O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência das características química e de rugosidade da superfície de titânio sobre a adesão, proliferação e diferenciação de células semelhantes aos osteoblastos de rato (Osteo-1), cultivados em meio de cultura adicionado de BMP-7. MATERIAL E MÉTODO: Células Osteo-1 foram cultivadas sobre discos de titânio com superfícies:1) lisa, 2) jateada por areia de grânulos grandes e atacada por ácido (SLA) e 3) rugosa SLA e quimicamente modificada e hidrofílica (SLAactive) na presença ou ausência de 20ng/ml de rhBMP- 7 no meio de cultura. A adesão e viabilidade das células Osteo-1 foram analisadas após 24 horas de contato com as superfícies em estudo. A diferenciação celular foi avaliada através da análise do conteúdo de proteína total (PT), conteúdo de colágeno, atividade de fosfatase alcalina (ALPase), em 7, 14 e 21 dias, e da formação de matriz mineralizada, em 21 dias. Os resultados foram comparados pela análise de variância (ANOVA) e teste de Tukey. RESULTADOS: A adesão (p=0.3485) e a viabilidade (p=0.5516) celular, o conteúdo de colágeno (p=0.1165) e a formação de matriz mineralizada (p=0.5319) não foram afetados pelas diferentes superfícies ou pela adição de rhBMP-7 ao meio. Células Osteo-1 cultivadas sobre superfície SLA apresentaram um aumento significativo no conteúdo de proteína total aos 21 dias. A relação atividade de ALPase/PT (p=0.0000) foi afetada pelos tratamento e tempo. CONCLUSÃO: Os resultados sugerem que a adição de rhBMP- 7 ao meio de cultura não promoveu efeito sobre a adesão, proliferação e diferenciação de células semelhantes a osteoblastos nas diferentes superfícies testadas. Todas as superfícies de titânio testadas permitiram uma completa expressão do fenótipo de osteoblasto como a mineralização da matriz pela célula Osteo-1. / The aim of the present study was to assess the influence of the chemical characteristics and roughness of titanium surfaces on the attachment, proliferation and differentiation of osteoblast-like cells cultured in medium supplemented with bone morphogenetic protein-7 (BMP-7). METHODS: Osteo-1 cells were grown on titanium discs presenting the following surfaces: 1) machined surface, 2) coarse gritblasted and acid-etched (SLA), and 3) modified SLA (SLAactive) in the absence or presence of 20 ng/ml rhBMP-7 in culture medium. The attachment and viability of osteo-1 cells were evaluated after 24 h. Cell differentiation was evaluated by analysis of total protein content (TP), collagen content and alkaline phosphatase (ALPase) activity at 7, 14 and 21 days and of mineralized matrix formation at 21 days. The results were compared by analysis of variance (ANOVA) and Tukey\'s test. RESULTS: Cell attachment (p=0.3485), cell viability (p=0.5516), collagen content (p=0.1165) and mineralized matrix formation (p=0.5319) were not affected by the different surfaces or by the addition of rhBMP-7 to the medium. Osteo-1 cells cultured on SLA surface presented a significant increase in TP at 21 days. The ALPase/TP ratio (p=0.0000) was affected by treatment and time. CONCLUSION: The results suggest that the addition of rhBMP-7 to the culture medium did not promote any effect on the adhesion, proliferation or differentiation of osteoblast-like cells grown on the different surfaces tested. All titanium surfaces analyzed permitted the complete expression of the osteoblast phenotype such as matrix mineralization by osteo-1 cells.

