Estágio realizado na Medmat Innovation - Metariais Médicos, Ld.ª e orientado pelo Eng.º Bruno Miguel Ferreira de Sá / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Orientador: Sheila Canevese Rahal / Resumo: O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos de um enxerto biofuncional isolado, ou combinado com a terapia laser de baixa intensidade no reparo de defeitos ósseos induzidos em tíbias de ratos. A hipótese foi que a qualidade do reparo ósseo pode ser incrementada a partir da associação destas terapias. Foram utilizados 40 ratos da linhagem Wistar, machos, três meses de idade, com massa corpórea variando entre 250 e 300 g, nos quais foi induzido defeito ósseo circular de 3 mm de diâmetro, nas tíbias direita e esquerda. Os ratos foram divididos, aleatoriamente, em quatro grupos experimentais equitativos: Grupo 1 – controle, Grupo 2 - enxerto biofuncional composto de beta fosfato tricálcico e poli(ácido lático-co-ácido glicólico) (β-TCP/PLGA), Grupo 3 – terapia laser de baixa intensidade, Grupo 4 – enxerto biofuncional composto de β-TCP/PLGA, e terapia laser de baixa intensidade. Os ratos foram submetidos à eutanásia aos 15 dias após a cirurgia. A irradiação laser (Ga-Al-As) foi iniciada no pós-operatório imediato e repetida três vezes por semana, sendo empreagado 6 J de energia em um único ponto sobre a região do defeito. Após a eutanásia, as tíbias direita e esquerda foram removidas, sendo que as tíbias direitas foram designadas para as análises histológicas e as tíbias esquerdas para as análises biomecânicas com ensaio de flexão em três pontos. Estatisticamente o Grupo 4 apresentou o menor escore de infiltrado inflamatório e o maior de tecido ósseo neoformado, sendo o maior esc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to assess the effects of a biofunctional graft alone, or in combination with low-level laser therapy (LLLT) on the repair of tibial bone defect in rats. The hypothesis was that the combination of therapy modalities could increase the quality of bone healing. Forty male Wistar rats, 3 months of age, weighing from 250 g to 300 g were used. A circular bone defect (3 mm diameter) was created in the right and left tibias. The rats were randomly distributed into four equal groups: G1 - control, G2 - biofunctional graft composed of β-tricalcium phosphate and poly(lactic-co-glycolic acid) (βTCP/PLGA), G3 - LLLT, G4 - biofunctional graft composed of β-TCP/PLGA and LLLT. The rats were euthanized on day 15 day after surgery. The LLLT (Ga-AlAs) was performed in the immediate postoperative period and three times per week. The application was at one point with energy 6J. After euthanasia, the right and left tibiae were removed. The right tibias were used for the histological analysis, and the left tibias were used for three-point bending tests. The statistical analysis showed lower inflammatory infiltrate score and higher newlyformed bone tissue in G4, and the higher granulation tissue score in G3. Highest values for maximum rupture force and maximum displacement occurred in G4. In conclusion, biofunctional graft composed of β-TCP/PLGA and LLLT was better in promoting the repair of bone defects induced in rat tibiae compared with each treatment alone, based on the histopat... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A preservação da arquitetura óssea alveolar, durante o processo de reparo do alvéolo dentário após exodontias, é um grande desafio clínico. É esperado que 40 a 60% do volume ósseo alveolar inicial sejam perdidos nos primeiros seis meses. O OsteoScaf é um novo substituto ósseo, desenvolvido pela Universidade de Toronto e representa uma alternativa promissora para a manutenção da integridade óssea alveolar nesse cenário. Esse material é uma matriz tridimensional trifásica reabsorvível e osteocondutiva, composta por ácido polilático-co-glicólico e duas fases de fosfato de cálcio reabsorvível. Com o objetivo de avaliar se o OsteoScaf poderia reduzir a perda óssea durante a fase de reparação/remodelação alveolar após a exodontia, quando comparado com o controle (apenas coágulo sanguíneo), foram implantados cilindros desse material (com duas porosidades diferentes - poros grandes e poros pequenos) em alvéolos de dentes anteriores superiores humanos, imediatamente após a exodontia. Dez pacientes (32 alvéolos) fizeram parte deste estudo, onde 16 alveólos receberam o implante de OsteoScaf e 16 foram usados como controle. Foram feitas tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC) imediatamente após a exodontia e também aos 120 dias pós-operatóro, quando foram realizadas biópsias ósseas analisadas por microtomografia computadorizada (microTC) e microscopia. A análise quantitativa das microTCs mostraram mais trabéculas ósseas e menor espaço entre elas, com OsteoScaf de poros menores. A análise quantitativa das TCFC indicou menor perda óssea no grupo experimental, principalmente o OsteoScafTM de poros maiores. A avaliação qualitativa dos cortes histológicos mostrou neoformação óssea justaposta ao material, demonstrando sua natureza osteocondutiva. Nossas observações mostraram que o OsteoScaf (de poros pequenos ou grandes) reduziu a perda óssea alveolar durante o processo de reparação/remodelação óssea pós-exodôntica, aos 120 dias de pós-operatório, em humanos. Essa pesquisa recebeu apoio financeiro da CAPES (Brasil) e TRT (Canadá). / Preserving alveolar bone architecture during socket healing is a significant clinical challenge. It is expected that 40% to 60% of the initial alveolar bone volume will be lost up to 6 months after tooth extraction. OsteoScaf is a novel bone substitute material developed at the