fumantes. Após a expansão celular, as células foram caracterizadas para determinação do fenótipo por meio de ensaios de viabilidade celular, MTT, ensaio de atividade de fosfatase alcalina, ensaio de mineralização e caracterização imunohistoquímica por meio de citometria de fluxo (segunda etapa). Na terceira etapa do estudo, os efeitos da adição de PDGF-BB recombinante humano na concentração de 300ng/ml na taxa de proliferação e adesão de células derivadas da granulação óssea a superfícies radiculares periodontalmente comprometidas foram investigados. A taxa de proliferação celular estimulada pelo PDGF-BB (grupo teste) ou pelo meio de cultura (grupo controle) foi investigada por meio de contagem de células viáveis nos frascos de cultura após 1, 3, 5 e 7 dias do cultivo celular. Foram obtidos 30 fragmentos dentários a partir de dentes extraídos por razões periodontais. Os fragmentos foram raspados com curetas Gracey e condicionados com solução em gel de EDTA a 24% durante 3 minutos, lavados com solução de soro fisiológico, secos e posicionados em placas de 24 poços. Foram incubadas sobre os fragmentos tratados 1x104 células GO por 24 horas, seguido por fixação e preparo para análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O número de células aderidas sobre os fragmentos foi analisado nas fotomicrografias. O padrão de crescimento das células GO foi compatível com células ósseas, com modificação do padrão do crescimento com o aumento do número de passagens. Houve atividade de fosfatase alcalina em meio osteogênico e convencional, com pico máximo aos 7 dias e atividade de mineralização estimulada ou não por meio osteogênico, com pico máximo aos 21 dias. A análise por meio de citometria de fluxo demonstrou que as células GO não expressaram CD105 e CD166 na 14a passagem, indicando sua diferenciação celular avançada nesse período. A adição de rhPDGF-BB resultou em mudança na taxa de proliferação celular, observando-se pico máximo de crescimento aos 7 dias, com diferenças estatisticamente significantes (p < 0.005; ANOVA post hoc Tukey) em relação aos períodos de 1, 3 e 5 dias. O ensaio de MTT demonstrou maior viabilidade celular no período de 48 hs, comparativamente aos períodos de 24 e 72 horas, quando a densidade óptica celular diminuiu de forma significativa (p< 0.05; Friedmann pósteste Dunn). No ensaio de adesão celular, pode-se observar que a adição de rhPDGFBB aumentou significativamente o número de células aderidas aos fragmentos dentários (p< 0.05; teste t não pareado com correção Welch), com alteração da morfologia celular. Esses resultados sugerem que as células GO tem características compatíveis com linhagem de células osteoblásticas, de fenótipo mais diferenciado após a 12a passagem. A adição de rhPDGF-BB (300ng/ml) resulta em aumento da taxa de proliferação das células GO e do número de células aderidas a fragmentos radiculares, indicando que, nesta concentração, o fator de crescimento é citocompatível, favorecendo a proliferação e adesão celular. / The goal of this study was to investigate the effects of recombinant human platelet derived growth factor (rhPDGF-BB) at the concentration of 300ng/ml in the proliferation and adhesion of human bone granulation cells to periodontally diseased root fragments. At the first stage of the study, the granulation tissue existent in healing sockets (21 days after its creation) was collected from two systemically healthy nonsmoking adults to the establishment of primary culture. The in vitro properties of bone granulation (BG) cell lineage were characterized by cell viability, MTT, alkaline phosphatase activity and mineralization assays. The effects of culture medium (control) and rhPGDF-BB 300ng/ml (test) in the proliferation and adhesion of BG cells were investigated. The rate of BG cells proliferation was investigated by the number of viable cells present at 1, 3, 5 and 7 days after platting. Thirty root fragments were obtained from teeth extracted for periodontal reasons. Root fragments were scaled and root planed, conditioned with EDTA 24% for 3 minutes, rinsed in saline solution, air-dryed and positioned in 24-well plates. Each fragment was seeded with 104 BG cells, fixated after 24 hours and prepared for analysis in SEM. The number of cells adhered to the fragments was analysed in photomicrographies. BG cells growth pattern was compatible with osteogenic cell lineage, showing modification with the increasing number of cell passage. GO