Fraturas cominutivas com grandes perdas ósseas são comuns em animais silvestres, sendo de maior prevalência em aves, devido a traumas, com a crescente urbanização e desmatamento. Um dos problemas para o tratamento dessas fraturas nesses animais é a dificuldade do uso de enxertia autógena, devido os locais de coleta não oferecerem material suficiente e pela alta taxa de morbidade. Assim, a engenharia de biomateriais vem desenvolvendo diversos dispositivos com a intenção de auxiliar nesse tratamento. O uso de cimento ósseo é crescente nesse meio, e tem como objetivo a recuperação e reintrodução do animal a seu habitat. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso do cimento ósseo de hidroxiapatita deficiente em cálcio (HAD) associado ou não a proteína morfogenética óssea (BMP), para o tratamento do defeito crítico (DC) diafisário em ulna de galinhas domésticas. Foram utilizadas 32 aves, separadas em 4 grupos de 8 animais, sendo: controle negativo (GCN), controle positivo (GCP), cimento de HAD (GHAD) e cimento HAD associado a BMP (GHAD+BMP). Todos os animais passaram pelos procedimentos de ostectomia e a fixação dos fragmentos por meio da colocação de um pino intramedular de 1,5mm de forma retrógada, e acompanhados por período de 60 dias. Foram realizados exames radiográficos, análise histopatológica e biomecânica das ulnas. O presente trabalho demonstrou que não houve diferença significativa de consolidação entre os grupos com e sem BMP, porém o HAD+BMP apresentou-se mais eficiente para DC em galinhas na avaliação histopatológica, levando a resposta osteoindutora, por parte do cimento, e osteogênica, pela proteína. / Comminuted fractures with great bone loss are common in wild animals, being more present in birds due to trauma related to growing urbanization and deforestation. One of the problems of the treatment of these kinds of fractures in these animals is the difficulty of using autogenous grafting because collection places do not offer enough material and also because of the high morbidity rate. Therefore, biomaterials engineering has been developing several devices intending to help on this treatment. Therewith, the use of bone cement is increasing in this environment, and has as its goal the recovery and reintroduction of the animal to its habitat. The objective of this work was to evaluate the use of calcium deficient hydroxyapatite bone cement (HAD) for the treatment of diaphysialcritical defect (DC) in ulna of domestic hens. Thirty-two birds were used, divided in four groups of eight animals, being: negative control (GCN), positive control (GCP), HAD cement (GHAD) and HAD cement associated with bone morphogenetic protein (GHAD + BMP). All animals went through the procedure of ostectomy and fixation of the fragments by placing a 1.5mm intramedullary pin in a retrograde way, and assisted for a period of 60 postoperative days. Radiographic examinations, histopathological and biomechanical analysis of the ulna were performed.The present paper demonstrated that there was not a significant consolidation measure between the groups with no BMP, however HAD + BMP presented more efficient results for DC in hens in the histopathological evaluation, leading to an osteoinductive response by cement and osteogenic by the protein.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O principal objetivo deste trabalho foi estudar a influência do tratamento superficial com laser de femtossegundo em amostras de alumina e compósito de alumina-zircônia estabilizada com ítria para depósito e aderência de apatita. Os resultados obtidos mostraram que houve a formação de apatita sobre as superfícies das amostras que foram texturizadas com laser de femtossegundo e em seguida imersa em 1,5 SBF. Este método biomimético pôde, por conseguinte, tornar estas cerâmicas bioativas. Também houve a formação de apatita na superfície das amostras sem o tratamento a laser. Os efeitos da texturização na superfície para as diferentes cerâmicas e a influência do tempo de imersão em 1,5 SBF são discutidos, a fim de determinar a condição ótima para estimular a deposição e a adesão da apatita na superfície dos materiais. Finalmente, os resultados obtidos das diferentes análises são comparados. A adesão da hidroxiapatita é essencial para interação com o substrato e depende das propriedades