Despite the successful clinical application of titanium (Ti) as a biomaterial, the exact cellular and molecular mechanisms responsible for Ti osseointegration remain unclear. Indeed, specific knowledge still lacks on what elements are present at biomaterial/host interface and how these factors can trigger inflammatory pathways involved in the subsequent osseointegration process. In this context, we hypothesize that the surgical trauma inherent to the biomaterial grafting results in the release of DAMPs (damage-associated molecular patterns), endogenous proteins that act as triggers of immune inflammatory response upon cellular/tissue stress and/or damage. HMGB1 comprises the prototypic DAMP, which triggers host response via its cognate receptor RAGE, present at leucocytes and somatic cells surfaces. In this context, the aim of this thesis is to study the influence of DAMPs on the biomaterial/host interface and its role in mediating a constructive inflammatory process along tissue repair and osseointegration outcome. Methods and Results: In the article 1, we first characterized an oral osseointegration model in C57Bl/6 mice. This model of oral osseointegration was performed by using Ti screws (6AL-4V, Ø0.6mm, length of 1.5 mm) implanted in the edentulous alveolar crest of mice maxilla. The peri-implant sites were evaluated by microCT, as well histological and molecular assessments. In the article 2, we confirm the presence of DAMPs (HMGB1, HSP60, HSP70, S100A, Byglican, and Fibronectin) at Ti/host interface, analyzing Ti discs (6AL-4V, Ø6mm, 2mm of thick) implanted in the subcutaneous tissue of C57Bl/6 mice. Subsequently, the impact of HMGB1 and RAGE on the tissue repair around Ti discs was investigated by using HMGB1 (GZA 200mg/Kg) or RAGE (RAP, 4m/Kg/day) pharmacological inhibitors. The HMGB1/RAGE axis actively influences the inflammatory response post biomaterial implantation and the blocking of both molecules can negatively affect the subcutaneous tissue repair surrounding Ti disc in mice. In the article 3, Ti screws were implanted in the maxillary edentulous alveolar crest of C57Bl/6 mice, treated or untreated with GZA and RAP and the osseointegration process was evaluated by microscopic and molecular analysis (such as characterized in the article 1). The failure of osseointegration process was observed in mice treated with RAP or GZA, which present a disruption of the inflammatory process followed by foreign body reaction. In conclusion, HMGB1 and RAGE actively influence the tissue repair and osseointegration process in response to Ti-devices grafting, influencing the genesis and regulation of inflammatory immune response, which include the modulation of macrophages polarization state, MSC migration and differentiation in bone cells and consequent bone deposition. / Apesar do sucesso clínico do Titânio (Ti) como biomaterial, os exatos mecanismos celulares e moleculares que levam à sua osseointegração permanecem incertos. De fato, ainda há uma lacuna de conhecimento sobre quais elementos estão presentes na interface hospedeiro/biomaterial e como esses fatores poder deflagrar as vias inflamatórias envolvidas no subseqüente processo de osseointegração. Neste contexto, sugere-se que o trauma cirúrgico inerente à implantação do biomaterial resulta na liberação de DAMPs (do inglês damage-associated molecular patterns), os quais são proteínas endógenas que agem como ativadoras da resposta imune/inflamatória sob um estresse ou dano celular e tecidual. HMGB1 constitui um DAMP prototípico, o qual ativa a resposta do hospedeiro via seu receptor cognato RAGE, que por sua vez está presente na superfície de leucócitos e células somáticas. Neste contexto, o objetivo da presente tese é estudar a influencia de DAMPs na interface hospedeiro/biomaterial e seu papel na modulação de um processo inflamatório construtivo ao longo do reparo tecidual e da osseointegração. Material e Métodos: No artigo 1, caracterizou-se um modelo de osseointegração oral em camundongos C57Bl/6 . Tal modelo foi desenvolvido utilizando parafusos de Ti (6AL-4V, Ø0,6mm, 1.5 de comprimento) implantados no rebordo alveolar edentulo da maxila de camundongos, cujos tecidos peri-implatares foram avaliados por meio de microCT, bem como análises histológicas e moleculares. No artigo 2, inicialmente confirmou-se a presença de DAMPs (HMGB1, HSP60, HSP70, S100A, Biglicana e Fibronectina) na interface Ti/hospedeiro, analisando amostras com discos de Ti (6AL-4V, Ø6mm x 2mm de espessura) implantados no tecido subcutâneo de camundongos C57Bl/6. Posteriormente, o impacto de HMGB1 e RAGE no reparo tecidual ao redor dos discos de Ti foi analisado por meio de uso de inibidores farmacológicos de HMGB1 (GZA 200mg/Kg/dia) e RAGE (RAP, 4m/Kg/dia). O eixo HMGB1/RAGE influencia ativamente a resposta inflamatória pós implantação do biomaterial, e o bloqueio de ambas as moléculas pode afetar negativamente o reparo tecidual subcutâneo ao redor de discos de Ti em camundongos. No artigo 3, parafuso de Ti foram implantados no rebordo edentulo da maxila de camundongos C57Bl/6, tratados e não tratados com GZA e RAP; e o processo de osseointegração foi avaliado por meio de análises microscópicas e moleculares (tal como caracterizado no artigo 1). A falha da osseointegração foi observada em camundongos tratados com RAP ou GZA, os quais apresentaram alterações importantes no processo inflamatório seguidas por uma reação de corpo estranho nos perídos mais tardios. Em suma, conclui-se que HMGB1 e RAGE influenciam ativamente o processo de reparo tecidual e de osseointegração frente à implantação de dispositivos de Ti, influenciando a geração e a regulação da resposta imune inflamatória, a qual inclui a modulação da polarização de macrófagos, a migração de MSCs e a diferenciação de células ósseas para subsequente deposição óssea.