cells expressed alkaline phosphatase activity in conventional and osteogenic culture medium, with maximum peak at 7 days, as well as mineralization activity stimulated or not by osteogenic or non-osteogenic culture medium, with maximum peak at 21 days. The analysis by flow cytometer showed that BG cells have not expressed CD105 and CD106 at the 14th passage, indicating its advanced cell differentiation. The addition of rhPDGF-BB resulted in modification of proliferation rate, with maximum peak observed at 7 days, significantly different from 1-, 3- and 5-day periods (p< 0.005; ANOVA post hoc Tukey). MTT assay showed greater cell viability after 48 hours than after 24 and 72 hours, when optical density has significantly diminished (p< 0.05; Friedmann post hoc Dunn). At cell adhesion assay, it could be observed that the adhesion of rhPDGF-BB has significantly increased the number of cells adhered to root fragments (p< 0.05; unpaired t test with Welchs correction), and alterations in cell morphology. These results suggest that BG cells present in vitro characteristics compatible with osteoblastic cell lineages, with a more differentiated phenotype after the 12th passage. The addition of rhPDGF-BB (300 ng/ml) results in increase of the rate of BG cell proliferation and in the number of cells adhered to root fragments, indicating that, at this concentration, the growth factor is compatible with BG cells and favors cells proliferation and adhesion.

A osseointegração de implantes de titânio (Ti) é dependente da interação entre a superfície de Ti e células, a qual é modulada por diversas vias de sinalização intracelular. Sabe-se que as quinases reguladas por sinais extracelulares (ERKs), membros da família das proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs), atuam tanto na osteogênese, quanto na adipogênese e, portanto, podem estar envolvidas no processo de osseointegração de Ti. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar se a interação entre células-tronco mesenquimais (CTMs) e superfícies de Ti usinada e com nanotopografia é modulada, ao menos em parte, por ERK1/2 e o consequente efeito da inibição dessas ERKs na diferenciação osteoblástica e adipocítica. Para isso, CTMs derivadas de medula óssea de ratos foram cultivadas sobre discos de Ti usinados e com nanotopografia em condições osteogênicas e adipogênicas, na presença ou não do inibidor de ERK1/2, PD98059, em concentração previamente determinada (25 &mu;M) e foram avaliados parâmetros relacionados à diferenciação osteoblástica e adipocítica. Os resultados mostraram que a expressão gênica dos marcadores osteoblásticos RUNX2, osterix (OSX), fosfatase alcalina (ALP) e osteocalcina (OC) foi aumentada pela inibição da via de sinalização de ERK1/2 nas células crescidas sobre Ti usinado e apenas ALP e OC, naquelas crescidas sobre Ti com nanotopografia. A expressão proteica de RUNX2 foi discretamente maior nas células crescidas sobre Ti usinado, mas não sobre Ti com nanotopografia, quando ERK1/2 foram inibidas e essa inibição não afetou a formação de matriz extracelular mineralizada, independentemente da superfície de Ti avaliada. Com relação à diferenciação adipocítica, a inibição da via de sinalização de ERK1/2 aumentou a expressão gênica dos marcadores adipocíticos PPAR&gamma;, adiponectina (ADIPOQ) e proteína ligadora de ácido graxo do adipócito ( AP2) nas células crescidas sobre ambas as superfícies de Ti, com efeito mais acentuado na superfície usinada, sem afetar a formação de acúmulo lípidico. Em conclusão, os resultados mostraram que a inibição de ERK1/2 favoreceu a diferenciação osteoblástica de CTMs crescidas sobre a superfície de Ti usinada, mas não sobre Ti com nanotopografia. Além disso, a inibição de ERK1/2 favoreceu a diferenciação adipocítica de CTMs crescidas sobre as superfícies de Ti com nanotopografia e usinada, sendo o efeito mais acentuado na usinada. Considerando aplicações terapêuticas, esses resultados são relevantes para direcionar o desenvolvimento de superfícies de biomateriais que atuem em vias de sinalização que sabidamente modulam o processo de osteogênese. / Osseointegration of titanium (Ti) implants depends on interaction between Ti surface and cells, which is modulated by several intracellular signaling pathways. Extracellular signal-regulated kinases (ERKs) are members of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) family and act on both osteogenesis and adipogenesis