Introdução: O tratamento dos tumores ósseos benignos é frequentemente realizado por abordagem intralesional com curetagem do tumor e preenchimento da falha óssea com substâncias biológicas ou sintéticas. Entre as biológicas estão os vários tipos de enxertos e o maior representante das sintéticas é o cimento ósseo ou polimetilmetacrilato (PMMA). O uso do cimento ósseo compacto pode apresentar problemas devido à necrose térmica, ao afrouxamento asséptico, à incapacidade de remodelação e à elasticidade inadequada em relação ao osso normal. O desenvolvimento de um cimento ósseo esponjoso que atenda a estas demandas mecânicas e biológicas e que seja de fácil manipulação no ambiente cirúrgico tem estimulado alguns pesquisadores. Basicamente, é possível formar poros no interior do cimento por mistura de substâncias hidrossolúveis ou por reação química produtora de gás. Objetivo: Desenvolver e caracterizar fisicamente e mecanicamente um cimento ósseo com poros intercomunicantes de aspecto estrutural esponjoso. Material e métodos: A produção de cimento esponjoso foi realizada misturando-se o PMMA com bicarbonato de sódio e ácido cítrico. Foram confeccionados 90 corpos de prova com 40 mm de altura por 20 mm de diâmetro distribuídos em 6 grupos (n=15): G1 formado por cimento esponjoso em que antes da polimerização do cimento foram adicionados bicarbonato de sódio e ácido cítrico na proporção de 10% em relação ao componente sólido do cimento (polímero); G2 - cimento esponjoso na proporção de 20%; G3 - cimento esponjoso na proporção de 30%; G4 - cimento ósseo de PMMA compacto; G5 - formado por cimento de poliuretana de mamona (Bioósteo®) na proporção de 20%; G6 formado de corpos de prova cilíndricos de osso esponjoso extraído com trefina de côndilos tibiais proximais de bovinos. A qualidade do cimento esponjoso foi avaliada por macroscopia, cálculo de densidade, imersão em azul de metileno, tomografia computadorizada, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Resultados: A melhor forma de produção de cimento esponjoso foi pela mistura de PMMA e componentes efervescentes. O teste da imersão em azul de metileno mostrou que os G2 e G3 apresentaram melhor intercomunicabilidade. As análises com o microscópio eletrônico de varredura (MEV) mostraram uma ampla variação no tamanho e distribuição dos poros que medem de 50m a 3mm. Em relação aos ensaios mecânicos não houve diferenças significativas entres os grupos de cimento esponjoso G1, G2 e G3. Estes grupos apresentaram valores pouco inferiores aos do grupo G6 de osso esponjoso bovino. O grupo G4 (PMMA compacto) apresentou valores extremamente altos quando comparado ao osso esponjoso bovino e ao cimento esponjoso. O grupo G5 de cimento ósseo de mamona não atingiu os valores aceitáveis de resistência mecânica. Conclusão: Foi possível desenvolver um cimento esponjoso à base de polimetilmetacrilato pela mistura com os aditivos efervescentes, bicarbonato de sódio e ácido cítrico, que apresenta características físicas e mecânicas desejadas como substituto ósseo esponjoso nas curetagens para tratamento de tumores ósseos benignos. O cimento de mamona esponjoso na forma testada mostrou-se inadequado para os fins pretendidos. / Introduction: Benign bone tumors are usually treated by intralesional curettage. The bone defect may be filled with synthetic or biological substitutes. Polymetylmethacrylate (PMMA) is the most popular synthetic substitute and the solid form is associated to thermal necrosis, aseptic loosening, bone remodeling prevention and distinct elasticity. Research of porous cement that solves these drawbacks and can be molded intraoperatively has encouraged many authors. For surgical purposes, porosity can be achieved by mixing hydrosoluble substances or by gas-foaming reactions. Objective: Development and physical and mechanical characterization of a bone cement with interconnecting pores and cancellous bone like structural aspect. Methods: Porous cement was produced by adding the effervescent components sodium bicarbonate and citric acid to PMMA. Six groups of fifteen cylindrical samples (40 mm height, 20 mm diameter) were compared. G1, G2 and G3 groups consisted of porous cement specimens of PMMA with 10%, 20% and 30% of effervescent components respectively. G4 consisted of solid PMMA cement specimens. G5 group consisted of porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) with 20% effervescent components specimens. The control group G6 consisted of bovine cancellous bone samples. The porous cements were characterized in terms of porosity, density, pore interconnectivity and compressive strength. Macroscopic evaluation and measuring, methylene blue immersion, Scanning Electron Microscopy (SEM), mechanical testing and a special computed tomography reading software were employed for these evaluations. Results: The pilot study showed that adding effervescent components to PMMA was the best solution for porous cement production. The methylene blue immersion test showed that G2 and G3 groups had better pore interconnection. Scanning electron microscopy (SEM) showed a wide variation in pore size, from 50m to 3mm, and pore distribution. No significant differences between G1, G2 and G3porous cement groups were found regarding to mechanical strength and Young Modulus. Cancellous bovine bone, G6, was slightly stronger and less elastic than these groups. This property is potentially beneficial considering osteointegration as a consequence of Wolfs law. Solid PMMA is extremely strength and inelastic. These properties do not match with cancellous bone. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is unacceptably weak. Conclusion: Porous cement was developed by adding effervescent components, sodium bicarbonate and citric acid, to polymethylmetacrylate. Physical and mechanical properties are very similar to cancellous bone. Further investigations to evaluate its bone substitute potential should be encouraged. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is inadequate these purpose.