O objetivo do trabalho foi avaliar in vivo a osseointegração de implantes produzidos em zircônia reforçada com ítria (Y-TZP) e compará-los com o implante de titânio usinado e com o de superfície jateada com brushita. Para tanto, nas tíbias de 20 coelhos machos (n=10) e fêmeas (n=10) foram implantadas em uma das tíbias o implante Y-TZP (GE-1, n=10 implantes) e na outra tíbia o titânio usinado (GC, n=5 implantes) ou jateado com brushita (GE-2, n=5 implantes). Os animais receberam marcadores ósseos fluorescentes, tetraciclina (14 e 21 dias), alizarina (28 e 35 dias) e calceína (42 e 49 dias) após a cirurgia de implantação. Ao final de 56 dias, a região dos implantes foi coletada e processada histologicamente para obtenção de cortes teciduais não desmineralizados. Nas imagens obtidas no microscópio confocal foi avaliado o percentual de área para cada marcador. Nos cortes corados pelo azul de toluidina foi avaliado morfologicamente a qualidade do tecido ósseo formado e a existência de interposição de tecido conjuntivo entre osso e implante, e morfometricamente determinado o percentual de contato osso-implante (BIC) e o percentual de tecido ósseo próximo à superfície do implante (BA). Os resultados mostraram que, não houve diferenças estatisticamente significantes entre machos e fêmeas quanto aos parâmetros avaliados. Com relação aos grupos, GE-1 e GC apresentaram cortical óssea remanescente íntegra e formação de um tecido ósseo maduro/lamelar na superfície dos implantes. No GE-2 ocorreu intensa reabsorção da cortical óssea pre-existente próxima ao implante e extensa formação óssea mais imatura em relação aos observados no GE-1 e GC. Essa intensa reabsorção e extensa formação óssea fez com que o percentual de área dos marcadores fluorescentes fosse em média 0,73 vezes maior no GE-2 em relação aos grupos GE-1 e GC. Com relação ao BIC não houve diferença entre os grupos, sendo em média de 47,8%, porém, o BA no grupo GC (66,2%) foi 0,33 vezes maior em relação ao GE-1(51,6%) e GE-2 (48,2%). No modelo utilizado o implante Y-TZP apresentou osseointegração similar ao titânio usinado e superior ao jateada com brushita, podendo ser considerado uma alternativa para substituir o implante titânio quando a estética esta envolvida. / The aim of this work was evaluate in vivo the osseointegration of implants produced with yttria stabilized zirconia (Y-TZP) and compare it with machined titanium implant and sandblasted surface with brushita titanium. Therefore, on the tibia of 20 rabbits males (n=10) and female (n=10) were implanted in one of the tibias the implant Y-TZP (GE-1, n=10 implants) and on the other tibia the machined titanium (GC, n=5 implants) or sandblasted surface with brushita titanium (GE-2, n=5 implants). The animals received fluorescent bone markers, tetracycline (14th and 21th days), alizarin (28th and 35th days) and calcein (42th and 49th days). At the end of 56 days, the implants regions were collected and histomorphometrically processed to obtain tissue sections not demineralized. On images obtained from confocal microscopy was evaluated the percentage of area for each bone markers. On slides stained with toluidine blue was measured morphologically the quality of formed bone tissue and the existence of interposition of connective tissue between bone and implant, and was morphometrically determined the percentage of bone-implant contact (BIC) and the percentage of bone tissue next to the implant surface (BA). The results showed that there were no statistically significant differences between male and female regarding to evaluated parameters. Concerning to the groups, GE-1 and GC exhibited wholesome remaining cortical bone and formation of mature/lamellar bone tissue on implants surface. In GE-2 ocurred intense reabsorption of preexisting cortical bone next to the implant and extensive bone formation more immature than GE-1 and GC. This intense reabsorption and extensive bone formation made the GE-2 area percentage for fluorescent markers 0.73 times higher on average when compared to GE-1 and GC. About the BIC, there were no differences between the groups, with an average of 47.8%, however, the BA on GC group (66.2%) was 0.33 higher compared to GE-1 (51.6%) and GE-2 (48.2%). In the model used, the Y-TZP implant exhibited osseointegration suchlike machined titanium and better than sandblasted surface with brushita titanium, being considered an alternative to replace the titanium implant when aesthetics is involved.