and, therefore, may be involved in the process of Ti osseointegration. In this context, the aim of this study was to evaluate if the interaction between mesenchymal stem cells (MSCs) and Ti surfaces, either machined or with nanotopography, is modulated, at least in part, by ERK1/2 and the effect of ERK1/2 inhibition on osteoblast and adipocyte differentiation. Rat bone marrow MSCs were cultured on Ti discs either machined or with nanotopography under osteogenic and adipogenic conditions, in presence or not of the ERK1/2 inhibitor, PD98059, at a concentration previously determined (25 &mu;M) and it was evaluated parameters related to osteoblast and adipocyte differentiation. The results showed that gene expression of the bone markers RUNX2, osterix (OSX), alkaline phosphatase (ALP) and osteocalcin (OC) was increased by ERK1/2 signaling inhibition in cells grown on machined Ti and only ALP and OC in cells grown on Ti with nanotopography. RUNX2 protein expression was slightly higher in cells grown on machined Ti, but not on Ti with nanotopography, when ERK1/2 signaling was inhibited and such inhibition did not affect extracellular matrix mineralization, irrespective of the evaluated Ti surface. Regarding adipocyte differentiation, ERK1/2 signaling inhibition increased gene expression of the adipose tissue markers PPAR&gamma;, adiponectin (ADIPOQ) and adipocyte fatty acid-binding protein (AP2) in cells grown on both Ti surfaces, with more prominet effect on machined one, without affecting lipid accumulation. In conclusion, our results showed that ERK1/2 signaling inhibition favored osteoblast differentiation of MSCs grown on machined Ti, but not on Ti with nanotopography. In addition, ERK1/2 signaling inhibition favored adipocyte differentiation of MSCs grown on both Ti surfaces, being more noticeable on machined one. Considering therapeutical applications, these results are relevant to drive the development of biomaterial surfaces to act on signaling pathways that regulate the process of osteogenesis.

INTRODUÇÃO: Superfícies de titânio modificadas por diferentes métodos foram estudadas com base nos parâmetros físicos e químicos de caracterização superficial e sua influência no comportamento de células pré-osteoblásticas (MC3T3) in vitro. MÉTODOS: Discos de titânio comercialmente puro grau II foram submetidos a três métodos de modificação de superfície (polimento, nitretados em plasma em configuração planar e gaiola catódica). As diferentes superfícies foram caracterizadas para observar o efeito do processamento na estrutura da camada superficial, na rugosidade e molhabilidade. Ensaios de adesão e proliferação celular usando linhagens de células pré-osteoblásticas MC3T3 foram realizados para avaliar o efeito das novas superfícies no comportamento celular in vitro. RESULTADOS: Os resultados demonstraram que a nitretação em plasma na configuração de gaiola catódica produz superfícies mais rugosas (p<0,02) e com menores ângulos de contato com a água. CONCLUSÕES: A adesão celular é maior nas superfícies mais rugosas do que nas superfícies polidas (p<0,05) e reagem de modo diferente a composição química do substrato e à topografia da superfície. / PURPOSE: The aim of this study was to evaluated the physico-chemical properties of different titanium surfaces modified by means of low temperature plasma nitridind on rat osteoblast cell adhesion and proliferation. METHODS: Pure Titanium discs grade II was submitted to three different surface preparations (polishing, glow discharge plasma nitriding in planar and cathodic cage configurations). Surface parameters as roughness, wettability and chemichal composition was determined to compare influency of gas mixture on the modified surface material properties. Cellular morphology was observed by scanning electron microscopy. To evaluate the effect of the surface on cellular response, osteoblast cells (MC3T3) adhesion and proliferation was quantified and data analised by Kruskal-Wallis and Friedman statistical tests. RESULTS: plasma nitriding discs shows rougher surfaces( p<0,02) in cathodic cage configuration and lower contact angle values. MC3T3 cells attached on rough surfaces produced by cathodic cage configuration was statistically significant p<0,05 compared to polished discs. CONCLUSIONS: Glow discharge plasma nitriding improve titanium surface roughness and wettability. MC3T3 cell adhesion behavior is related to substrate chemical composition and topography.