O cimento ósseo, utilizado para a fixação de componentes protéticos nas cirurgias de substituição articular, mais resistente às forças de compressão do que às forças de tração, tem suas propriedades mecânicas alteradas por vários fatores entre esses a formulação comercial e o método de preparação empregado. É o objetivo deste trabalho avaliar comparativamente as propriedades mecânicas à compressão de duas formulações comerciais de cimento ósseo preparadas manualmente e a vácuo, segundo as instruções do fabricante. Um conjunto de moldagem confeccionado em aço inoxidável permitiu preparar 48 corpos de prova para cada grupo experimental, totalizando 192 corpos de prova, que foram testados na Máquina Universal de Ensaios, tendo as especificações baseadas nas normas ISO 5833 e ASTM F451-86. A elaboração do diagrama tensão x deformação de cada grupo experimental analisou as propriedades mecânicas do cimento ósseo quanto ao módulo de elasticidade, tensão e deformação no limite de proporcionalidade, entre grupos de mesma formulação comercial e entre os grupos com mesmo método de mistura. Analisados estatisticamente pelo método de Variança de Kruskal-Wallis (p ≤0,001) e pelo método de Dunn's (p ≤0,05). Quanto ao módulo de elasticidade, o grupo 2M foi o que apresentou maior módulo, 1563 MPa, valor estatisticamente significante (p ≤ 0,05) em relação aos grupos 1M, 1V e 2V. Para a tensão no limite de proporcionalidade os grupos 1M (39,40 MPa) e 2V (39,65 MPa) foram os maiores valores de tensão no limite de proporcionalidade, não havendo diferença estatisticamente significante entre eles, mas essas diferenças foram significativas quando comparadas aos grupos 1V e 2M. A deformação no limite de proporcionalidade de maior valor percentual foi para o grupo 1M, 3,36%, sendo esta diferença estatisticamente significante quando comparado ao grupo 2M. Os testes de resistência à compressão do cimento nacionalizado e importado, preparados manualmente e a vácuo, mostraram não haver diferença importante entre os dois tipos de cimento ósseo, nem entre as duas formas de misturá-los. / The bone cement used for the fixation of the prosthetic components in the surgeries of joint replacement, more resistant to the compression than to the traction, has its mechanical properties altered by several factors among those the commercial formulation and preparation employee's method. It is the objective of this work to evaluate the mechanical properties to the compression of the two commercial formulas of bone cement manually prepared and using vacuum, according to the manufacturer's instructions. A molding set was made in stainless steel and it allowed for the preparation of 48 bodies of proof for each experimental group, adding up to 192 proof bodies total which were tested in the Universal Rehearsal Machine, with the specifications based on the ISO 5833 and the ASTM F451-86 regulations. The elaboration of the diagram "tension vs. deformation" of each of the experimental group analyzed the mechanical properties of the bone cement in relation to the elasticity module, tension and deformation on the proportional limit among the groups with the same commercial formula and among the groups with the same mixture method. Analyzed statistically, by Kruskal-Wallis's method of the variation (p ≤0.001) and by the Dunn’s method (p ≤0.05). Regarding the elasticity, the group 2M was the one with the highest module, 1563 MPa, a statistically significant value (p ≤0.05) in relation to the groups 1M, 1V and 2V to the tension at the limit of the proportionality, there is no significant differences among them, but these differences were relevant when compared to groups 1V and 2M. The deformation at the limit of the proportionality of the highest percentage was to group 1M, 3.36%, being this the relevant statistical difference when compared to group 2M. The resistance tests to the compression of the national and international cement prepared manually and by vacuum show that there is no important difference between the two kind of bone cement, and neither between the two ways of mixing them.