Com o crescimento empenho da medicina humana e veterinária na busca de biomateriais osteointegráveis, o estudo histológico se faz presente na interpretação e apresentação por resultados histomorfológicos das interações dos materiais implantados com o tecido ósseo, possibilitando o conhecimento da velocidade de neoformação óssea. A proposta deste trabalho foi avaliar por estudo histológico a bioatividade do composto ósseo de Ricinus granulado e hidroxiapatita sintética, implantados no osso ilíaco de coelhos, possibilitando uma melhor compreensão das interações das interfaces osso/implante, frente aos resultados histomorfológicos, sendo interpretados e apresentados por análise descritiva qualitativa. Foram selecionados 30 coelhos, fêmeas, Oryctolagus cuniculus, grupo geneticamente modificado - Botucatu, idade adulta de 90 dias, peso entre 2,55 e 3,1 Kg divididos em 3 grupos de 10 animais (G1, G2 e G3) sendo que o tempo de pós-operatório foi de G1 com 45 dias, G2 com 70 dias e G3 com 120 dias. Cada animal recebeu 3 defeitos ósseos no osso ilíaco, sendo que dois foram preenchidos pelos biomateriais: hidroxiapatita sintética e composto ósseo de Ricinus granulado e o terceiro para controle. Após a eutanásia, o osso ilíaco foi removido, identificado e submetido ao procedimento histológico. Concluiu-se através da avaliação histológica a crescente modificação da estrutura inicial para a deposição de nova formação óssea, sobressaindo células gigantes de corpo estranho (em alguns casos), fibroblastos e abundante presença de tecido conjuntivo sem diferenciação óssea. E os materiais foram considerados como biocompatíveis e biologicamente ativos. / With the growing commitment of human and veterinary medicine in the search for biomaterials osseointegration, the histological study is present in the interpretation and presentation of results of histomorphologic interactions of materials implanted with bone tissue, providing a speed of bone formation. The proposal was evaluated by histological study the bioactivity of the compound of granulated Ricinus and synthetic hydroxyapatite implanted in rabbit iliac bone, allowing a better understanding of the interactions of bone-implant interface, as compared with histopathologic results, and interpreted and presented by qualitative descriptive analysis. We used 30 female rabbits, Oryctolagus cuniculus, group - Botucatu, adulthood in 90 days, weighing between 2.55 and 3.1 kilograms divided into 3 groups of 10 animals (G1, G2 and G3) and that the length after surgery was 45 days with G1, G2 in 70 days and G3 with 120 days. Each animal received 3 bone defects in the pelvic bone, two of which were completed by biomaterials: synthetic hydroxyapatite and compound of granulated Ricinus and the third for control. After euthanasia, the iliac bone was removed, identified and subjected to histological procedures. It was concluded by the increasing histological modification of the initial structure for the deposition of new bone formation, towering giant cells of foreign body (in some cases), fibroblasts and abundant presence of connective tissue without bone differentiation. And the materials were considered as biocompatible and biologically active.

Introdução: Com o desenvolvimento das artroplastias não cimentadas, estudos vêm sendo realizados com o objetivo de se determinar se as hastes femorais não cimentadas poderiam ser utilizadas em qualquer paciente,ou estaria reservada apenas para aqueles que possuem boa qualidade óssea. Um estudo comparativo é realizado para avaliar a osteointegração de hastes femorais não cimentadas nas artroplastias totais de quadril em pacientes que apresentam má qualidade óssea, comparando com pacientes que apresentam boa qualidade óssea. Materiais e métodos: Este estudo inclui 196 pacientes submetidos à artroplastia total do quadril primária não cimentada por diagnóstico de osteoartrite primária e secundária com no mínimo de 12 meses de seguimento, divididos em dois grupos: um contendo pacientes com boa qualidade óssea (DorrA); e outro com pacientes com má qualidade óssea (Dorr B e C). Foi avaliada a osteointegração através da análise radiográfica seguindo os critérios estabelecidos por Engh, além de avaliar o resultado clínico e funcional através do questionário de WOMAC. Foram também avaliadas as complicações decorrentes do processo cirúrgico em ambos os grupos. Resultados:Há diferença na frequência do gênero no grupo Má Qualidade Óssea (MQO) (p=0,009) com predomínio de mulheres e diferença no diagnóstico inicial,havendo um número maior de casos de patologias reumatológicas e sequelas de displasia no grupo MQO (p=0,0002). Não observamos diferença quanto a idade, lado operado e tempo de seguimento entre os dois grupos. Não observamos diferença entre os grupos quando avaliado o escore clínico, a osteointegração ou a necessidade de revisão. Observamos um maior risco de fratura intraoperatória do fêmur proximal no grupo MQO (p=0.03) comparando-se com o grupo Boa Qualidade Óssea (BQO). Conclusão: Concluímos que as hastes femorais não cimentadas osteointegram igualmente, independentemente da qualidade óssea do paciente e que fraturas intraoperatórias ocorrem mais quando realizadas hastes femorais não cimentadas em pacientes com má da qualidade óssea / Introduction: With the development of the non cemented total hip replacement, many studies were carried out to determinate if uncemented femoral stem can be used in every