University of Toronto and represents a promising alternative for maintaining alveolar bone integrity in this clinical scenario. It is a resorbable, osteoconductive, 3-phase composite scaffold comprising poly(lactide-co-glycolide) and 2 osteoclast-resorbable calcium phosphate phases. Our hypothesis was that OsteoScaf lithomorphs (10x3mm cylinders), placed in fresh extraction sockets, would reduce post-extraction bone loss compared to sockets with coagulum alone (control). Thus, we placed OsteoScaf (of two different porosities small and large pores) in fresh extraction sockets of maxillary anterior teeth in humans. A total of 10 patients (32 sockets) were included in the study, of which 16 sockets were grafted with OsteoScaf and 16 were used as control. Cone Beam Computer Tomography (CBCT) was performed both immediately following extraction and also at 120 days postoperatively, at which time biopsy samples were also harvested for micro computer tomography (µCT) and histological analyses. Quantitative analysis of the µCT showed more bone trabeculae and smaller trabecular separation in the experimental group than control, specifically with small pore scaffolds. In addition, quantitative analysis of CBCT showed less bone resorption in the OsteoScafTM groups, especially with the large pore scaffolds. Qualitative histological analysis showed new bone tissue in direct apposition to the scaffold demonstrating its osteoconductive nature. Our observations showed that the OsteoScafTM groups (small and large pores) reduced alveolar bone loss after 120 days of socket healing in humans. Grants: CAPES (Brazil) and TRT (Canada).

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A preservação da arquitetura óssea alveolar, durante o processo de reparo do alvéolo dentário após exodontias, é um grande desafio clínico. É esperado que 40 a 60% do volume ósseo alveolar inicial sejam perdidos nos primeiros seis meses. O OsteoScaf é um novo substituto ósseo, desenvolvido pela Universidade de Toronto e representa uma alternativa promissora para a manutenção da integridade óssea alveolar nesse cenário. Esse material é uma matriz tridimensional trifásica reabsorvível e osteocondutiva, composta por ácido polilático-co-glicólico e duas fases de fosfato de cálcio reabsorvível. Com o objetivo de avaliar se o OsteoScaf poderia reduzir a perda óssea durante a fase de reparação/remodelação alveolar após a exodontia, quando comparado com o controle (apenas coágulo sanguíneo), foram implantados cilindros desse material (com duas porosidades diferentes - poros grandes e poros pequenos) em alvéolos de dentes anteriores superiores humanos, imediatamente após a exodontia. Dez pacientes (32 alvéolos) fizeram parte deste estudo, onde 16 alveólos receberam o implante de OsteoScaf e 16 foram usados como controle. Foram feitas tomografias computadorizadas de feixe cônico (TCFC) imediatamente após a exodontia e também aos 120 dias pós-operatóro, quando foram realizadas biópsias ósseas analisadas por microtomografia computadorizada (microTC) e microscopia. A análise quantitativa das microTCs mostraram mais trabéculas ósseas e menor espaço entre elas, com OsteoScaf de poros menores. A análise quantitativa das TCFC indicou menor perda óssea no grupo experimental, principalmente o OsteoScafTM de poros maiores. A avaliação qualitativa dos cortes histológicos mostrou neoformação óssea justaposta ao material, demonstrando sua natureza osteocondutiva. Nossas observações mostraram que o OsteoScaf (de poros pequenos ou grandes) reduziu a perda óssea alveolar durante o processo de reparação/remodelação óssea pós-exodôntica, aos 120 dias de pós-operatório, em humanos. Essa pesquisa recebeu apoio financeiro da CAPES (Brasil) e TRT (Canadá). / Preserving alveolar bone architecture during socket healing is a significant clinical challenge. It is expected that 40% to 60% of the initial alveolar bone volume will be lost up to 6 months after tooth extraction. OsteoScaf is a novel bone substitute material developed at the University of Toronto and represents a promising alternative for maintaining alveolar bone integrity in this clinical scenario. It is a resorbable, osteoconductive, 3-phase composite scaffold comprising poly(lactide-co-glycolide) and 2 osteoclast-resorbable calcium phosphate phases. Our hypothesis was that OsteoScaf lithomorphs (10x3mm cylinders), placed in fresh extraction sockets, would reduce post-extraction bone loss compared to sockets with coagulum alone (control). Thus, we placed OsteoScaf (of two different porosities small and large pores) in fresh extraction sockets of maxillary anterior teeth in humans. A total of 10 patients (32 sockets) were included in the study, of which 16 sockets were grafted with OsteoScaf and 16 were used as control. Cone Beam Computer Tomography (CBCT) was performed both immediately following extraction and also at 120 days postoperatively, at which time biopsy samples were also harvested for micro computer tomography (µCT) and histological analyses. Quantitative analysis of the µCT showed more bone trabeculae and smaller trabecular separation in the experimental group than control, specifically with small pore scaffolds. In addition, quantitative analysis of CBCT showed less bone resorption in the OsteoScafTM groups, especially with the large pore scaffolds. Qualitative histological analysis showed new bone tissue in direct apposition to the scaffold demonstrating its osteoconductive nature. Our observations showed that the OsteoScafTM groups (small and large pores) reduced alveolar bone loss after 120 days of socket healing in humans. Grants: CAPES (Brazil) and TRT (Canada).