O cimento ósseo, utilizado para a fixação de componentes protéticos nas cirurgias de substituição articular, mais resistente às forças de compressão do que às forças de tração, tem suas propriedades mecânicas alteradas por vários fatores entre esses a formulação comercial e o método de preparação empregado. É o objetivo deste trabalho avaliar comparativamente as propriedades mecânicas à compressão de duas formulações comerciais de cimento ósseo preparadas manualmente e a vácuo, segundo as instruções do fabricante. Um conjunto de moldagem confeccionado em aço inoxidável permitiu preparar 48 corpos de prova para cada grupo experimental, totalizando 192 corpos de prova, que foram testados na Máquina Universal de Ensaios, tendo as especificações baseadas nas normas ISO 5833 e ASTM F451-86. A elaboração do diagrama tensão x deformação de cada grupo experimental analisou as propriedades mecânicas do cimento ósseo quanto ao módulo de elasticidade, tensão e deformação no limite de proporcionalidade, entre grupos de mesma formulação comercial e entre os grupos com mesmo método de mistura. Analisados estatisticamente pelo método de Variança de Kruskal-Wallis (p ≤0,001) e pelo método de Dunn's (p ≤0,05). Quanto ao módulo de elasticidade, o grupo 2M foi o que apresentou maior módulo, 1563 MPa, valor estatisticamente significante (p ≤ 0,05) em relação aos grupos 1M, 1V e 2V. Para a tensão no limite de proporcionalidade os grupos 1M (39,40 MPa) e 2V (39,65 MPa) foram os maiores valores de tensão no limite de proporcionalidade, não havendo diferença estatisticamente significante entre eles, mas essas diferenças foram significativas quando comparadas aos grupos 1V e 2M. A deformação no limite de proporcionalidade de maior valor percentual foi para o grupo 1M, 3,36%, sendo esta diferença estatisticamente significante quando comparado ao grupo 2M. Os testes de resistência à compressão do cimento nacionalizado e importado, preparados manualmente e a vácuo, mostraram não haver diferença importante entre os dois tipos de cimento ósseo, nem entre as duas formas de misturá-los. / The bone cement used for the fixation of the prosthetic components in the surgeries of joint replacement, more resistant to the compression than to the traction, has its mechanical properties altered by several factors among those the commercial formulation and preparation employee's method. It is the objective of this work to evaluate the mechanical properties to the compression of the two commercial formulas of bone cement manually prepared and using vacuum, according to the manufacturer's instructions. A molding set was made in stainless steel and it allowed for the preparation of 48 bodies of proof for each experimental group, adding up to 192 proof bodies total which were tested in the Universal Rehearsal Machine, with the specifications based on the ISO 5833 and the ASTM F451-86 regulations. The elaboration of the diagram "tension vs. deformation" of each of the experimental group analyzed the mechanical properties of the bone cement in relation to the elasticity module, tension and deformation on the proportional limit among the groups with the same commercial formula and among the groups with the same mixture method. Analyzed statistically, by Kruskal-Wallis's method of the variation (p ≤0.001) and by the Dunn’s method (p ≤0.05). Regarding the elasticity, the group 2M was the one with the highest module, 1563 MPa, a statistically significant value (p ≤0.05) in relation to the groups 1M, 1V and 2V to the tension at the limit of the proportionality, there is no significant differences among them, but these differences were relevant when compared to groups 1V and 2M. The deformation at the limit of the proportionality of the highest percentage was to group 1M, 3.36%, being this the relevant statistical difference when compared to group 2M. The resistance tests to the compression of the national and international cement prepared manually and by vacuum show that there is no important difference between the two kind of bone cement, and neither between the two ways of mixing them.

