Os equinos são animais que, quando adultos, apresentam elevado peso corpóreo e ossos bastante resistentes para sustentar esse peso. Dessa forma, para que ocorra fratura nos ossos do cavalo é necessário um trauma de elevada energia resultando em fraturas cominutivas, que podem formar falhas ósseas impedindo o contato entre os fragmentos ósseos, o que compromete a estabilidade e resistência da osteossíntese. Devido à complexidade desse tipo de fraturas e aos implantes disponíveis apresentarem baixa resistência para o uso nessa espécie e devido a seu comportamento, o tratamento de fraturas em equinos apresenta baixos índices de sucesso. Dessa maneira, o uso de um material osteocondutor com resistência mecânica para o preenchimento dessas falhas poderia elevar a resistência da osteossíntese, levando a melhores índices de sucesso na correção dessas fraturas. O presente estudo teve como objetivo a avaliação biomecânica em laboratório de dois biomateriais substitutos ósseos no preenchimento de falha óssea. Para isso foram utilizados 30 ossos terceiro metacarpiano de equinos que foram submetidos a osteossíntese com placa LCP em sua face dorsal e criada uma falha óssea transversal completa de um centímetro na diáfise média. Dez dessas peças foram submetidas a ensaios biomecânicos não destrutivos até a carga de 1000N, onde foram avaliadas a rigidez, as deformações da peça inteira, da placa e do osso individualmente em diferentes regiões. As outras 20 dessas peças foram submetidas a ensaios destrutivos, onde foram avaliadas a carga e deformação suportada no limite elástico e no ponto de ruptura. Dessa forma, pôde-se observar que houve aumento na rigidez de 699,39N/mm para 2905,38N/mm e 4274,93N/mm devido ao preenchimento da falha com poliuretana de mamona e quitosana, respectivamente. A peça inteira teve sua deformação diminuída de 1,73mm para 0,5mm e 0,35 com carga de 1000N, devido ao preenchimento da falha com poliuretana de mamona e quitosana, respectivamente. A placa teve sua deformação diminuída de 2260,64µd para 320,25µd pelo preenchimento da falha com poliuretana de mamona e para 89,88µd com o preenchimento com quitosana durante a aplicação de 1000N. O osso próximo à falha sofreu maiores deformações tanto com poliuretana de mamona quanto com quitosana, contudo não apresentou maiores deformações em região distante da falha. A peça inteira teve aumento da carga suportada em seu limite elástico de 1008N para 8804N apenas com o preenchimento da falha com quitosana. A peça inteira teve sua deformação diminuída de 1,64mm para 1,26 no limite elástico apenas devido ao preenchimento da falha poliuretana de mamona. A peça inteira teve aumento da força suportada no momento de ruptura de 1660N para 15187N e 11012N com o preenchimento da falha com poliuretana de mamona e quitosana, respectivamente. A peça inteira teve sua deformação máxima no ponto de ruptura diminuída de 5,4mm para 2,16mm apenas com o preenchimento da falha com quitosana. / Adult horses are heavy animals equipped with bones strong enough to support their body weight. High energy trauma is required to produce comminuted fractures, where bone loss may prevent proper fracture reduction and compromise osteosynthesis resistance and stability. In horses, aside from behavioural issues, low success rates associated with comminuted fracture resolution may be due to the complexity of such fractures or the low resistance of bone implants. Therefore, osteoconductive biomaterials with good mechanical resistance would potentially benefit treatment outcomes. This ex vivo study evaluated the biomechanical behaviour of two bone surrogate biomaterials in experimental third metacarpal fractures in horses. Thirty equine third metacarpal bone specimens were submitted to dorsal LCP (locking compression plate) osteosynthesis following creation of a transverse 1 cm wide middiaphiseal defect. Defects were filled either with Ricinus communis polyurethane or calcium phosphate cement-chitosan composite. Ten specimens were submitted to non-destructive biomechanical testing under 1000N maximum load; construct stiffness, construct deformation and isolated deformation of LCP and third metacarpal bone in different regions were evaluated. The remaining 20 specimens were submitted to destructive biomechanical testing; maximum load and deformation within the elastic limit, and to failure were documented. Bone defect repair with RCP or CPC-chitosan composite increased construct stiffness from 699,39N/mm to 2905.38N/mm and 4274.93N/mm and decreased construct deformation under 1000N from 1.73mm to 0,5mm and 0.35 respectively. LCP deformation under 1000N decreased from 2260.64d to 320.25µd and from 2260.64µd to 89.88d following filling of the bone defect with RCP or CPC-chitosan composite respectively. Bone deformation around the defect increased following treatment with RCP or CPC-chitosan composite. However bone deformation away from the defect remained unchanged. Maximum load within the elastic limit increased from 1008N to 8804N when the experimental defect was filled with chitosan composite. Conversely, construct deformation within the elastic limit decreased from 1.64mm to 1.26mm following treatment with RCP. Maximum load to construct failure increased from 1660N to 15187N and 11012N following bone defect repair with RCP or calcium phosphate cement-chitosan composite respectively. However, construct maximum deformation decreased from 5.4mm to 2.16mm when calcium phosphate cement-chitosan composite was used.