Em procedimentos de regeneração óssea guiada (ROG) as membranas de colágeno são os materiais mais utilizados como barreira; porém, sua tendência ao colapso faz indispensável a utilização de materiais de suporte. Para este propósito, os xenoenxertos são substitutos ósseos considerados padrão-ouro, embora apresentem um período longo de reabsorção que impede grande formação do osso. Em contrapartida o ?-fosfato tricálcico (?-TCP) permite boa formação do osso, mas é reabsorvido rapidamente e fracassa quando precisa dar suporte à membrana. O alendronato, um bisfosfonato nitrogenado, é uma droga antirreabsortiva para o tratamento da osteoporose e outras doenças ósseas porque inibe a função dos osteoclastos. O plasma rico em fibrina (PRF) é um concentrado de fibrina sem adição de químicos que consegue estimular processos de cicatrização pelos fatores que fazem parte de sua composição. Neste estudo qualitativo de ROG em defeitos de 5 mm no osso parietal de ratos foi avaliado: 1) o efeito na formação óssea da administração local de 1g/ml de alendronato sódico adicionado a xenoenxerto porcino e a ?-TCP; 2) a adição local de alendronato e PRF a ?-TCP na possibilidade de diminuir a rápida reabsorção do material e impedir o colapso da membrana. Foram usados 100 ratos adultos Wistar distribuídos em 5 grupos (n=20): Xenoenxerto controle (XE-C); xenoenxerto adicionado com alendronato (XE-AL); ?-TCP controle (TCP-C); ?-TCP adicionado com alendronato (TCP-AL); e, ?-TCP adicionado com PRF (TCP-F). Em todos os grupos o enxerto foi coberto com membrana. Dois tempos de estudo de quatro e oito semanas foram considerados para cada grupo (n=10). Ao final de cada tempo, os animais foram sacrificados e as amostras foram fixadas, descalcificadas e processadas para seu estudo em microscopia de luz por meio de análise histológica, histoquímica TRAP e imuno-histoquímica para osteopontina (OPN). Os resultados mostraram maior formação do osso tanto para xenoenxerto como para ?-TCP quando foram adicionados com alendronato local, em ambos tempos de estudo. Nos grupos do ?-TCP a adição de alendronato local permitiu diminuir a reabsorção dos grânulos, melhorando o suporte à membrana ao final dos tempos de estudo; no entanto, no grupo do PRF a reabsorção foi maior e teve pouca formação de osso, provocando colapso da membrana. Adicionalmente, regiões de osso primário subjacentes à membrana de colágeno foram observadas em todos os grupos. / Collagen membranes are the most used materials as a barrier in guided bone regeneration (GBR) procedures; however, its tendency to collapse makes indispensable the use of support materials. For this purpose, xenografts, which are bone substitutes, although they have a long period of resorption that prevents large bone formation, are still considered the gold standard support material. In contrast, tricalcium ?-phosphate (?-TCP) allows good bone formation, but is rapidly reabsorbed and fails when it needs to support the membrane. Alendronate, a nitrogenated bisphosphonate, is an anti-resorptive drug for treatment of osteoporosis and other bone diseases because it inhibits the function of osteoclasts. Fibrin-rich plasma (FRP) is a fibrin concentrate with no added chemicals that can stimulate healing processes by the factors that are part of its composition. In this qualitative study of ROG in 5 mm defects in the rat parietal bone, was evaluated: 1) the effect on bone formation of local administration of 1g / ml sodium alendronate added to porcine xenograft and ?-TCP; 2) the local addition of alendronate and PRF to ?-TCP in the possibility of diminishing the rapid reabsorption of the material and preventing the collapse of the membrane. A 100 adult Wistar rats distributed in 5 groups was used (n = 20): Xenograft control (XE-C); xenograft added with alendronate (XE-AL); ?-TCP control (TCP-C); ?-TCP added with alendronate (TCP-AL); and, ?-TCP added with PRF (TCP-F). In all groups the graft was covered with membrane. Two study times of four and eight weeks were considered for each group (n = 10). At the end of each time, the animals were sacrificed and the samples were fixed, decalcified and processed for light microscopy by histological analysis, TRAP histochemistry and immunohistochemistry for osteopontin (OPN). Results showed higher bone formation for both xenograft and ?-TCP when added with local alendronate at both study times. In the ?-TCP groups the addition of local alendronate allowed to decrease grain resorption, improving membrane support at the end of the study times; however, in the PRF group the resorption was greater and had little bone formation, causing membrane collapse. In addition, primary bone formed in the underlying collagen membrane were observed in all groups.