patient, or if this kind of implants are reserved for those patients with good bone quality. A comparative study was carried out to evaluate the osseointegration of uncemented femoral stem in total hip replacements in patients that have poor bone quality, comparing with patients that have good bone quality. Methods: The study included 196 cases of primary uncemented total hip arthroplasties due to a diagnosis of primary or secondary osteoarthritis, with a minimum of 12 months of follow-up, divided in two groups: one with patients that have good bone quality (Type A Dorr), and another with patients that have poor bone quality (Types B and C Dorr). Osseointegration was evaluated by X ray analysis, following the Engh\'s criteria. Clinical and functional results were also evaluated by the application of the WOMAC questionnaire, and complication in both groups were reported. Results: Regarding our patient\' gender, we observed a significant difference between the two groups: there was more women in the group of Poor Bone Quality (PBQ) (p=0,009). We also observed a significant difference in the initial diagnosis of the patients: there was more osteoarthritis secondary to rheumatic pathologies and hip dysplasia in the PBQ group (p=0,0002). There was no difference when observed the mean age, operation\' side and mean time of follow-up between the two groups. We also did not observed differences between the groups when evaluated the clinical scores, the osseointegration of the femoral stem and the need of revision of the arthroplasty by any reason. But, in the PBQ, we observed a higher risk of intra operative fracture in the proximal femur compared with the group Good Bone Quality (GBQ) (p=0,03). Conclusion: We concluded that the uncemented femoral stem has an equal rate of osseointegration, despite the bone quality and that there is a higher risk of intra operative fracture when implanted an uncemented femoral stem in bone with poor quality

Introdução: O desenvolvimento da radiologia digital e da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) permitiu aos profissionais diferentes formas de avaliação das imagens. Entretanto, frente a materiais metálicos, é observada a formação de artefatos tanto na imagem tomográfica, quanto nas radiografias digitais após a aplicação de filtros de processamento. Objetivo: Esta pesquisa objetivou investigar a interferência provocada por materiais metálicos na avaliação da interface osso/implante em radiografias periapicais convencional e digital, e em TCFC. Materiais e Métodos: Foram inseridos implantes de titânio em 74 blocos de costelas bovina frescas. Em 37, a inserção foi em íntima relação com as paredes ósseas (Grupo Controle-GC) e nos outros 37 com um espaço de 0.125 mm (Grupo Teste-GT). As radiografias periapicais foram realizadas com filme convencional e dois sistemas digitais de placa de fósforo. As imagens volumétricas foram adquiridas em dois equipamentos de TCFC. Nos sistemas digitais as imagens foram investigadas com e sem a utilização dos filtros e, nas tomografias, com diferentes protocolos de aquisição. Três examinadores treinados e cegados realizaram a avaliação utilizando uma escala Likert de cinco pontos. Foram utilizados testes de sensibilidade, especificidade e acurácia (área sob a curva ROC) e teste de concordância de Kendall (W). Resultados: Na avaliação radiográfica (ARTIGO I), foi observada maior acurácia do exame convencional e das imagens do sistema VistaScan com filtros Caries2 e Endo e do sistema Express com filtro Sharpen3 na detecção da justaposição entre osso e implante. Na avaliação tomográfica (ARTIGO II), somente as imagens do tomógrafo i-Cat com a resolução de voxel de 0.125mm não apresentaram diferença significativa com a radiografia convencional na acurácia diagnóstica. Conclusão: Na avaliação radiográfica da justaposição entre o osso e o implante, preferência deve ser dada às radiografias convencionais ou às digitais com filtros de realce (Caries2, Endo e Sharpen3). Em caso da existência de exames de TCFC com voxel 0.125 mm, tal avaliação também pode ser realizada. / Introduction: The development of digital radiology and computed tomography cone beam (CBCT) enabled professionals different possibilities of images evaluation. However, when metallic materials are present, artifacts formation can be observed in tomographic images and in digital radiography after processing fiters. Objective: This study investigated the interference caused by metallic materials in bone/implant interface evaluation with conventional and digital periapical radiographs, and CBCT. Materials and Methods: Titanium implants were placed into 74 fresh bovine ribs. In 37, the implants were in close relation with the bone walls (Control Group-CG) and the remaining 37 ribs preparations promoted a 0.125 mm space (Test Group-GT) .The periapical radiographs were taken with conventional film and digital photostimulable phosphor plate (PSP) system of two commercial brands. The volumetric images were acquired in two CBCT equipment. The digital images were investigated with and without the use of processing filters available and the tomographic with different acquisition protocol. Three trained and blinded examiners performed the evaluation using a five points Likert scale. Sensitivity, specificity and accuracy (area under the ROC curve) tests were used and Kendall´s coefficient of concordance (W). Results: In the radiographic evaluation (Article I), there was a higher accuracy to detect the juxtaposition between bone and implant with the conventional radiography and the images of VistaScan system using the Caries2 and Endo filters, and Express system with Sharpen3 filter. In the tomographic evaluation (Article II), only the images with 0.125mm of voxel resolution from i-Cat CBCT showed no significant difference with conventional radiography in the diagnostic accuracy. Conclusion: In radiographic evaluation of juxtaposition between bone and implant preference should be given to conventional radiographs or in digital radiographs to Caries2, Endo and Sharpen3 enhancement filters. In case of the existence of CBCT exams (voxel 0.125mm), such evaluation can also be performed.