Orientadores: Mary Ann Foglio, Ana Lúcia Tasca Gois Ruiz, João Ernesto de Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T18:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zago_PatriciaMariaWiziack1982-_D.pdf: 5120519 bytes, checksum: a581f776ecdecf5822427a828d170cc1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A Osteonecrose Maxilar Induzida por Bisfosfonatos (OMIB) está associada à terapia com bisfosfonatos como o ácido zoledrônico (ZA), que são medicamentos importantes para o manejo de patologias ósseas. Estudos in vitro demostraram que os bisfosfonatos podem alterar a viabilidade e proliferação de células epiteliais, o que justificaria situações de deficiente cicatrização em feridas de OMIB. Arrabidaea chica (H&B.) Verlot é uma Bignoniaceae com propriedades cicatrizantes, e que apresenta as antocianidinas como principais compostos identificados. Este estudo avaliou a atividade antimicrobiana, citotóxica e citoprotetora, in vitro, do extrato hidroalcoólico de A. chica (AC) na presença de ZA. Foi realizado estudo de estabilidade nas condições de 40 °C e 75% umidade, do extrato microencapsulado em mistura de goma arábica com maltodextrina (1:1) e do extrato livre correspondente. Queratinócitos (HaCaT), fibroblastos (PT64-04HF) e osteoblastos (MC3T3-E1) foram submetidos a 2 protocolos de tratamento: a exposição a ZA 10 µM por 24h e posteriormente AC por 48h e vice-versa; ou o co-tratamento de ambos. Os parâmetros estudados foram viabilidade, ocorrência de apoptose e ativação de caspases 3/7. A viabilidade de células de câncer de próstata (C4-2B) foi avaliada após tratamento com AC. Streptococcus mutans foram submetidos ao co-tratamento ZA e AC. Microcápsulas contendo AC foram produzidas por processamento em spray dryer, aliquotadas e armazenadas em câmara climática para o estudo de estabilidade acelerada, segundo protocolo da ANVISA (RE 01/2005). Os resultados foram submetidos à análise estatística (ANOVA e Teste T de Student, a=0,05). Após 48 h, ZA reduziu a viabilidade de queratinócitos, fibroblastos e osteoblastos em, respectivamente, 34%, 47% e 51%. O co-tratamento ZA e AC 5 µg mL-1 aumentou a viabilidade celular (82%, 83% e 55%), o mesmo ocorrendo para ZA e AC 10 µg mL-1 (69%, 70% e 64%). Após 48 h de tratamento com ZA, não houve apoptose celular ou ativação de caspases em fibroblastos, mas verificou-se a ativação de caspase 3/7 em osteoblastos. As concentrações de 5 e 10 µg mL-1 de AC não alteraram a viabilidade de células C4-2B, porém observou-se uma redução de mais de 40% em concentrações maiores que 10 µg mL-1. O crescimento de S. mutans foi aparentemente aumentado após o tratamento com ZA em concentrações maiores que 50 µM, sem que AC ocasionasse qualquer efeito. Finalmente, o material formador de parede (mistura de goma arábica com maltodextrina 1:1) empregado para microencapsular AC, foi incapaz de inibir a degradação das antocinidinas, cujas concentrações relativas foram reduzidas após 15 dias de incubação. Assim, baixas concentrações de AC (5 e 10 µg mL-1) demostraram promissora atividade citoprotetora contra os efeitos prejudiciais de ZA, em células epiteliais e osteoblastos, sem estimularem o crescimento das células cancerígenas (C4-2B) e de S. mutans. Outros materiais formadores de parede serão avaliados, buscando-se aumentar a estabilidade química de AC. Mais estudos são necessários para a comprovação dos efeitos benéficos de AC como um auxiliar no tratamento de OMIB / Abstract: The bisphosphonate related osteonecrosis of the jaw (BRONJ) is a condition associated to bisphosphonates, medicines used to treat bone disorders, as zoledronic acid. In vitro studies showed epithelial cells viability and growth can be altered by bisphosphonates, and may cause a deficient wound healing in BRONJ. Arrabidaea chica (H&B.) Verlot is a Bignoniaceae with wound healing properties, however, anthocyanidins, the main compounds of the plant extract, can be easily degraded under environmental conditions. This in vitro study aimed to evaluate the antimicrobial, citotoxic and citoprotective actions of A. chica hydroalcoholic extract (AC) in the presence of ZA therapy. Stability studies at 40 °C and 75% humidity conditions, from microencapsulated into arabic gum plus maltodextrin (1:1) and free crude extract samples