Soil is a fundamental resource in the environment, its sustainable use is vital to food supply and, consequently, life continuity on the Earth. However, the currently status of this resource in the world is critical and, therefore, the need of soil recovery measures and methods to evaluate it is urgent. The aim of this study is to provide a holistic evaluation about soil architecture at different recovery states, as well as its interaction with fluid in the environment by using nonconventional methods. It was organized a tool package that allows to analyze soil physical at geometric, morphometric and energy scope, to show in a more efficient way, which physical parameters indicate the physical and environmental quality. Subsequently, this package was applied to the study of six types of managements in different stages of development by using of physical parameter derived from the package; It was also analyzed the efficiency of recovery techniques under different perspectives. In addition, the soil-water dynamic was evaluated in a particular condition by using the same tools, offering knowledge about this interaction in the environment along the time. Finally, it is expected that this work can bring new insight on preservation and recovery of this environmental resource. / O solo é um recurso fundamental no meio ambiente, seu uso sustentável é vital para prover alimentos e consequentemente a continuidade da vida na Terra. No entanto, estado atual desse recurso no mundo encontra-se em condição crítica, logo as medidas de recuperação devem ser adotadas urgentemente, consequentemente a necessidade de métodos adequados para avaliação dessas medidas. O objetivo desse estudo é proporcionar uma avaliação holística sobre a arquitetura do solo em diferentes estados de recuperação, assim como sua interação com fluido no meio ambiente utilizando métodos não convencionais. Logo, foi organizado um pacote de ferramentas que permitam analisar a física solo no âmbito de geometria, morfometria e energia, proporcionando parâmetros físicos que indicam a qualidade física e ambiental; Em seguida esse pacote foi aplicado no estudo de seis tipos de manejos com diferentes estágios de desenvolvimento, envolvendo os parâmetros físicos derivados do pacote, mostrando assim a eficiência das técnicas de recuperação sob diferentes perspectivas; Assim foi realizado também a avaliação da dinâmica da água no solo em uma situação particular utilizando as mesmas ferramentas, proporcionando conhecimentos sobre o essa interação no meio ambiente ao longo do tempo. Finalmente, espera-se com esse trabalho novos olhares sobre esse recurso precioso no meio ambiente.

Ossos trabeculares possuem uma microestrutura porosa e podem ser modelados como um sólido elástico linear, heterogêneo e anisotrópico. A microtomografia tridimensional por raios-x (uCT) tem sido mundialmente utilizada para a caracterização de osso trabecular em pesquisas relacionadas à qualidade óssea e à doenças do metabolismo ósseo como a osteoporose. Na literatura há poucas investigações comparando as análises morfométricas 2D e 3D de osso trabecular. Nesta investigação amostras de osso trabeculares cilíndricas extraídas da cabeça femoral bovina foram utilizadas para a comparação dessas análises por \'mü\'CT. O software CT-Analyser foi utilizado para medidas em três direções (crânio-caudal, lateral-medial e anterior-posterior) de diversos parâmetros da microestrutura trabecular tais como espessura trabecular, separação trabecular, número trabecular e os autovalores do tensor de anisotropia (M). A comparação entre os valores dos parâmetros medidos por análises morfométricas 2D e 3D foi realizada pelo teste-t pareado com nível de significância p < 0,05 e por correlação linear de Pearson. Os autovalores da matriz M mostram que a microestrutura trabecular bovina tem uma tendência para a simetria transversalmente isotrópica. Os resultados obtidos mostram que a microtomografia tridimensional por raios-X é uma técnica de grande potencial para caracterização da qualidade óssea gerando bons parâmetros para o diagnóstico de doenças do metabolismo ósseo. / Trebecular bones have a porous microstructure and can be modeled as a linear elastic solid, heterogenous and anisotropic. The x-ray tridimensional microtomography (\'mü\'CT) has been worldwide used for the assessment of trabecular bone in investigations related to bone quality and aimed to the diagnostic of bone metabolic diseases such as osteoporosis. In the literature few investigations have compared the 2D and 3D morphometric analysis of trabecular bone. In this investigation cylindrical trabecular bone samples were harvested from bovine head femur to carry out that comparison by \'mü\'CT. The CT-Analyser software was used to measure in three directions (superior-inferior, lateral-medial and anterior-posterior) several microstructural trabecular parameters such as trabecular thickness, trabecular separation, trabecular number and the eigenvalues of the fabric tensor (M). The comparison between the parameters values measured by 2D and 3D morphometric analysis was performed by the paired-sample t test with a level of significance p < 0,05 and the Pearson\'s linear correlation. The eigenvalues show that the bovine trabecular microstructure has a tendence to transverse isotropy symmetry. The results show that x-ray tridimensional microtomography (\'mü\'CT) is a technique of great potential for characterization of generating good bone quality parameters for the diagnosis of diseases of bone metabolism.