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Estudos do titânio e suas ligas, como biomateriais, visam melhorar problemas relacionados com a interface osso-implante que podem determinar a qualidade, o tempo de reparação óssea e, por conseguinte o sucesso clínico do implante. O objetivo deste estudo foi avaliar, em ratos, a osteointegração de implantes macroporosos produzidos pelo método da metalurgia do pó (MP), com adição controlada de gelatina. Foram utilizadas, como grupo controle, amostras de titânio comercialmente puro (Ticp) e amostras da liga Ti-13Nb-13Zr obtida pelo processo de MP, sinterizadas a 1150°C / 14 horas (10-5 mBar). Para a obtenção das amostras porosas, foi adicionado até 15% em peso de gelatina aos pós metálicos (Ti, Nb e Zr), as amostras foram tratadas termicamente em forno a vácuo (10-2 mBar) a 300°C / 90 min e sinterizadas. Foi feita a caracterização física dos pós metálicos, da liga sinterizada e amostras porosas. A caracterização biológica iniciou-se pelo teste in vitro de citotoxicidade, de acordo com a norma ISO- 10993-5 (1993), que permitiu a utilização dos implantes em teste in vivo. A avaliação da osteointegração foi realizada em ratos Wistar, macho, em um período de 28 dias. As análises morfológicas, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV), avaliaram qualitativamente a osteointegração. Como conclusão, a metodologia inédita do processo de MP modificado pela adição de gelatina, propiciou com êxito a obtenção de implantes metálicos porosos. A gelatina por ser um colágeno, não interferiu na característica final de não-citotoxicidade dos implantes. O tamanho dos poros obtidos por esta técnica permitiu a nutrição e manutenção necessária para a sobrevivência das células, comprovando que os poros e canais formaram uma rede de alta interconectividade comprovando assim o aspecto de osteointegração e osteocondução da liga porosa. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:06/52700-2

Orientador: Jose Ricardo de Albergaria Barbosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perez_MiguelAngelJaimes_D.pdf: 10680088 bytes, checksum: c91b56bc63db2e1197b0228d1fc609d5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste estudo foi analisar qualitativa e quantitativamente a distribuição das tensões geradas em modelos fotoelásticos após a aplicação de cargas verticais de 150N, em implantes osseointegráveis de diferentes desenhos. Foram selecionados 3 implantes: I.) Serson Implant 3,75 x 13 mm, Hexágono Externo; II.) Colosso RC 4,0 x 13 mm, Hexágono Interno; III.) Kopp 4,0 x 13 mm, Cone Morse. Para a análise da distribuição de tensões foram confeccionadas 3 hemimandibulas em resina fotoelástica a partir da duplicação de três réplicas de hemimandibulas humanas de poliuretano. Cada implante foi posicionado e fixado no interior da hemimandibula fotoelástica na região do segundo pré-molar ausente. Através do polariscópio circular pertencente ao laboratório de Materiais Dentários da Faculdade de Odontologia de Piracicaba FOP-UNICAMP, foi possível visualizar as franjas isocromáticas nos modelos. Na análise qualitativa foi observado o início da primeira franja e a distribuição das tensões quando aplicado 150N de carga. A análise quantitativa foi obtida através da formula da lei ótica das tensões, conhecendo a respectiva ordem de franja no ponto de interesse, a constante ótica do material e a espessura do modelo. Este cálculo permitiu conhecer a tensão cisalhante de cada implante. O implante cilíndrico Serson, H.E apresentou distribuição das tensões na região cervical, apical e média do implante com maior tensão cisalhante na região cervical, seguido pela região media e apical. O implante Colosso RC com H.I apresentou distribuição das tensões na região apical, cervical e média do implante com um padrão uniforme de tensões nas três regiões. O implante Kopp, com desenho cônico e C.M apresentou distribuição das tensões na região cervical, apical, e média do implante com maior concentração de tensão cisalhante na região apical, seguido pela região cervical e media conjuntamente. Baseado nos resultados e na metodologia empregada neste estudo conclui-se que os três desenhos de implantes apresentaram padrões diferentes de distribuição de tensões, observando-se menor concentração de tensões nos implantes cônicos com conexões internas H.I e C.M. O implante cilíndrico com H.E apresentou maior concentração de tensão / Abstract: This study qualitatively and quantitatively analyze the distribution of tensions generated in fotoelastic models after the application of vertical loads of 150N in osseointegrables implants of different designs. We selected 3 implants: I.) Serson Implant 3.75 x 13 mm, External