were conducted. Keratinocytes (HaCaT), fibroblasts (PT64-04HF) and osteoblasts (MC3T3-E1) were submitted to 2 treatment protocols: zoledronic acid 10 µM (ZA) therapy during 24 h and then AC during 48 h and vice-versa; or co-treatment with both. Parameters as viability, apoptosis and caspase 3/7 activation were evaluated. Cancer cells (C4-2B) viability was determined after AC treatment. Streptococcus mutans were submitted to co-treatment with ZA and AC. Microcapsules containing AC were obtained after spray dryer processing, aliquoted and stored into climatic chamber for stability study according to ANVISA protocol (RE 01/2005). ANOVA and T Student test, ?a=0,05, were applied for statistical analysis. After 48 h, ZA treatment decreased viability of keratinocytes, fibroblasts and osteoblasts repectively by 34%, 47% and 51%. Co-treatments ZA and AC 5 µg mL-1 (82%, 83% and 55%), and ZA and AC 10 µg mL-1 (69%, 70% and 64%) increased cell viability. No apoptosis or caspase activation were detected on fibroblasts, however, caspase 3/7 was active on osteoblasts after ZA 48 h treatment. Concentrations higher than 10 µg mL-1 of AC were toxic to cancer cells and showed a decrease by 40% in cell viability, while no effect was seen with AC 5 or 10 µg mL-1. Higher ZA concentrations (50 µM) seemed to induce S. mutans growth, while AC showed no effect on bacteria. Finally, the studied core matherial (arabic gum plus matodextrin 1:1) was ineffective on protecting AC extract against degradation, since anthocyanidins concentration was reduced after 15 days incubation. Therefore, lower AC concentrations (5 and 10 µg mL-1) were promising on treating BRONJ wounds, as they were effective in protect epithelial cells against harmfull effects of ZA, without affecting cancer cells or S. mutans growth. Different types of core matherials must be evaluated for improving AC chemical stability. More studies are required to prove AC beneficial effects on treating BRONJ / Doutorado / Farmacologia, Anestesiologia e Terapeutica / Doutora em Odontologia

Orientador: Willian Fernando Zambuzzi / Resumo: O uso de implantes com sua superfície modificada (ataque ácido, usinado) em pacientes que sofreram algum tipo de lesão no decorrer do tempo ou até mesmo por conta do envelhecimento são largamente utilizados. Para isso, conta-se com o auxilio de diversas áreas, como a nanotecnologia, bioengenharia e físico-química, que dão suporte para o desenvolvimento destes biomateriais aumentando seu desempenho quando implantado. No entanto, por mais que haja avanço nesta área de desenvolvimento e produção, o conhecimento sobre como o organismo responde e quais os estímulos produzidos indiretamente por esses biomateriais em células ainda são motivos de discussão. Dessa maneira, decidimos investigar o efeito do meio condicionado de implantes comerciais em proteínas responsáveis pela adesão celular, em pré-osteoblastos. Inicialmente, avaliamos se os implantes eram capazes de liberar substâncias tóxicas, através do ensaio colorimétrico de MTT. Esses resultados mostraram não haver qualquer efeito citotóxico em 24 horas. Posteriormente, através da metodologia de cristal violeta, que detecta células aderidas, mostramos que há um aumento significativo na adesão celular em resposta ao meio condicionado nas primeiras 24 horas de adesão, quando comparados ao imediato grupo controle. Além disso, mostramos o comportamento de pre-osteoblastos aderidos sobre superfícies de implantes dentários através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Fazendo uso de diferentes metodologias, mostramos que, em ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of implants with a modified surface (acidic attack, Machined) in patients who have suffered some kind of lesion in course of time or even age account are extensively used. For this, it counts with the help of different areas, such as nanotechnology, bioengineering and physical chemistry, that support for the development of these biomaterials increasing their performance when deployed. However, while there progress in this area of development and productionthe knowledge about how the body responds and what stimuli indirectly produced by these biomaterials cells are still discussing reasons. This way, we decided to investigate the effect of