Orientador: Mario Tanomaru-Filho / Resumo: Este estudo avaliou novas propostas e parâmetros necessários para análise fisico-química de materiais empregando micro-CT. Os materiais utilizados nos subprojetos 1, 2, 3 e 5 foram: AH Plus, Fill Canal e Sealapex; Biodentine, IRM e MTA. Foram aplicados os testes estatísticos ANOVA/Tukey e teste T (α=.05). Subprojeto 1- avaliou por micro-CT o efeito do tempo de imersão em água destilada (7 e 30 dias) na alteração volumétrica de cimentos endodônticos inseridos em cavidades simuladas em moldes de resina. Todos os cimentos obturadores apresentaram diferença na porcentagem de alteração volumétrica de 7 para 30 dias de imersão. Conclui-se que períodos maiores de imersão podem influenciar as alterações volumétricas de materiais. Subprojeto 2- avaliou a influência do tamanho de corpos de prova (espessura de 1,50 mm e diâmetros internos de 6,30, 7,75 e 9,00 mm) na alteração volumétrica de materiais após imersão em água. Sealapex e Biodentine apresentaram a maior perda de volume. O tamanho das amostras não afetou a porcentagem de alteração volumétrica dos materiais. Subprojeto 3- avaliou escoamento e preenchimento volumétrico dos materiais usando diferentes modelos de teste. Biodentine apresentou menor escoamento e melhor preenchimento que IRM quando avaliado no modelo com maior altura, enquanto MTA apresentou o maior escoamento neste modelo. Não houve diferença no escoamento e preenchimento proporcionados pelos cimentos obturadores nos diferentes modelos e metodologias. Conclui-se que... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Background: Non-cavitated caries lesions form due to acid diffusion and demineralization of enamel subsurface with an intact surface layer (SL). Caries lesions progress when the outcome of demineralization and remineralization processes over time is net mineral loss. Lesions that continue to demineralize are called active, while those that display no evidence of further demineralization are called inactive. Micro-computed-tomography (µCT) analysis provides objective non-destructive measurements of the thickness of the surface layer (SL) and severity of caries lesions. Aims: 1) To investigate if visual/tactile suspected active non-cavitated early white spot lesions present a thinner surface layer than inactive ones; 2) To investigate if there is an association between the thickness of the surface layer (SLT) and caries activity, as determined by QLF during dehydration (△QD); 3) To determine lesion severity by comparing lesion volume and maximum depth correlation with △Q value at 15 s from QLF during dehydration. Materials and Methods: Thirty extracted human premolars exhibiting non-cavitated approximal white spot early lesions stored in 0.1.-percent thymol/4C and treated with 5.0-percent NaOCl/30 min were included in the study. Fifteen active and 15 inactive lesions were determined by visual/tactile examinations by consensus of two experienced examiners. Roughness measurements (Ra) were acquired using non-contact optical profilometry. Two-dimensional minimum (2D-min), maximum (2D-max), average (2D-avg) SL and three-dimensional (3D) analyses, volume and depth of lesions were determined from µCT image analysis. A series of fluorescence images were acquired at baseline (hydrated), at 1 s, at 5 s, at 10 s and at 15 s by QLF. During image acquisition, surfaces were dehydrated with continuous-compressed-air. △Q and △Q/s (△QD) were calculated. Data were analyzed using two-sample t-tests and Pearson correlation coefficients (p < 0.05). Results: Surface roughness of active and inactive lesions was not significantly different (p > 0.08). Overall lesion volume and depth in dentin were significantly larger in active lesions (p = 0.022, p = 0.009). SL thickness of active and inactive lesions was not significantly different (2D = 0.121, 3D = 0.080, 2D-avg = 0.446, 2D-min = 0.197, 2D-max = 0.122). △QD at 1s was significantly larger for active lesions (p = 0.046). ΔQ at 15 s of dehydration had a moderate positive association with lesion volume (r = 0.56). △QD had a weak negative association with SL thickness (2D-avg) and (2D-min). Conclusions: 1) Active and inactive non-cavitated lesions show no difference in SL thickness; 2) QLF during dehydration (△QD) does not correlate well with SL thickness; 3) ΔQ at 15 s of dehydration correlates moderately well with lesion volume and is consistent with caries activity assessed by visual/tactile examination.