Hexagon II.) Colosso RC 4.0 x 13 mm, Internal Hexagon, III.) Kopp 4.0 x 13 mm, Morse Cone. For the analysis of the distribution of tensions, 3 hemimandibles using fotoelastic resin from the duplication of three replics of human hemimandibles of polyurethane were made. Each implant was placed and fixed inside the fotoelastic hemimandibles in the region where the second pre-molar was absent. Through a circular polariscope belonging to the Dental Materials, School of Dentistry of Piracicaba (FOP - UNICAMP) laboratory was able to see the isochromatics fringes in the models. In the qualitative analysis was observed the beginning of the first fringe and the distribution of the tensions when was applied a load of 150N. A quantitative analysis was obtained through the optical formula law of the tensions, knowing the order of fringe at the point of interest, an optical constant of the material and the thickness of the model. This calculation allowed to know the cisalhante shear of each implant. The cylindrical implant Serson HE showed distribution of the tensions in the cervical, middle and apical region of the implant with great tension shear in the cervical, followed by middle and apical region. The implant Colosso RC with HI showed distribution of the tensions in the apical, cervical and middle region of the implant with a uniform pattern of the tensions in these three regions. The implant Kopp with conic design and CM showed distribution of the tensions in the cervical, apical, and middle region of the implant with great concentration of the tension shear in the apical region, followed by cervical and middle together. Based on the results and methodology used in this study, we concluded that the three designs of implants showed different patterns of distribution of the tensions, with less concentration of the tensions in the conical implants with internal connections HI and CM. The cylindrical implant with HE showed higher concentration of the tension / Doutorado / Cirurgia e Traumatologia Buco-Maxilo-Faciais / Doutor em Clínica Odontológica

Estudos de modificações de superfície de implantes de Ti têm atraído a atenção dos pesquisadores por existir grande interesse em tratamentos que possam acelerar o processo fisiológico de reparo do tecido ósseo em contato com o Ti. Avaliações in vitro mostraram que superfícies de Ti obtidas por modificação físicoquímica como a anodização (anodic spark discharge ASD) podem representar uma boa alternativa para melhorar a osseointegração de implantes. O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta do tecido ósseo de mandíbula de cães a implantes osseointegráveis de Ti com superfície modificada por duplo ataque ácido (AE), por anodização em solução de íons cálcio e fosfato (ASD-AK) e anodização em solução de silício, cálcio e fosfato seguido por ataque alcalino em NaOH (SiB-Na). Para isso dez cães foram submetidos a exodontia dos pré-molares 12 semanas antes das instalação dos implantes. Os animais foram sacrificados no período de 5 e 8 semanas (cinco por período) e os segmentos ósseos contendo os implantes foram processados. Foram avaliados os efeitos dos tratamentos de superfície na (1) porcentagem de contato direto osso-implante, (2) formação óssea entre as roscas do implante e (3) formação óssea à distância da superfície do implante. Os resultados mostraram que todos os tratamentos (AE, ASD-AK e SiB-Na) permitiram formação óssea em contato direto e adjacente à superfície de Ti sem apresentar nenhum diferença qualitativa e quantitativa no padrão de reparo ósseo. Portanto, esses tratamentos deveriam ser avaliados clinicamente na reabilitação implanto-suportada de pacientes parcial ou totalmente edêntulos. / Surface modification of Ti have been attracted the attention of the researchers for existing great interest in treatments that can speed up the physiological process of repair of the bone contact. Aiming to improve the osseointegration of Ti implants several surface treatments have been proposed including those obtained by anodic spark deposition technique (anodic spark discharge ASD). This treatment allows to developing a thin and porous surface layer enriched with selected ions from the electrochemical solution. This study was designed to analyze bone repair adjacent to and in contact with Ti implants with surfaces modified by acid etching (AE) and anodic spark deposition (ASD). Surface modification of Ti implants was carried out by three methods: AE, ASD in calcium and phosphate solution (ASD-AK), and ASD in calcium, phosphate and silicon solution followed by alkali etching in NaOH (SiB-Na). Ten mongrel dogs were submitted to premolar extraction and after 12 weeks AE, BS, and SiB-Na self-screw Ti implants were placed into edentulous areas. Animals were killed at 3 and 8 weeks (five per period) and bone fragments with implants harvested and processed to obtain thin ground sections. Histomorphometric analysis was carried out to determine the bone-implant contact (BIC), bone area between threads (BABT), and bone area adjacent to threads (BAAT). The results had shown that all the treatments (AE, ASD-AK and SiB-Na) had allowed bone formation in direct and adjacent contact to the surface, without qualitative and quantitative difference in the standard of bone repair. Therefore, these surface treatments would have clinically to be evaluated in the implant-supported rehabilitation of total edentulous or patients partial.