conditioned medium from commercial implants proteins responsible for cellular adhesion, in preosteoblasts. Initially, we assessed whether the implants were able to release toxic substances through the colorimetric MTT assay. These results showed no cytotoxic effect in 24 hours. Later, by crystal violet methodology that detects adhered cells, show that there is a significant increase in cell adhesion in response to the conditioned medium in the first 24 hours of adhesion, when compared to the control group immediate. Also, we show the pre-osteoblasts adhered behavior on dental implant surfaces by Scanning Electron Microscopy (SEM). Utilizing different methodologieswe showed that, in response to the conditioned, pre-osteoblasts increase levels of reactive oxygen species (ROS), resulting in lipid peroxidation and modulation of the PTP-1B activity a phosphatase capable of maintaining levels FAK phosphorylation increased in response to the conditioned media impacting cell adhesion. Thus, we conclude that the implants titanium base promote, indirectly, better performance in adherence to preosteoblasts modulated by ROS signaling. / Mestre

Considerando-se que o tabagismo afeta a maioria dos sistemas do corpo humano, que os estudos concentram-se mais sobre os efeitos deletérios do tabaco em doenças cujos órgãos vitais são afetados e que seu impacto na formação e na consolidação óssea ainda não está estabelecido, a proposta neste estudo foi avaliar os efeitos da exposição à fumaça de cigarro no mecanismo de consolidação e remodelamento da matriz óssea e relacioná-los ao processo inflamatório desencadeado por fratura em modelo desenvolvido em camundongos. Para isso, camundongos C57BL6 machos foram distribuídos em quatro grupos: C (n=29) expostos ao ar ambiente; F (n=23) expostos ao ar ambiente e submetidos à osteotomia da tíbia direita; CS (n=29) expostos à fumaça de cigarro; FCS (n=23) expostos à fumaça de cigarro e submetidos à osteotomia da tíbia direita. Nossos dados indicaram diminuição do volume trabecular, da mineralização, MS/BS% (p < 0,05), e da formação óssea, MAR (p=0,0004), bem como aumento de osteoclastos, Oc.S/BS% (p=0,0361), e de reabsorção óssea, ES/BS% (p=0,0114), no grupo CS, quando comparado ao grupo C. Identificamos uma elevação significativa de IL-6 nos grupos CS e FCS (p < 0,001) na comparação com os grupos C e F (p < 0,05). Observamos diminuição de VEGF nos grupos CS e FCS, quando comparados com os grupos C e F (p=0,01). O índice de IGF demonstrou-se diminuído nos grupos CS e FCS, quando comparados com os grupos C e S (p < 0,05). A matriz fibrilar apresentou um intenso remodelamento, caracterizado pelo aumento da expressão de Colágeno V na avaliação por imuno-histoquímica nos grupos CS, F e FCS, comparados com C (p < 0,05), e da expressão dos genes COL5A1 (p < 0,0001) e COL5A2 nos grupos F e FCS (p < 0,0001). Identificamos também diminuição significativa de Colágeno I nos grupos CS, F e FCS, comparados com C (p < 0,001), e da expressão dos genes COL1A1 no grupo CS (p=0,008) e COL1A2 nos grupos CS, F e FCS (p=0,005). Nosso estudo mostra que a exposição à fumaça de cigarro altera a composição das fibras de colágeno pertencentes à matriz fibrilar óssea, retarda a mineralização e modifica a interação entre os diferentes tipos de colágeno, importantes no desempenho funcional do osso / Introduction: The impact of cigarette smoke on bone metabolism is not yet fully understood. This study aimed to verify the effects of cigarette smoke exposure in bone healing in an experimental tibial fracture model, evaluating the mineralization process, bone cellular differentiation/function and collagen types deposition. Materials and Methods: C57BL/6 male mice were assigned into four groups: C(n=29): exposure to room air; F(n=23): exposure to room air and right tibia osteotomy; CS(n=29): exposure to cigarette smoke; FCS(n=23): exposure to cigarette smoke and right tibia osteotomy. Results: Histomorphometry of Bone Mineral Matrix revealed that cigarette smoke exposure significantly reduced thickness of bone trabeculae, associated with a decrease in mineralizing surface and in rate of mineral apposition, which was reflected in lower bone formation rate and consequently in a longer time for mineralization. Both resorption surface and osteoclastic