[pt] As coquinas carbonáticas são rochas sedimentares constituídas principalmente por conchas e detritos. Elas apresentam diferentes características de textura que são afetadas pela sedimentação e diagênese, influenciando no arranjo de poros, e consequentemente, na permeabilidade. É necessário o entendimento do efeito da variação das tensões efetivas nessas formações rochosas e como problemas de dano mecânico irão afetar na produção e injeção de poços de sistemas de produção de petróleo e gás. Nesta tese, amostras de coquinas sintéticas foram confeccionadas e, com o auxílio de técnicas de microtomografia de raios-x (microCT), modelagem de rede de poros (PNM) e ensaios in situ, a influência da microestrutura dessas rochas na variação de suas propriedades devido a tensões de compressão confinada foi avaliada. O uso de microCT permitiu a análise da estrutura interna das amostras para a discriminação de poros. Uma célula para ensaios mecânicos, acoplável ao tomógrafo e capaz de aplicar tensões de compressão confinada, auxiliou no estudo da alteração da microestrutura das coquinas sob tensão. As amostras foram tomografadas em 3 condições: sem carregamento, com carregamento e após despressurização. PNM foi utilizada para simulação de transporte bifásico nas coquinas, além de relacionar dados como número de conectividade de poros, tortuosidade, permeabilidade, porosidade, diâmetro dos poros e capilares. Os resultados obtidos demonstram que a aplicação de tensões de compressão confinada resulta na redução da porosidade e permeabilidade das coquinas. A redução da porosidade total do estágio final em relação às condições iniciais das amostras foi de 87,5 por cento, 70,0 por cento e 85,9 por cento para CP1, CP2 e CP3, respectivamente. Já a permeabilidade absoluta em condições iniciais apresentou valores de 33,10, 11,60 e 22,90 mD para CP1, CP2 e CP3, respectivamente, reduzindo a zero com o aumento dos estágios de pressão, impossibilitando as coquinas de permear fluidos em seus interiores. Em relação aos estudos da literatura, a fabricação de coquinas sintéticas mostrou-se eficiente em termos de reprodutibilidade para coquinas carbonáticas autênticas, apresentando propriedades geomecânicas semelhantes. / [en] Carbonate coquinas are sedimentary rocks composed mainly of shells and fragments. They present different texture characteristics that are affected by sedimentation and diagenesis, influencing the pore arrangement and, consequently, the permeability. It is necessary to understand the effect of variations in effective stresses on these rock formations and how mechanical damage problems will affect the production and injection of wells in oil and gas production systems. In this thesis, samples of synthetic coquinas were made, and with the help of x-ray microtomography, pore network modeling techniques, and in situ tests, the influence of the microstructure of these rocks on the variation of their properties due to confined compression stresses was evaluated. The use of x-ray microtomography allowed the analysis of the samples internal structure for the discrimination of pores. Using a cell for mechanical tests, coupled with the tomograph and able to apply confined compressive stresses, helped study changes in the coquinas’ microstructure under tension. The samples were scanned under three conditions: without loading, with stress loading, and after depressurization. Pore network modeling was used to simulate single-phase transport in the coquinas, as well as for relating data such as pore connectivity number, tortuosity, permeability, porosity, pore, and capillary diameter. The results obtained demonstrate that the application of confined compressive stresses results in the reduction of porosity and permeability of the coquinas. The reduction of total porosity in the final stage relative to the initial conditions of the samples was 87.5 percent, 70.0 percent, and 85.9 percent for CP1, CP2, and CP3, respectively. Meanwhile, the absolute permeability under initial conditions presented values of 33.10, 11.60, and 22.90 mD for CP1, CP2, and CP3, respectively, which reduced to zero with the increase of pressure stages, making it impossible for the coquinas to permeate fluids within their interiors. Compared to literature studies, the production of synthetic coquinas proved to be efficient in terms of reproducibility for authentic carbonate coquinas, presenting similar geomechanical properties.