Introdução: O tratamento dos tumores ósseos benignos é frequentemente realizado por abordagem intralesional com curetagem do tumor e preenchimento da falha óssea com substâncias biológicas ou sintéticas. Entre as biológicas estão os vários tipos de enxertos e o maior representante das sintéticas é o cimento ósseo ou polimetilmetacrilato (PMMA). O uso do cimento ósseo compacto pode apresentar problemas devido à necrose térmica, ao afrouxamento asséptico, à incapacidade de remodelação e à elasticidade inadequada em relação ao osso normal. O desenvolvimento de um cimento ósseo esponjoso que atenda a estas demandas mecânicas e biológicas e que seja de fácil manipulação no ambiente cirúrgico tem estimulado alguns pesquisadores. Basicamente, é possível formar poros no interior do cimento por mistura de substâncias hidrossolúveis ou por reação química produtora de gás. Objetivo: Desenvolver e caracterizar fisicamente e mecanicamente um cimento ósseo com poros intercomunicantes de aspecto estrutural esponjoso. Material e métodos: A produção de cimento esponjoso foi realizada misturando-se o PMMA com bicarbonato de sódio e ácido cítrico. Foram confeccionados 90 corpos de prova com 40 mm de altura por 20 mm de diâmetro distribuídos em 6 grupos (n=15): G1 formado por cimento esponjoso em que antes da polimerização do cimento foram adicionados bicarbonato de sódio e ácido cítrico na proporção de 10% em relação ao componente sólido do cimento (polímero); G2 - cimento esponjoso na proporção de 20%; G3 - cimento esponjoso na proporção de 30%; G4 - cimento ósseo de PMMA compacto; G5 - formado por cimento de poliuretana de mamona (Bioósteo®) na proporção de 20%; G6 formado de corpos de prova cilíndricos de osso esponjoso extraído com trefina de côndilos tibiais proximais de bovinos. A qualidade do cimento esponjoso foi avaliada por macroscopia, cálculo de densidade, imersão em azul de metileno, tomografia computadorizada, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Resultados: A melhor forma de produção de cimento esponjoso foi pela mistura de PMMA e componentes efervescentes. O teste da imersão em azul de metileno mostrou que os G2 e G3 apresentaram melhor intercomunicabilidade. As análises com o microscópio eletrônico de varredura (MEV) mostraram uma ampla variação no tamanho e distribuição dos poros que medem de 50m a 3mm. Em relação aos ensaios mecânicos não houve diferenças significativas entres os grupos de cimento esponjoso G1, G2 e G3. Estes grupos apresentaram valores pouco inferiores aos do grupo G6 de osso esponjoso bovino. O grupo G4 (PMMA compacto) apresentou valores extremamente altos quando comparado ao osso esponjoso bovino e ao cimento esponjoso. O grupo G5 de cimento ósseo de mamona não atingiu os valores aceitáveis de resistência mecânica. Conclusão: Foi possível desenvolver um cimento esponjoso à base de polimetilmetacrilato pela mistura com os aditivos efervescentes, bicarbonato de sódio e ácido cítrico, que apresenta características físicas e mecânicas desejadas como substituto ósseo esponjoso nas curetagens para tratamento de tumores ósseos benignos. O cimento de mamona esponjoso na forma testada mostrou-se inadequado para os fins pretendidos. / Introduction: Benign bone tumors are usually treated by intralesional curettage. The bone defect may be filled with synthetic or biological substitutes. Polymetylmethacrylate (PMMA) is the most popular synthetic substitute and the solid form is associated to thermal necrosis, aseptic loosening, bone remodeling prevention and distinct elasticity. Research of porous cement that solves these drawbacks and can be molded intraoperatively has encouraged many authors. For surgical purposes, porosity can be achieved by mixing hydrosoluble substances or by gas-foaming reactions. Objective: Development and physical and mechanical characterization of a bone cement with interconnecting pores and cancellous bone like structural aspect. Methods: Porous cement was produced by adding the effervescent components sodium bicarbonate and citric acid to PMMA. Six groups of fifteen cylindrical samples (40 mm height, 20 mm diameter) were compared. G1, G2 and G3 groups consisted of porous cement specimens of PMMA with 10%, 20% and 30% of effervescent components respectively. G4 consisted of solid PMMA cement specimens. G5 group consisted of porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) with 20% effervescent components specimens. The control group G6 consisted of bovine cancellous bone samples. The porous cements were characterized in terms of porosity, density, pore interconnectivity and compressive strength. Macroscopic evaluation and measuring, methylene blue immersion, Scanning Electron Microscopy (SEM), mechanical testing and a special computed tomography reading software were employed for these evaluations. Results: The pilot study showed that adding effervescent components to PMMA was the best solution for porous cement production. The methylene blue immersion test showed that G2 and G3 groups had better pore interconnection. Scanning electron microscopy (SEM) showed a wide variation in pore size, from 50m to 3mm, and pore distribution. No significant differences between G1, G2 and G3porous cement groups were found regarding to mechanical strength and Young Modulus. Cancellous bovine bone, G6, was slightly stronger and less elastic than these groups. This property is potentially beneficial considering osteointegration as a consequence of Wolfs law. Solid PMMA is extremely strength and inelastic. These properties do not match with cancellous bone. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is unacceptably weak. Conclusion: Porous cement was developed by adding effervescent components, sodium bicarbonate and citric acid, to polymethylmetacrylate. Physical and mechanical properties are very similar to cancellous bone. Further investigations to evaluate its bone substitute potential should be encouraged. The porous ricinic polyurethane cement (Bioósteo®) is inadequate these purpose.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-09T18:16:27Z No. of bitstreams: 1 SANDRO MARTINS DOLGHI - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 1349252 bytes, checksum: 7e20e2840dc2a5d2e873cd9b77ed0100 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-09T18:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SANDRO MARTINS DOLGHI - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 1349252 bytes, checksum: 7e20e2840dc2a5d2e873cd9b77ed0100 (MD5) Previous issue date: 2014-12-19 / O culto à beleza está em evidência no Brasil e no mundo, levando ao crescente aumento de técnicas e procedimentos para corrigir defeitos estéticos e minimizar os efeitos do envelhecimento. Diversas substâncias preenchedoras com fluidos de alta viscosidade ou partículas de polímeros em suspensão têm sido utilizadas em larga escala em procedimentos cosméticos e correção de lipodistrofia de pacientes HIV positivos, submetidos à terapia antirretroviral de alta atividade. O uso de polimetilmetacrilato (PMMA) como substância de preenchimento dérmico tem crescido vertiginosamente, assim como o número de reações adversas decorrentes de seu uso. O PMMA vem sendo utilizado, amplamente como matéria prima na fabricação de diversos dispositivos e produtos médicos desde a década de 40, especialmente em função de sua biocompatibilidade, entretanto, ainda há carência de informações e estudos sobre migração e resposta inflamatória das substâncias comercializadas no Brasil para fins de preenchimento dérmico. Este trabalho teve como objetivo avaliar as características físico-químicas de implantes de PMMA comercializados no Brasil para procedimentos de bioplastia, em três apresentações comerciais do produto com diferentes concentrações, visando delimitar limites aceitáveis para fins de registro destes produtos na Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), com foco na segurança sanitária. As amostras foram caracterizadas por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS), análise de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), caracterização por Microscopia Óptica (MO). A técnica de DRX mostrou comportamento semicristalino do PMMA. Com a técnica de FTIR constatou-se os grupos funcionais presentes nos implantes. Por meio das técnicas de MO e MEV foi possível perceber a não homogeneidade em relação ao tamanho das microesferas de PMMA. Pôde-se concluir com os resultados de DSC que o pico endotérmico aumentou de acordo com as variações de concentração do PMMA. A partir dos dados obtidos neste trabalho constata-se que o consumidor está sujeito a riscos, visto que a irregularidade das superfícies e variações nos tamanhos das microesferas pode ocasionar reações adversas, em função da fagocitose das microesferas com tamanho inferior a 20 μm. O crescente uso das técnicas de preenchimento com implantes de PMMA, bem como sua indicação para uso em demais especialidades da medicina, o coloca como material a ser ainda amplamente estudado nas mais diversas aplicações do produto na área médica. / The cult of beauty is in evidence in Brazil and in the world, leading to increasing techniques and procedures to correct aesthetic defects and minimize the effects of aging. Several dermal fillers with high viscosity or polymer particles in suspension fluids have been used in large scale in cosmetic procedures and lipodystrophy correction of HIV-positive patients undergoing HAART activity. The use of polymethylmethacrylate (PMMA) as dermal filler substance has grown dramatically, and the number of adverse reactions arising from its use. PMMA has been used widely as a raw material in manufacturing various medical devices and products since the 40s, especially due to its biocompatibility, however, there is still a lack of information and studies on migration and inflammatory response of substances marketed in Brazil dermal filler purposes. This study aimed to evaluate the physical and chemical characteristics of PMMA implants sold in Brazil for bioplasty procedures in three commercial presentations of the product with different concentrations, in order to delimit acceptable limits for registration of these products at ANVISA, with focus on security health. The samples were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Spectroscopy Energy Dispersive X-ray (EDS) analysis of Differential Scanning Calorimetry (DSC), characterized by Optical Microscopy (OM). The XRD technique showed semi-crystalline behavior of PMMA. FTIR technique found the functional groups present on the implants. Through OM and SEM techniques we saw the inhomogeneity relative to the size of the PMMA microspheres. One can conclude from the results of the DSC endothermic peak increased in accordance with changes in the concentration of PMMA. From the data obtained in this study it appears that the consumer is subject to risks as uneven surfaces and variations in size of the microspheres can cause adverse reactions, depending on the phagocytosis of microspheres with size less than 20 microns. The increasing use of technical fill with PMMA implants, as well as indications for use in other specialties of medicine, places it as material to be still widely studied in various product applications in the medical field.