surface were higher in the CS group, evidencing the increase of the resorptive action of cigarette smoke. Histomorphometry of Bone Fibrillar Matrix: Type I collagen demonstrated a decrease in CS and FCS compared to C (p < 0.01); Type V collagen demonstrated an increase in CS, FC and FSC compared to C (p < 0.0001). The cytokines expression evaluation demonstrated that only CS exposure has already induced a VEGF and IGF decrease with a concomitant increase in IL-6 and these changes were intensified under fracture conditions. COL1A1 gene expression was reduced in the CS and FCS groups, similar result was observed in COL1A2 evaluation. COL5A1 gene expression, showed an increase in CS and Fracture groups while the COL5A2 gene expression increase was detected only in Fracture groups. Conclusion: Cigarette smoke exposure alters bone matrix composition and worsens bone mineralization, leading to bone fragility by increasing collagen V synthesis and deposition and impairing collagen I fibril forming and assembling

Os eventos celulares e extracelulares que ocorrem durante o processo de osseointegração do titânio (Ti) são bastante influenciados por suas propriedades de superfície, como morfologia, topografia e composição química. A modificação bioquímica da superfície do Ti consiste em imobilizar proteínas ou peptídeos nessa superfície com a finalidade de induzir respostas celulares e teciduais específicas na interface osso-implante que acelerem ou aumentem a osseointegração. O objetivo deste estudo foi avaliar o desenvolvimento do fenótipo osteoblástico em culturas de células crescidas sobre Ti revestido com colágeno tipo I. Para tanto, células osteoblásticas derivadas de fragmentos ósseos do processo alveolar de humanos foram cultivadas sobre discos de Ti usinados revestidos (Ti-col) ou não (Ti-usinado) com colágeno tipo I e foram avaliados os seguintes parâmetros: adesão, morfologia e proliferação celulares, síntese de proteína total, atividade de fosfatase alcalina (ALP), formação de matriz mineralizada, e expressão de genes marcadores do fenótipo osteoblástico por reação em cadeia da polimerase em tempo real (PCR em tempo real). O Ti-col alterou o crescimento e a expressão gênica das culturas e não teve efeito na adesão e morfologia celulares, síntese de proteína total, atividade de ALP e formação de matriz mineralizada comparado ao Ti-usinado. Esses resultados indicam que a superfície Ti-col pode favorecer um maior crescimento da cultura durante a fase proliferativa e um aumento e/ou aceleração da diferenciação, como indicado por alterações na expressão gênica de marcadores do fenótipo osteoblástico. Portanto, essa modificação de superfície pode ter um impacto nos processos de reparo e remodelação do tecido ósseo adjacente a implantes, favorecendo a ocorrência de maior formação óssea. / Cellular and extracellular events that occur during titanium (Ti) osseointegration process are highly influenced by its surface properties, such as morphology, topography and chemical composition. The objective of biochemical modification of Ti is to immobilize proteins or peptides on its surface in order to induce specific cellular and tissue responses at the boneimplant interface in order to accelerate or enhance osseointegration. The aim of this study was to evaluate the osteoblastic phenotype development in cells grown on collagen type I-coated Ti surface. Osteoblastic cells from human alveolar bone fragments were cultured on turned Ti either coated with collagen type I (col-Ti) or not (turned-Ti) and the following parameters were assessed: cell adhesion, morphology, and proliferation, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, bone-like formation and gene expression of osteoblastic markers by real-time polymerase chain reaction (real-time PCR). Col-Ti altered culture growth and gene expression of osteoblastic markers without affecting cell adhesion, morphology, protein synthesis, ALP activity, and matrix mineralization. These results demonstrated that col-Ti favours cell growth during the proliferative phase and osteoblastic differentiation, as demonstrated by changes in mRNA expression profile during the matrix mineralization phase, suggesting that this Ti surface modification may affect the processes of bone healing and remodelling.