La variabilité des propriétés du bois ainsi que son hygroscopicité pourraient être un frein à son utilisation dans la construction, même s’il peut être considéré comme un matériau de choix dans le contexte environnemental et économique actuel. Il est donc primordial de mieux comprendre les origines physiques du comportement du bois pour être capable d’améliorer la prédiction de ses propriétés, et pouvoir ainsi le rendre plus compétitif par rapport aux autres matériaux de construction. Le comportement hygromécanique du bois, caractérisé par des variations dimensionnelles en présence de variations d’hygrométrie, est particulièrement difficile à prédire, du fait de sa microstructure multi-échelle et de ses interactions complexes avec l’eau.Dans ce contexte, la thèse vise à comprendre et enrichir les relations entre la microstructure du bois, ses propriétés de sorption et son comportement hygromécanique, en étudiant l’influence de l’hétérogénéité de l’accroissement annuel (cerne), constitué de bois initial et de bois final dont la structure et les propriétés présentent de nombreuses différences. Cette étude est menée sur du Douglas (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco), actuellement référencé comme un matériau de structure intéressant. Des outils de caractérisation avancés sont utilisés : la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du proton pour caractériser les mécanismes de sorption ; la corrélation d’images volumiques (DVC) pour mesurer les champs de déformations à partir d’images 3D de microtomographie aux rayons X (µTRX), donnant aussi accès à la densité locale du bois.Après une introduction sur le matériau bois et un état de l’art sur son comportement hygromécanique, une caractérisation préliminaire de la microstructure (angle des microfibrilles, largeur de cerne, densité) et du comportement hygromécanique d’échantillons de bois initial et de bois final prélevés dans différents cernes est menée. Une forte anisotropie du bois initial est mise en évidence en opposition au comportement isotrope transverse du bois final. Les déformations suivant la direction des fibres présentent aussi de fortes non-linéarités peu discutées dans la littérature. Une discussion sur la variabilité des propriétés est par ailleurs engagée, ainsi que sur les relations structure-propriétés à l’échelle macroscopique.L’origine des différences de comportement hygromécanique entre le bois initial et le bois final est tout d’abord recherchée au niveau des mécanismes de sorption, au travers une étude de relaxométrie RMN du proton en 2D (cartes T1-T2). Deux types d’eau liée situés dans des environnements distincts sont mis en évidence et leur isotherme de sorption diffère dans les deux types de bois. Une hypothèse sur leur localisation dans la paroi cellulaire est proposée, puis une modélisation simplifiée 2D est effectuée pour évaluer leur impact respectif sur le comportement hygromécanique du bois initial et du bois final, en particulier dans la direction des fibres.Enfin, les champs de déformations locaux et globaux sont étudiés en analysant par DVC des images de µTRX de bois initial et de bois final soumis à différentes sollicitations hydriques. Le couplage entre ces deux matériaux est aussi étudié pour évaluer leurs interactions et comprendre le comportement du bois à l’échelle du cerne. Un protocole de DVC adapté aux images de bois est proposé. Les comportements hygromécaniques du bois initial, du bois final et du cerne sont comparés. A l’échelle locale, des hétérogénéités du champ de déformations sont mises en évidence et corrélées à la densité locale. Leur effet sur le comportement du cerne et sur la courbure des échantillons induite par le chargement hydrique est analysé. Une modélisation 3D par éléments finis, tenant compte des gradients locaux de propriétés, vient enfin compléter cette étude pour améliorer la compréhension des interactions mécaniques entre le bois initial et le bois final / Wood has highly variable properties and is also hygroscopic. These characteristics may restrict its use in construction even if it can be considered as a material of choice with the current environmental and economical concerns. Therefore, it is essential to better understand the physical origins of the behavior of wood in order to improve the prediction of its properties, and making it competitive with respect to other building materials. Dimensional changes of wood appear when it is subjected to relative humidity variations. This hygromechanical behavior is particularly difficult to predict because of the multiscale structure of wood and its complex interactions with water.In this context, the present work aims to understand and enrich relationships between microstructure, sorption properties and hygromechanical behavior of wood. More specifically, it is focused on the influence of the growth-ring heterogeneity, constituted of earlywood and latewood which have different structures and