das superfícies dos materiais. A qualidade desta adesão influenciará sua morfologia e a capacidade futura de osseointegração. As características de superfície dependem da química de superfície, energia de superfície e topografia de superfície. Geralmente, a reatividade de superfície e energia de superfície pode ser influenciada pelas características de molhabilidade, influenciando o desempenho de biomateriais. A adesão e crescimento da apatita depositada também é função da rugosidade superficial. O tratamento superficial com laser de femtossegundo melhora consideravelmente a adesão da apatita obtida pelo recobrimento biomimético nas superfícies dos materiais. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Este estudo avaliou, quantitativamente, o osso regenerado após técnica de regeneração óssea guiada, utilizando osso autógeno em bloco e membrana de colágeno e descreveu seu processo de reparação ao redor de superfícies de implantes usinadas ou tratadas por jato de óxido de titânio em períodos de até 150 dias. Foram utilizados 60 ratos machos Wistar, divididos em 2 grupos: um recebeu implantes com superfície usinada (U) e o outro recebeu implantes com superfície tratada por jato de óxido de titânio (T). Uma trefina foi utilizada para a remoção do enxerto ósseo em bloco da calvária do animal. O enxerto foi fixado próximo ao ângulo da mandíbula do rato, na cortical vestibular, com o uso do implante. O conjunto foi coberto por membrana de colágeno. A ortotanásia foi realizada em 0, 14, 21, 45 e 150 dias. Foi realizado processamento histológico para material nãodescalcificado, e um corte no longo eixo do implante foi obtido para cada espécime. Foram realizadas análises qualitativa e quantitativa. Os dados foram analisados estatisticamente, em um nível de significância de 5%, pelos testes de Kruskal-Wallis e de Dunn. Os resultados relativos aos períodos de observação mostraram que a média do tamanho do defeito inicial foi de DO-U = 604,13 m e DO-T = 585,90 m (p=0,720) e que a média de espessura inicial do leito foi de EL-U = 257,29 m e ELT = 243,57 m (p=0,07); houve uma redução da espessura do enxerto no período de 150 dias para o grupo T em relação ao grupo U (EE-T = 338,25 m; EE-U = 407,71m) (p=0,003), não havendo outras diferenças significativas entre os grupos. Notou-se a presença de osso regenerado, vestibularmente ao enxerto, a partir de 21 dias, com uma nítida tendência ao aumento de sua espessura até o período de 150 dias, onde notamos um aumento da espessura óssea total de cerca de 4,6 (T) e 4,8 (U) vezes a espessura original da mandíbula, com valores de ETTO U = 1254,40 m e ETTO T = 1141,85 m (p=0,48). / This study quantitatively analyzed the regenerated bone after guided bone regeneration technique using autogenous block graft with resorbable membrane and described its pattern around machined titanium or oxide grit-blasted titanium surfaces in periods of up to 150 days. Sixty male, adult, Wistar rats were randomly assigned to one of two groups: machined titanium surface (U) or oxide grit-blasted titanium surface (T). A block graft was harvested from the rat calvarium with a trephine, laid and stabilized on the external cortex near the angle of the mandible with implants. A collagen membrane was adapted to completely cover the bone graft in both groups. The animals were euthanized at 0, 14, 21, 45 and 150 days after surgery. Nondecalcified histological sections were processed for each specimen and one section on the long axis of the implant was obtained. Qualitative and quantitative analysis were carried out. Statistical analyses were carried out with a significance level of 5% and used Kruskal-Wallis and Dunn tests. Results showed that the mean bone defect was DO-U = 604,13 m and DO-T = 585,90 m (p=0,720), and the mean mandible bone width was EL U = 257,29 m and EL-T = 243,57 m at zero hour. The mean graft width was reduced after 150 days for the T group as compared to group U (EET = 338,25 m and EE-U = 407,71 m) (p=0,003). No other significant differences between groups were observed. Regenerated bone was observed buccal to the bone graft after 21 days increasing in width after 150 days. The final mean mandible bone width after 150 days (ETTO-U = 1254,40 m and ETTO-T = 1141,85 m) achieved 4,8 (U) and 4,6 (T) times the original mandible width (p=0,48).