Os equinos são animais que, quando adultos, apresentam elevado peso corpóreo e ossos bastante resistentes para sustentar esse peso. Dessa forma, para que ocorra fratura nos ossos do cavalo é necessário um trauma de elevada energia resultando em fraturas cominutivas, que podem formar falhas ósseas impedindo o contato entre os fragmentos ósseos, o que compromete a estabilidade e resistência da osteossíntese. Devido à complexidade desse tipo de fraturas e aos implantes disponíveis apresentarem baixa resistência para o uso nessa espécie e devido a seu comportamento, o tratamento de fraturas em equinos apresenta baixos índices de sucesso. Dessa maneira, o uso de um material osteocondutor com resistência mecânica para o preenchimento dessas falhas poderia elevar a resistência da osteossíntese, levando a melhores índices de sucesso na correção dessas fraturas. O presente estudo teve como objetivo a avaliação biomecânica em laboratório de dois biomateriais substitutos ósseos no preenchimento de falha óssea. Para isso foram utilizados 30 ossos terceiro metacarpiano de equinos que foram submetidos a osteossíntese com placa LCP em sua face dorsal e criada uma falha óssea transversal completa de um centímetro na diáfise média. Dez dessas peças foram submetidas a ensaios biomecânicos não destrutivos até a carga de 1000N, onde foram avaliadas a rigidez, as deformações da peça inteira, da placa e do osso individualmente em diferentes regiões. As outras 20 dessas peças foram submetidas a ensaios destrutivos, onde foram avaliadas a carga e deformação suportada no limite elástico e no ponto de ruptura. Dessa forma, pôde-se observar que houve aumento na rigidez de 699,39N/mm para 2905,38N/mm e 4274,93N/mm devido ao preenchimento da falha com poliuretana de mamona e quitosana, respectivamente. A peça inteira teve sua deformação diminuída de 1,73mm para 0,5mm e 0,35 com carga de 1000N, devido ao preenchimento da falha com poliuretana de mamona e quitosana, respectivamente. A placa teve sua deformação diminuída de 2260,64µd para 320,25µd pelo preenchimento da falha com poliuretana de mamona e para 89,88µd com o preenchimento com quitosana durante a aplicação de 1000N. O osso próximo à falha sofreu maiores deformações tanto com poliuretana de mamona quanto com quitosana, contudo não apresentou maiores deformações em região distante da falha. A peça inteira teve aumento da carga suportada em seu limite elástico de 1008N para 8804N apenas com o preenchimento da falha com quitosana. A peça inteira teve sua deformação diminuída de 1,64mm para 1,26 no limite elástico apenas devido ao preenchimento da falha poliuretana de mamona. A peça inteira teve aumento da força suportada no momento de ruptura de 1660N para 15187N e 11012N com o preenchimento da falha com poliuretana de mamona e quitosana, respectivamente. A peça inteira teve sua deformação máxima no ponto de ruptura diminuída de 5,4mm para 2,16mm apenas com o preenchimento da falha com quitosana. / Adult horses are heavy animals equipped with bones strong enough to support their body weight. High energy trauma is required to produce comminuted fractures, where bone loss may prevent proper fracture reduction and compromise osteosynthesis resistance and stability. In horses, aside from behavioural issues, low success rates associated with comminuted fracture resolution may be due to the complexity of such fractures or the low resistance of bone implants. Therefore, osteoconductive biomaterials with good mechanical resistance would potentially benefit treatment outcomes. This ex vivo study evaluated the biomechanical behaviour of two bone surrogate biomaterials in experimental third metacarpal fractures in horses. Thirty equine third metacarpal bone specimens were submitted to dorsal LCP (locking compression plate) osteosynthesis following creation of a transverse 1 cm wide middiaphiseal defect. Defects were filled either with Ricinus communis polyurethane or calcium phosphate cement-chitosan composite. Ten specimens were submitted to non-destructive biomechanical testing under 1000N maximum load; construct stiffness, construct deformation and isolated deformation of LCP and third metacarpal bone in different regions were evaluated. The remaining 20 specimens were submitted to destructive biomechanical testing; maximum load and deformation within the elastic limit, and to failure were documented. Bone defect repair with RCP or CPC-chitosan composite increased construct stiffness from 699,39N/mm to 2905.38N/mm and 4274.93N/mm and decreased construct deformation under 1000N from 1.73mm to 0,5mm and 0.35 respectively. LCP deformation under 1000N decreased from 2260.64d to 320.25µd