properties. The study is performed on Douglas fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco), which is a species of significant interest for structural applications. Advanced characterization tools are used: proton Nuclear Magnetic Resonance (NMR) to characterize sorption mechanisms; digital volume correlation (DVC) to measure deformation fields from X-Ray microtomography 3D images (XRµT), also providing local density of wood.At first wood properties and its hygromechanical behavior are described through a literature overview. Preliminary microstructural (microfibril angle, growth-ring width, density) and hygromechanical behavior characterizations of earlywood and latewood samples with different cambium age are performed. Earlywood reveals a strong anisotropic behavior compared to latewood which is isotropic in the transversal plane. Moreover, strains along the fiber direction nonlinearly evolve with moisture content. This phenomenon has been hardly reported and studied in the literature. Discussions on variability of properties and on relationships between structure and properties are also initiated.Sorption mechanisms are then studied by 2D NMR relaxometry (T1-T2 correlation spectra) in order to investigate differences between earlywood and latewood hygromechanical behaviors. Two types of bound water located in distinct environments are highlighted and their sorption isotherms are shown to be different in the two types of wood. A hypothesis on their location in the cell-wall is proposed and a simple 2D model is developed to evaluate their respective effect on the hygromechanical behavior of earlywood and latewood, especially in the fiber direction.Furthermore, local and global strains fields are studied using DVC from XRµT images of earlywood and latewood subjected to relative humidity variations. The coupling of these two materials is also investigated in order to evaluate their mechanical interactions and to understand the behavior at the growth-ring scale. A specific DVC procedure is developed for images of wood. The hygromechanical behaviors of earlywood, latewood and a growth-ring are compared. At the local scale, strains fields heterogeneities are highlighted and correlated to the local density. Their effect on the growth-ring behavior and the samples curvature is analyzed. A 3D finite elements model which takes into account local gradients of properties is finally developed to better understand earlywood-latewood mechanical interactions

Statement of problem: With the variety of materials and techniques available, the knowledge of which combination provides frameworks with a better biomechanical behavior and greater fit accuracy is essential for a planning aiming prosthesis longevity. Purpose. To analyze which manufacture technique and material provides a better stress/strain and internal fit correlation. Material and methods. The groups were divided according to framework material and fabrication method: Titanium milled (TiCAD), Zirconia milled (ZrCAD), Cobalt-Chromium alloy milled (CoCrCAD), one-piece casting CoCr alloy (CoCrCAS) and cast and welded CoCr alloy (CoCrWEL). Four external hexagon implants and their respective mini-abutments were placed parallel to each other in a polyurethane model. This model was duplicated, scanned, and a single framework design was created to be used for all milled groups. Casting was done from a wax milled pattern following the same framework design used for the other groups. In preload condition, the strains generated by each framework were recorded by strain gauges fixed around the implants. The internal fit was evaluated by micro-CT scanning. Results. Regarding the uniformity of stress distribution, ZrCAD and CoCrCAD groups presented irregular stress distribution, while TiCAD presented the most uniform distribution. Regarding the internal fit, the TiCAD group presented values significantly better than the others, but not statistically different from ZrCAD. The three manufacturing methods associated to CoCr alloy presented no statistical differences among them. The correlation between the method was statistically significant. Conclusion. The physical and mechanical properties of the complete-arch implant-supported frameworks materials influence the stresses distribution and internal fit. TiCAD presented the best framework stress/strain ratio and internal fit. / Afirmação do problema. Diante da variedade de materiais e técnicas disponíveis, ter o conhecimento de qual combinação proporciona infraestruturas com um melhor comportamento biomecânico e maior precisão na adaptação é essencial para um planejamento visando a longevidade da prótese. Finalidade. Analisar qual material e método de confecção das infraestruturas proporciona a melhor relação tensão/deformação e adaptação interna. Material e métodos. Os grupos foram divididos de acordo com o material e forma de confecção das infraestruturas: fresado em Titânio (TiCAD), fresado