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

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-06T14:00:14Z No. of bitstreams: 1 luizmarceloamaralgalvaonunes.pdf: 1165890 bytes, checksum: 617cb8b85316ada8b08107c635bf0730 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T11:27:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luizmarceloamaralgalvaonunes.pdf: 1165890 bytes, checksum: 617cb8b85316ada8b08107c635bf0730 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T11:27:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luizmarceloamaralgalvaonunes.pdf: 1165890 bytes, checksum: 617cb8b85316ada8b08107c635bf0730 (MD5) Previous issue date: 2016-09-06 / A Implantodontia, afim de, proporcionar melhores resultados estéticos e funcionais, tem apresentado inúmeras inovações e tecnologias visando alcançar estes objetivos associado a redução do tempo de tratamento. Contudo pacientes que apresentam a necessidade de cirurgias de reconstruções associadas a enxertos ósseos visando à instalação adequada destes implantes permanecem como desafios. Deste modo, o presente trabalho analisou o enxerto ósseo autógeno em dois diferentes períodos e avaliou os implantes instalados nestes períodos analisados, a pesquisa foi subdividida e descrita nos Capítulos à seguir. CAPITULO I: Análise histológica das características existentes no processo de incorporação e maturação óssea em áreas submetidas à cirurgia de enxerto ósseo em elevação de seio maxilar. Observou-se nos dois períodos analisados, correspondentes do processo de reparo ósseo, que foram semelhantes em ambos períodos. Deste modo, pode-se concluir que o enxerto ósseo autógeno apresenta características semelhantes na fase de incorporação (2 meses) e maturação (6 meses) o que possibilita a manipulação deste tecido na fase mais inicial sem o seu comprometimento. CAPITULO II: O propósito deste capítulo foi avaliar a osseointegração em dois períodos diferentes sendo, incorporação (2 meses) e maturação (6 meses) óssea em áreas submetidas a cirurgia de enxerto ósseo em elevação de seio maxilar e a estabilidade da prótese instalada. Observou-se nos dois períodos analisados, a incorporação óssea (2 meses) e maturação óssea (6 meses), que embora divergentes nas etapas de reparo ósseo, apresentaram resultados semelhantes para a osseointegração e estabilidade da prótese. Deste modo, pode-se concluir que a inserção de implantes osseointegráveis nestas regiões em menor período de reparo, ou seja, na fase de incorporação óssea (2 meses) não compromete a osseointegração nem tão pouco a estabilidade da prótese a longo prazo. A redução do tempo de tratamento de pacientes submetidos a cirurgias de reconstruções com enxerto ósseo em elevação de seio maxilar é possível realizando a instalação dos implantes no período de incorporação óssea. / The implantology in order to provide better aesthetic and functional results, presented numerous innovations and technologies to achieve these goals associated with reduced treatment time. However patients who have the need for reconstructive surgery associated with bone grafts seeking the proper installation of these implants remain as challenges. Thus, this work presents two studies described in the following chapters. Article I: Histological analysis of existing resources in the process of development and maturation in areas prone to bone graft surgery in sinus floor elevation. It was observed in both periods analyzed, bone repair, which were similar in both the periods. Thus, it can be concluded that autogenous grafts has similar characteristics in the incorporation phase (2 months) and mature (6 months), allowing the tissue manipulation in the initial stage without their involvement. Article II: The objective of this chapter was to evaluate the osseointegration in two different periods being, incorporation (2 months) and maturity (6 months) bone in areas subjected to bone graft surgery in sinus floor elevation and stability of the installed prosthesis. It was observed in both study periods, the bone ingrowth (2 months) and maturation (6 months), although at different stages of bone healing that showed similar results for bone integration and stability of the prosthesis. Thus, it can be concluded that the insertion of dental implants in these regions in the shortest repair, namely on bone growth phase (2 months) does not jeopardize the osseointegration or long-term stability of the prosthesis. The reduction in the treatment of patients undergoing reconstructive surgery with bone grafting time in sinus floor elevation is possible to perform the installation of implants in bone growth period.

Des résultats d’expériences cliniques de reconstruction de l’os maxillaire faites à partir de la greffe d’une "pâte osseuse" gélifiée par l’ajout de facteur tissulaire ont été le primum movens de ce travail. Cette "pâte osseuse", faite d’os en poudre et de plasma enrichi en plaquette (PRP) à laquelle on ajoute du facteur tissulaire, est un modèle à la fois de la coagulation et de la régénération osseuse.<p>Pour analyser des effets de la coagulation, nous avons utilisé un modèle connu :la culture primaire de cellules endothéliales (HUVEC). Les effets in vitro des facteurs de coagulation, dénommés protéases de la coagulation, pris séparément, ont été bien étudiés dans ces cellules, néanmoins aucune information sur l’effet combiné de ces protéases ou du plasma en coagulation n’était connue. Nous avons mesuré la "signalisation calcium" comme réponse cellulaire aux différents agents et ces mesures de la signalisation calcium ont été complétées par la mesure d’une autre réponse biologique, à savoir la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires (IL-6 et IL-8). Pour l’étude de la régénération osseuse, la signalisation calcium a été mesurée sur une lignée d’ostéosarcomes humains (SaOS-2), stimulée par des protéases de la voie extrinsèque de la coagulation (facteur VIIa, facteur Xa et thrombine). Comme réponse biologique complémentaire, nous avons évalué l’effet des protéases d’intérêt sur l’apoptose induite par l’absence de sérum dans le milieu de culture.