and from 2260.64µd to 89.88d following filling of the bone defect with RCP or CPC-chitosan composite respectively. Bone deformation around the defect increased following treatment with RCP or CPC-chitosan composite. However bone deformation away from the defect remained unchanged. Maximum load within the elastic limit increased from 1008N to 8804N when the experimental defect was filled with chitosan composite. Conversely, construct deformation within the elastic limit decreased from 1.64mm to 1.26mm following treatment with RCP. Maximum load to construct failure increased from 1660N to 15187N and 11012N following bone defect repair with RCP or calcium phosphate cement-chitosan composite respectively. However, construct maximum deformation decreased from 5.4mm to 2.16mm when calcium phosphate cement-chitosan composite was used.

O objetivo deste estudo foi analisar a modulação da expressão de metaloproteinases da matriz-2 e -9, no tecido ósseo neoformado na interface do implante derivado do polímero da mamona (Ricinus communis) com o canal medular da tíbia de coelhos, por meio de análise histológica por microscopia óptica, tomografia computadorizada e imunoistoquímica. Foram selecionados 44 coelhos machos, Oryctolagus cuniculus, da linhagem Nova Zelândia, albinos, divididos em dois grupos, sendo o Grupo 1, composto por 12 animais controle, cujas fresagens do canal medular foram produzidas bilateralmente nas tíbias e não preenchidas e, o Grupo 2, com 30 animais, cujos canais medulares da tíbia, após fresagem, foram preenchidos bilateralmente com os cilindros derivados da poliuretana da mamona. Os animais do Grupo 1 e Grupo 2 foram divididos aleatoriamente em subgrupos experimentais, conforme as datas de eutanásia pré-determinadas em 90, 120, 150 dias após o ato operatório. Um animal não foi submetido ao procedimento de fresagem, sendo utilizado para controle histológico e outro submeteu-se à eutanásia após o implante do polímero, sendo utilizado para controle de imagem do estudo com tomografia computadorizada. Decorridos os períodos experimentais, os animais foram submetidos à eutanásia, as peças removidas e encaminhadas para o exame tomográfico; posteriormente ao processamento histológico, as lâminas foram analisadas em microscópio óptico. As Metaloproteinases da Matriz (MMPs) são um importante grupo de enzimas proteolíticas zinco-dependentes responsáveis pela degradação de matriz extracelular e membranas basais. As enzimas são secretadas em uma forma latente e se tornam ativadas no ambiente pericelular, sendo relacionadas a processos fisiológicos e patológicos. No presente estudo, foram revisados alguns aspectos importantes das MMPs, discutindo-se o papel dessas enzimas em processos fisiológicos como a neoformação e maturação óssea (MMP-2). Dentre os processos patológicos que envolvem a participação das MMPs, destacam-se a reabsorção óssea e processos inflamatórios (MMP-9). A expressão de metaloproteinase da matriz-2 e -9 nos tecidos foi avaliada por meio de imunoistoquímica. Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística por meio do teste ANOVA seguido pelo pós-teste de Tukey (α = 0,05). No grupo experimental, aos 90 dias, a interface com o polímero apresentava uma camada espessa de tecido ósseo neoformado rico em osteócitos, o qual apresentou uma maturação com o passar do tempo, aos 120 e 150 dias pós-implantação. No grupo controle, a superfície interna junto ao canal medular apresentava-se revestida por osteoblastos, seguida de faixa de tecido ósseo, com poucas lacunas preenchidas por osteócitos. O amadurecimento do tecido da superfície interna medular acontece na região interior, sendo o osso alamelar, constituído por fibras colágenas menos amadurecidas que o osso lamelar. As imagens tomográficas demonstraram não haver espaço entre a superfície do material e do osso na interface implante/medula óssea, sendo a densidade dos tecidos nesta interface semelhante à densidade das demais porções da medula óssea. O processo de remodelação óssea observado histologicamente foi acompanhado pela modulação positiva de metaloproteinase da matriz-2 durante todo o período de avaliação com baixa expressão de metaloproteinase da matriz-9. / The aim of this study was to evaluate the modulation of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) and -9 (MMP-9) expression in newly formed bone tissue at the interface between implant derived from castor oil (Ricinus communis) polymer and the medullary canal of rabbit tibia, by histological examination under optical microscopy, computed tomography (CT) and immunohistochemical analysis. For such purpose, 44 rabbits (Oryctolagus cuniculus, New