em Zircônia (ZrCAD), fresado em Cobalto Cromo (CoCrCAD), CoCr fundido em monobloco (CoCrCAS) e CoCr fundido e com ponto de solda (CoCrWEL). Quatro implantes hexágonos externos e seus respectivos mini-abutments foram colocados paralelos entre si em um modelo de poliuretano. Este modelo foi duplicado, digitalizado e um único desenho de infraestrutura foi criado para todos os grupos fresados. Para fundição, foi utilizado um padrão de cera fresado a partir do projeto usado nos outros grupos. Na condição de pré-carga, as tensões geradas por cada infraestrutura foram registradas por strain gauges fixados ao redor dos implantes. A adaptação interna foi avaliada através de escaneamento por micro-CT. Resultados. Quanto a uniformidade na distribuição das tensões, os grupos ZrCAD e CoCrCAD se apresentaram irregulares, sendo que o grupo TiCAD apresentou distribuição mais uniforme. Quanto à adaptação interna, o grupo TiCAD apresentou valores significativamente melhores que os demais, mas sem diferença estatística em relação ao grupo ZrCAD. As três formas de produção da infraestrutura usando a liga de CoCr não apresentaram diferenças estatísticas entre si. A correlação entre os métodos foi estatisticamente significativa. Conclusão. As propriedades físicas e mecânicas dos materiais de confecção das infraestruturas influenciam na distribuição de estresses e na adaptação interna. O grupo que apresentou a melhor relação tensão/deformação e adaptação foi o grupo TiCAD.

Atualmente há um número crescente de idosos necessitando reabilitação com enxerto ósseo, no entanto pouco se sabe sobre o efeito do envelhecimento fisiológico sobre este processo. Este estudo teve como objetivo comparar a regeneração óssea guiada na mandíbula de ratos adultos e velhos. Ratos Wistar machos, com 9 meses (adultos) e 20 meses (velhos) de idade, foram avaliados 0, 7, 28 e 120 dias após a cirurgia. O protocolo cirúrgico incluiu a remoção de osso autógeno da calvária e sua fixação com implante de titânio na mandíbula. A formação óssea foi avaliada através da densidade mineral óssea (DMO), microtomografia computadorizada (?CT), análise histomorfométrica e taxa de aposição mineral. Cento e vinte dias após a cirurgia, os animais velhos apresentaram uma redução da variação da DMO na tíbia quando comparada com adultos (-0,022±0,007 vs. 0,011±0,004 g/cm2, respectivamente, p=0,004) e no fêmur (-0,036±0,01 vs. 0,024±0,007 g/cm2, respectivamente, p=0,000). A análise de ?CT revelou uma redução no percentual de volume ósseo nos ratos velhos quando comparados aos adultos (52,34±1,98 vs. 61,46±2,0 %, respectivamente, p=0,032). A análise histomorfométrica confirmou estes dados, tanto no percentual de área óssea (44,0±1,9 vs. 51,0±1,4 e %, velho vs. adulto, p=0,014) quanto no contacto osso-implante (63,5±3,4 vs. 73,0±1,7%, velho vs. adulto, p=0,028). A taxa de aposição mineral óssea também foi significativamente menor nos ratos velhos em comparação com os adultos, tanto na região da mandíbula (1,23±0,05 vs 2,62±0,33 ?m/dia, respectivamente, p=0,001) quanto na região do implante (0,16±0,03 vs. 1,17±0,06 ?m/dia, respectivamente, p=0,001). Em conclusão, nossos resultados sugerem que o processo de envelhecimento, por si só, afeta a capacidade de regeneração ossea de animais velhos que não são caracterizados como osteoporóticos e sugerem que isso deva ser levado em conta durante o tratamento de pacientes idosos. / Currently there are an increasing number of elderly requiring rehabilitation with bone graft, however little is known about the effect of physiological aging on this process. This study aimed to compare guided bone regeneration in adult and old normal rats. Male Wistar rats with 9 months (adult) and with 20 months (old) were evaluated at 0, 7, 28 and 120 days after surgery. The surgical protocol included the removal of autogenous parietal bone and insertion in the jaw with titanium implant. Bone formation was evaluated through bone mineral density (BMD), X-ray computerized microtomography (3D?CT), histomorphometric analysis and mineralization apposition rate. At baseline, adults and old animals presented similar values of BMD. 120 days after surgery, old animals presented a reduction of tibia BMD when compared with adults (-0.022±0.007 vs. 0.011±0.004 g/cm2, respectively, p=0.004) and of femur (-0.036±0.01 vs. 0.024±0.007 g/cm2, respectively, p=0.000). The 3D?CT analysis revealed a reduction of new-formed bone volume in the old group when compared with adult (52.34±1.98 vs. 61.46±2.0 %, respectively, p=0.032). Histomorphometric analysis corroborates these data, since 120 days after surgery the % of bone area and bone-implant contact were impaired in old rats. Mineralization apposition rate was also impaired in mandible and at implant region of old rat. Together our results suggest that the ageing process per se affect bone regenerative capacity and calls for attention of surgeons to this retard during the treatment of elderly patients.