<p>\ / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The objective of this study was to evaluate the in vivo performance of the hydroxyapatite (HA) coating and hydrofluoric acid (HF) etching zirconia (ZrO) implants and to compare the result with titanium (Ti) implants treated in a similar manner. A total of four different implant types were tested in this study. Threaded zirconia implants with HA coating (Test 1) and zirconia implants with HF-treated surfaces (Test 2) were used to compare to the same size of titanium implants treated in identical fashion (control 1 and control 2). All implants measured about 3.5 mm at the thread diameter and 7.0 mm in total length. Each rabbit received two zirconia and two titanium implants treated in the same manner (either HA-coated or HF-etched). The samples were implanted into the rabbit tibias and retrieved at 6 weeks. Upon retrieval, 24 specimens (6 samples for each group) were fixed and dehydrated. The samples were then embedded undecalcified in PMMA for histomorphometry to quantify the bone-to-implant contact (BIC). Another 24 samples were kept in 0.9% saline and were evaluated using removal torque (RT) analysis to assess the strength of the implant-to-bone interface. The histomorphometric examination demonstrated direct bone-to-implant contact for all four groups. HA particle separation from the implants surface was seen in a majority of the HA-coated samples. No signs of inflammation or foreign body reaction were found during examination. Due to the HA particle smear contamination in the ZrO-HA group, no data was collected in this group. The mean BIC at the first three threads of the Ti-HA, Ti-HF and ZrO-HF were 57.78±18.22%, 46.41±14.55% and 47.41±14.05%, respectively. No statistically significant difference was found pair-wise among these three groups. When comparing the BIC data with the machined-surface implants, a statistically significant difference was found between the Ti-HA versus Ti implant group and the Ti-HF versus Ti implant group. The mean bone area (BA) at the first three threads for Ti-HA, Ti-HF and ZrO-HF showed statistically significant difference (p<0.05) between the ZrO-HF and Ti-HA groups, favoring the ZrO-HF group. The value of the peak removal force could only be collected from the Ti-HA group during the removal torque test. The mean RT value for the Ti-HA group was 24.39±2.58 Ncm. When comparing the RT result with our pilot study using machined-surface implants, the Ti-HA group showed statistically significant (p<0.05) higher values than the machined-surface Ti implants. The result of this study proves the in vivo biocompatibility of all four implant types tested. In the three measurable implant groups, the histomorphologic analysis showed comparable osseointegration properties in this animal model.

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Biomaterials may be any class of material that aids in the regeneration, replacement, or augmentation of damaged tissues. The design of biomaterials is becoming increasingly sophisticated as new technologies enable the manufacture and incorporation of smaller components and structural features. Thus, a demand for equally sophisticated tools and methods to study biomaterials are necessary. Two such tools are X-ray micro-computed tomography (micro-CT) and electron microscopy. Micro-CT has the advantage of imaging materials in 3D and non-destructively, but cannot reach the same resolving power as electron microscopy. However, electron microscopy has limited application with biomaterials due to destructive sample preparation requirements. The advantages and limitations of each imaging technique presents a complementary relationship between the two. This thesis aims to develop and apply a complementary workflow using X-ray and electron microscopy to investigate two diverse biomaterials: a titanium dental implant, and collagen tissue scaffold. In a pilot study, a 3D printed titanium dental implant with a novel dual-stemmed design was investigated for its biocompatibility in vivo. Dual-stemmed and conventional conical implants were inserted into the tibia of New Zealand White rabbits for 3 and 12 weeks, then retrieved with surrounding bone. The implants were analyzed using micro-CT, electron microscopy, and histology. Active bone growth and remodelling around the dual-stemmed implant at both time points was observed. Comparative bone-implant contact indicated the dual-stemmed implants supported bone-implant integration, and demonstrates the comparable biocompatibility of these 3D printed stemmed implants in rabbits up to 12 weeks. In a separate study, a gold functionalized collagen scaffold for tissue engineering applications has been developed. This scaffold design is intended for improved detection of scaffold degradation behaviour in vivo using X-ray CT. In this thesis, micro-CT and electron microscopy were used to analyze the resultant scaffold structure after fabrication, as it is important for understanding the outcomes of in vivo experiments. Imaging revealed a highly heterogeneous structure at both the micron and nanometer length scales. Interconnected pores from 50 – 400 μm made up 80% of the scaffold volume, while gold nanoparticles and agglomerates ranging from 16 – 1000 nm were non-uniformly dispersed at the nanoscale throughout the collagen matrix. This work highlights how complementary X-ray and electron microscopy can be applied to characterize diverse biomaterials during developmental and pre-clinical phases. / Thesis / Master of Applied Science (MASc) / The continued development of next generation biomedical materials, otherwise known as biomaterials, is in part dependant on the resources and technology that exist to drive manufacturing, characterization, and testing. Biomaterials are being designed and controlled at length scales smaller than the diameter of a single hair, and therefore specialized tools are required to accurately investigate and characterize these new designs. Two such tools are X-ray and electron microscopy, which can be used to image and understand three-dimensional biomaterials non-destructively, and with high resolution, respectively. However, both imaging techniques struggle to provide both. This thesis aims to develop and apply a complementary workflow using X-ray and electron microscopy to investigate two diverse biomaterials: a titanium dental implant, and collagen tissue scaffold, with high resolution, and in three dimensions.