Biomateriais, cerâmicos ou metálicos, para emprego em tecido ósseo, são importantes ferramentas na medicina regenerativa com intuito de reparar, restaurar, restituir, sustentar, tratar e substituir tecido lesionado. A análise da resposta biológica aos biomateriais é um grande desafio, considerando os aspectos inerentes do tecido ósseo mineralizado e as características físicas dos biomateriais. A compreensão do comportamento celular envolvido nesse conjunto tem o intuito de desenvolver biomateriais mais aptos e adequados ao tecido ósseo o qual ele é destinado. O objetivo deste estudo foi avaliar a osteointegração de implantes cerâmicos e metálicos após ensaio in vivo, por meio de técnicas histoquímicas com colorações de Giemsa-Eosina (GE), Hematoxilina-Eosina (HE), Tricrômico de Masson-Goldner (MG), Tricrômico de Masson (TM), Tricrômico de Gomori (GO) e Picrossírus (PS), Azul de Toluidina (AT) além de técnicas imunohistoquímica (IHQ), lectina-histoquímica (LHQ) e marcadores fluorescentes. Implantes cerâmicos à base de fosfatos de cálcio: hidroxiapatita (HAp), β-fosfato tricálcico (β-TCP) e mistura dos dois (BCP) 1:1 em peso, foram produzidos por gelcasting de espuma e pela inovadora técnica da bola de neve. Os implantes à base de titânio comercialmente puro (Ticp) e da Liga Ti-13Nb-13Zr (Liga) foram produzidos por metalurgia do pó; sendo macroporosos, com a adição de diferentes polímeros naturais, ou microporosos, com elevadas densidades, submetidos a diferentes tratamentos de superfície. A avaliação da osteointegração foi realizada em tíbia de coelhos após períodos de reparação, em conjuntos osso-implante: não-descalcificados e descalcificados. Na análise histológica por microscopia óptica com colorações histoquímicas, os conjuntos apresentaram crescimento ósseo com osteointegração em todos os implantes. A análise por fluorescência mostrou as fases e áreas marcadas de acordo com o período de aplicação do marcador, indicando intenso remodelamento ósseo em todo o osso, o crescimento ósseo no interior dos poros e ao redor dos implantes para os marcadores tetraciclina e calceína. Com a análise de IHQ foram avaliados os marcadores para osteopontina (OP), osteonectina (ON) e osteocalcina (OC), e com LHQ foram avaliadas 5 lectinas. O melhor marcador por IHQ foi para OP, havendo correlação entre a marcação com WGA pela LHQ e OP pela IHQ. A técnica de LHQ foi bem sucedida em criar perfis de comparação entre os biomateriais. A maior marcação por RCA-1 para todos os implantes cerâmicos e metálicos, indicam que esta é um promissor marcador para diferenciação em estudos de osteointegração, bem como a marcação por sWGA e PNA nos implantes de Liga. / The use of biomaterials in bone, whether ceramic or metallic, are important tools for regenerative medicine aiming to repair, restore, restitute, support, treat and substitute damaged tissue. The evaluation of biological response towards biomaterials is a big challenge considering the inherent aspects of mineralized bone tissue and physical characteristics of biomaterials. The understanding of the cellular behavior involved will propitiate the development of more fit and adequate biomaterials to the targeted bone. The objective of this study was to evaluate the osseointegration of ceramic and metallic implants after in vivo testing on bone, with histochemical staining techniques as Giemsa-Eosin (GE), Hematoxylin-Eosin (HE), Masson-Goldners Trichrome (MG), Massons Trichrome (MT), Gomoris Trichrome (GT), Picrosirius Red (PS), Toluidine Blue (TB), besides Immunohistochemistry (IHC), Lectinhistochemistry (LHC) and Fluorescent labeling. The ceramic implants were produced using calcium phosphates: hydroxyapatite (HAp), β-tricalcium phosphate (β-TCP) and their biphasic mixture (BCP) 1:1 by weight, as ceramic foam by gelcasting or as ceramic spheres obtained by the innovative Snowballing technique. The metallic implants were produced using commercially pure titanium (cpTi) and alloy Ti-13Nb-13Zr (Alloy) by powder metallurgy, using natural polymers as additives to achieve macroporosity and microporous without additives and different surface treatments. The osseointegration evaluation was performed on implanted tibia bone of New Zealand White rabbits after repair period in bone-implant samples either decalcified or undecalcified. Histological analysis of stained slides with optical microscopy showed samples with bone ingrowth and osteointegration on all implants. The Fluorescent analysis evidenced the bone growth phases and areas according to each marker injection period. Intense remodeling process throughout the bone, bone ingrowth inside the pores and surrounding the implants was observed with the markers tetracycline and calcein. The IHC analysis was performed using markers for osteopontin (OP), osteocalcin (OC) and osteonectin (ON), and LHC analysis using five lectins. The best marker by IHC was OP; with correlation between the result of lectin WGA and the antibody for OP. The LHC technique was successful creating profiles for comparison between biomaterials. The results of RCA-1 for all ceramic and metallic implants indicates that this is a promising marker for differentiation at osseointegration studies, as well as the results of sWGA and PNA for Alloy implants.