O ranelato de estrôncio (RS) diminui a reabsorção óssea e ao mesmo tempo age como um agente anabólico deste tecido. Este estudo foi realizado para avaliar os efeitos da ovariectomia e do tratamento com RS na reparação de defeitos ósseos em fêmures e nos componentes moleculares do osso em ratas. Vinte e sete ratas adultas foram submetidas a ovariectomia ou cirurgia Sham e, após trinta dias, defeitos ósseos em fêmures foram confeccionados e os animais divididos em três grupos: ovariectomizadas (OVZ), cirurgia Sham (SHAM) e ovariectomizadas + tratamento com 625 mg/kg/dia de RS (RS). A eutanásia foi realizada quatro semanas após a cirurgia do defeito ósseo. A reparação do defeito ósseo foi analisada por microtomografia computadorizada (?CT) e a composição química do tecido ósseo foi verificada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). O grupo SHAM apresentou em média volume ósseo (BV) superior ao grupo OVZ (p=0,014) e o volume ósseo relativo (BV/TV) foi cerca de 8% superior ao grupo OVZ. A comparação entre SHAM e RS apresentou valores limítrofes para essas variáveis. A espessura trabecular (Tb.Th) no grupo RS foi significativamente maior que no grupo OVZ cerca de 1,8% (p = 0,049) e não diferiu em média do grupo SHAM. Não houve diferenças significativas nas relações que avaliam compostos inorgânicos sobre orgânicos nos grupos. A razão das áreas das bandas em 1057 e 1023 cm-1 para o cálculo do IC foi 1.024 no grupo SHAM, 1.015 no grupo RS e 1.108 no grupo OVZ. No estudo da banda de amida III foi observado nos animais ovariectomizados uma possível mudança na estrutura secundária das proteínas da matriz devido a uma diminuição das estruturas ?-hélice e random coil (RC) e aumento de ?-sheet. A maturidade do colágeno estimada pela relação de sub-bandas de amida I (1660/1690) foi menor no grupo RS. Neste grupo houve um aumento significativo de estrôncio (Sr) incorporado ao tecido ósseo e uma diminuição de cálcio (Ca) avaliados pela técnica do EDS. Os resultados demonstram que o tratamento sistêmico com RS promoveu a reparação óssea e melhorou a microarquitetura do osso neoformado no interior do defeito. No entanto, os resultados das análises com FTIR sugerem que o RS não reverteu as alterações na matriz orgânica ocasionadas pela ovariectomia e diminuiu as ligações cruzadas de colágeno maturas. / Strontium ranelate (SR) decreases bone resorption and at the same time acts as an anabolic agent in this tissue. This study was conducted to evaluate the effects of ovariectomy and treatment with SR on the repair of bone defects and molecular components of bones in femurs. Adult female rats (n=27) were subjected to ovariectomy or Sham surgery. Thirty days after surgery, a defect was made in the femur and the animals were divided into three groups: ovariectomy (OVZ), Sham surgery (SHAM) and ovariectomy plus treatment with SR, 625 mg / kg / day (SR). Euthanasia was performed four weeks after surgery to cause the bone defect. Repair in bone defect was assessed by computed microtomography (?CT) and the chemical composition of bone tissue was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The SHAM group showed mean values for bone volume (BV) higher than those of the OVZ group (p = 0.014) and the relative bone volume (BV / TV) was about 8% higher than that of the OVZ group. Comparison between SHAM and SR showed borderline values for these variables. In the SR group, the average value for trabecular thickness (Tb.Th) was significantly higher (~1.8%) than that in the OVZ (p = 0.049) group and did not differ from that of the SHAM group. Significant difference was not observed in the relation between inorganic and organic compounds in the three groups. The ratio of the areas of the bands in 1057 and 1023 cm-1 for the calculation of IC was 1,024 in the SHAM group, 1,015 in the RS group and 1,108 in OVZ group. In the study of the amide III band, a change in the proportion of secondary structure of matrix proteins was observed in ovariectomized animals, possibly a decrease in of ?-helical and random coil (RC) and an increase in ?-sheet structures. The collagen cross-linking network maturity estimated by the relation between amide I subbands (1660/1690) showed the smaller number in the SR group. In this group, a significant increase in the amount of strontium (Sr) and a decrease in the amount of calcium (Ca) embedded to bone tissue, as assessed by the EDS technique, were also observed. The results demonstrate that systemic treatment with SR promoted bone repair and improved microarchitecture of the newly formed bone within the defect. However, results of analyses with FTIR suggest that the SR has not reversed the alterations caused by ovariectomy in the organic matrix and decreased cross-linking of collagen mature.