Zealand, albinus) were selected and assigned to two groups. In Group 1, composed of 12 animals (control), reamings of the medullary canal were produced bilaterally in the tibiae of the rabbits and were not filled. In Group 2, composed of 30 animals, the tibial medullary canals, after reaming, were filled bilaterally with cylinders derived from castor oil polyurethane. The animals of Groups 1 and 2 were randomly divided in experimental subgroups, according to the periods of predetermined euthanasia, which were 90, 120, 150 days postoperatively. One animal was not subjected to the reaming procedure, and served as a histological control; another animal was killed after placement of the polymer implant, and served as a control for CT imaging. Euthanasia was undertaken at the established experimental periods, and the anatomic specimens were removed and subjected to CT analysis. Then, after histological processing, the slides were examined under optical microscopy. MMPs are an important group of zinc-dependent proteolytic enzymes responsible for the degradation of extracellular matrix and basal membranes. The enzymes are synthesized in a latent form and are activated in the pericellular environment, being involved in physiological and pathological processes. In the present study, some important aspects of MMPs were reviewed, and the role of these enzymes in physiological processes, such as new bone formation and bone maturation (MMP-2), was discussed. Among the pathological processes that have the participation of MMPs, the most relevant are bone resorption and inflammatory processes (MMP-9). MMP-2 and MMP-9 expression in the tissues was evaluated by immunohistochemistry. Data were subjected to statistical analysis by ANOVA and Tukey post-test (α = 0.05). In the group experimental, at 90 days, the interface with the polymer presented a thick layer of newly formed bone tissue rich in osteocytes. This tissue exhibited an ongoing maturation at 120 and 150 days post-implantation. In the control group, the internal surface close to the medullary canal was lined by osteoblasts, followed by a bone tissue zone with few lacunae filled with osteocytes. Maturation of the tissue of the medullary internal surface occurred in the inner region, with the bone being alamellar, that is, constituted of collagen fibers less maturated than the lamellar bone. The CT scans showed no space between the material surface and the bone at the implant/bone marrow interface, and the density of the tissues at this interface was similar to the density measured in the other regions of the bone marrow. The bone remodeling process observed histologically was accompanied by positive modulation of MMP-2 during the entire evaluation period and low MMP-9 expression.

O objetivo deste estudo foi analisar a modulação da expressão de metaloproteinases da matriz-2 e -9, no tecido ósseo neoformado na interface do implante derivado do polímero da mamona (Ricinus communis) com o canal medular da tíbia de coelhos, por meio de análise histológica por microscopia óptica, tomografia computadorizada e imunoistoquímica. Foram selecionados 44 coelhos machos, Oryctolagus cuniculus, da linhagem Nova Zelândia, albinos, divididos em dois grupos, sendo o Grupo 1, composto por 12 animais controle, cujas fresagens do canal medular foram produzidas bilateralmente nas tíbias e não preenchidas e, o Grupo 2, com 30 animais, cujos canais medulares da tíbia, após fresagem, foram preenchidos bilateralmente com os cilindros derivados da poliuretana da mamona. Os animais do Grupo 1 e Grupo 2 foram divididos aleatoriamente em subgrupos experimentais, conforme as datas de eutanásia pré-determinadas em 90, 120, 150 dias após o ato operatório. Um animal não foi submetido ao procedimento de fresagem, sendo utilizado para controle histológico e outro submeteu-se à eutanásia após o implante do polímero, sendo utilizado para controle de imagem do estudo com tomografia computadorizada. Decorridos os períodos experimentais, os animais foram submetidos à eutanásia, as peças removidas e encaminhadas para o exame tomográfico; posteriormente ao processamento histológico, as lâminas foram analisadas em microscópio óptico. As Metaloproteinases da Matriz (MMPs) são um importante grupo de enzimas proteolíticas zinco-dependentes responsáveis pela degradação de matriz extracelular e membranas basais. As enzimas são secretadas em uma forma latente e se tornam ativadas no ambiente pericelular, sendo relacionadas a processos fisiológicos e patológicos. No presente estudo, foram revisados alguns aspectos importantes das MMPs, discutindo-se o papel dessas enzimas em processos fisiológicos como a neoformação e maturação óssea (MMP-2). Dentre os processos patológicos que envolvem a participação das MMPs, destacam-se a reabsorção óssea e processos inflamatórios (MMP-9). A expressão de metaloproteinase da matriz-2 e -9 nos tecidos foi avaliada por meio de imunoistoquímica. Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística por meio do teste ANOVA seguido pelo pós-teste de Tukey (α = 0,05). No grupo experimental, aos 90 dias, a interface com o polímero apresentava uma camada espessa de tecido ósseo neoformado rico em osteócitos, o qual apresentou uma maturação com o passar do tempo, aos 120 e 150 dias pós-implantação. No grupo controle, a superfície interna junto ao canal medular apresentava-se revestida por osteoblastos, seguida de faixa de tecido ósseo, com poucas lacunas preenchidas por osteócitos. O amadurecimento do tecido da superfície interna medular acontece na região interior, sendo o osso alamelar, constituído por fibras colágenas menos amadurecidas que o osso lamelar. As imagens tomográficas demonstraram não haver espaço entre a superfície do material e do osso na interface implante/medula óssea, sendo a densidade dos tecidos nesta interface semelhante à densidade das demais porções da medula óssea. O processo de remodelação óssea observado histologicamente foi acompanhado pela modulação positiva de metaloproteinase da matriz-2 durante todo o período de avaliação com baixa expressão de metaloproteinase da matriz-9. / The aim of this study was to evaluate the modulation of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) and -9 (MMP-9) expression in newly formed bone tissue at the interface between implant derived from castor oil (Ricinus communis) polymer and the medullary canal of rabbit tibia, by histological examination under optical microscopy, computed tomography (CT) and immunohistochemical analysis. For such purpose, 44 rabbits (Oryctolagus cuniculus, New Zealand, albinus) were selected and assigned to two groups. In Group 1, composed of 12 animals (control), reamings of the medullary canal were produced bilaterally in the tibiae of the rabbits and were not filled. In Group 2, composed of 30 animals, the tibial medullary canals, after reaming, were filled bilaterally with cylinders derived from castor oil polyurethane. The animals of Groups 1 and 2 were randomly divided in experimental subgroups, according to the periods of predetermined euthanasia, which were 90, 120, 150 days postoperatively. One animal was not subjected to the reaming procedure, and served as a histological control; another animal was killed after placement of the polymer implant, and served as a control for CT imaging. Euthanasia was undertaken at the established experimental periods, and the anatomic specimens were removed and subjected to CT analysis. Then, after histological processing, the slides were examined under optical microscopy. MMPs are an important group of zinc-dependent proteolytic enzymes responsible for the degradation of extracellular matrix and basal membranes. The enzymes are synthesized in a latent form and are activated in the pericellular environment, being involved in physiological and pathological processes. In the present study, some important aspects of MMPs were reviewed, and the role of these enzymes in physiological processes, such as new bone formation and bone maturation (MMP-2), was discussed. Among the pathological processes that have the participation of MMPs, the most relevant are bone resorption and inflammatory processes (MMP-9). MMP-2 and MMP-9 expression in the tissues was evaluated by immunohistochemistry. Data were subjected to statistical analysis by ANOVA and Tukey post-test (α = 0.05). In the group experimental, at 90 days, the interface with the polymer presented a thick layer of newly formed bone tissue rich in osteocytes. This tissue exhibited an ongoing maturation at 120 and 150 days post-implantation. In the control group, the internal surface close to the medullary canal was lined by osteoblasts, followed by a bone tissue zone with few lacunae filled with osteocytes. Maturation of the tissue of the medullary internal surface occurred in the inner region, with the bone being alamellar, that is, constituted of collagen fibers less maturated than the lamellar bone. The CT scans showed no space between the material surface and the bone at the implant/bone marrow interface, and the density of the tissues at this interface was similar to the density measured in the other regions of the bone marrow. The bone remodeling process observed histologically was accompanied by positive modulation of MMP-2 during the entire evaluation period and low MMP-9 expression.