Apesar da ampla aplicação clínica de plasma rico em plaquetas (PRP), a sua eficácia no reparo de defeitos ósseos e na osseointegração de implantes metálicos continua sendo questionada. Em vista disso, objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos de um coquetel contendo os principais fatores de crescimento (GFs) e proteínas de PRP no desenvolvimento do fenótipo osteogênico in vitro sobre titânio (Ti). O coquetel referido continha PDGF-BB, TGF-&beta;1, TGF- &beta;2, albumina, fibronectina e trombospondina. Células da linhagem osteoblástica foram obtidas por digestão enzimática de osso alveolar humano e cultivadas sob condições osteogênicas convencionais até a subconfluência, sendo, em seguida, subcultivadas sobre superfície de Ti. As subculturas foram expostas durante os 7 primeiros dias a meio osteogênico, suplementado com GFs e proteínas, e apenas ao meio osteogênico nos 7 dias subseqüentes. Os grupos controles foram expostos apenas ao meio osteogênico. Nos experimentos dose-resposta foram utilizadas culturas primárias de calvária de ratos, as quais foram expostas ao coquetel de GFs e proteínas e às suas diluições de 1:10 e 1:100. Culturas derivadas de osso alveolar humano expostas ao coquetel de GFs e proteínas apresentaram: aumento significativo do número de células a partir do dia 4 e da proliferação celular em 1 e 4 dias; redução significativa nos níveis de atividade de fosfatase alcalina (ALP) em 4, 7 e 10 dias e ausência de marcação com vermelho de Alizarina em 14 dias. Apesar de as diluições 1:10 e 1:100 restaurarem a atividade proliferativa das culturas aos níveis controles, formações de matriz calcificada foram observadas apenas na diluição 1:100. Os resultados do presente trabalho mostram que o coquetel de GFs e proteínas inibe o desenvolvimento do fenótipo osteogênico de culturas de células osteoblásticas humanas e de ratos crescidas sobre Ti. / Background: Despite wide clinical application, the efficacy of platelet-rich plasma (PRP) for repairing bone defects and enhancing osseointegration of metal implants is still subject of debate. The objective of the present study was to evaluate the effects of a well-defined mixture of growth factors (GFs) and proteins (GFs+proteins) on the development of the osteogenic phenotype on titanium (Ti) in vitro. The composition of the mixture was based on the major components found in PRP preparations. Methods: The PRP-like mixture contained PDGF-BB, TGF-&beta;1, TGF-&beta;2, albumin, fibronectin, and thrombospondin. Osteoblastic cells were obtained by enzymatic digestion of human alveolar bone and cultured under standard osteogenic condition until subconfluence. They were then subcultured on Ti discs up to 14 days. Treated cultures were exposed during the first 7 days to osteogenic medium supplemented with GFs+proteins and to osteogenic medium alone thereafter. Control cultures were exposed to only osteogenic medium throughout the culture interval. Dose-response experiments were carried out using rat primary calvarial cells exposed to GFs+proteins and 1:10 or 1:100 dilutions of the mixture. Results: Treated human-derived cell cultures exhibited a significantly higher number of cells from day 4 on and of cycling cells at days 1 and 4, significantly reduced levels for alkaline phosphatase (ALP) activity, and no Alizarin red stained areas at day 14. Although the 1:10 and 1:100 dilutions restored the proliferative activity of rat calvaria-derived osteogenic cells to control levels, mineralized bone-like nodule formation was only observed with the 1:100 dilution. Conclusions: The present results demonstrated that a PRP-like protein mixture inhibits development of the osteogenic phenotype in both human and rat osteoblastic cell cultures grown on Ti.