Atualmente há um número crescente de idosos necessitando reabilitação com enxerto ósseo, no entanto pouco se sabe sobre o efeito do envelhecimento fisiológico sobre este processo. Este estudo teve como objetivo comparar a regeneração óssea guiada na mandíbula de ratos adultos e velhos. Ratos Wistar machos, com 9 meses (adultos) e 20 meses (velhos) de idade, foram avaliados 0, 7, 28 e 120 dias após a cirurgia. O protocolo cirúrgico incluiu a remoção de osso autógeno da calvária e sua fixação com implante de titânio na mandíbula. A formação óssea foi avaliada através da densidade mineral óssea (DMO), microtomografia computadorizada (?CT), análise histomorfométrica e taxa de aposição mineral. Cento e vinte dias após a cirurgia, os animais velhos apresentaram uma redução da variação da DMO na tíbia quando comparada com adultos (-0,022±0,007 vs. 0,011±0,004 g/cm2, respectivamente, p=0,004) e no fêmur (-0,036±0,01 vs. 0,024±0,007 g/cm2, respectivamente, p=0,000). A análise de ?CT revelou uma redução no percentual de volume ósseo nos ratos velhos quando comparados aos adultos (52,34±1,98 vs. 61,46±2,0 %, respectivamente, p=0,032). A análise histomorfométrica confirmou estes dados, tanto no percentual de área óssea (44,0±1,9 vs. 51,0±1,4 e %, velho vs. adulto, p=0,014) quanto no contacto osso-implante (63,5±3,4 vs. 73,0±1,7%, velho vs. adulto, p=0,028). A taxa de aposição mineral óssea também foi significativamente menor nos ratos velhos em comparação com os adultos, tanto na região da mandíbula (1,23±0,05 vs 2,62±0,33 ?m/dia, respectivamente, p=0,001) quanto na região do implante (0,16±0,03 vs. 1,17±0,06 ?m/dia, respectivamente, p=0,001). Em conclusão, nossos resultados sugerem que o processo de envelhecimento, por si só, afeta a capacidade de regeneração ossea de animais velhos que não são caracterizados como osteoporóticos e sugerem que isso deva ser levado em conta durante o tratamento de pacientes idosos. / Currently there are an increasing number of elderly requiring rehabilitation with bone graft, however little is known about the effect of physiological aging on this process. This study aimed to compare guided bone regeneration in adult and old normal rats. Male Wistar rats with 9 months (adult) and with 20 months (old) were evaluated at 0, 7, 28 and 120 days after surgery. The surgical protocol included the removal of autogenous parietal bone and insertion in the jaw with titanium implant. Bone formation was evaluated through bone mineral density (BMD), X-ray computerized microtomography (3D?CT), histomorphometric analysis and mineralization apposition rate. At baseline, adults and old animals presented similar values of BMD. 120 days after surgery, old animals presented a reduction of tibia BMD when compared with adults (-0.022±0.007 vs. 0.011±0.004 g/cm2, respectively, p=0.004) and of femur (-0.036±0.01 vs. 0.024±0.007 g/cm2, respectively, p=0.000). The 3D?CT analysis revealed a reduction of new-formed bone volume in the old group when compared with adult (52.34±1.98 vs. 61.46±2.0 %, respectively, p=0.032). Histomorphometric analysis corroborates these data, since 120 days after surgery the % of bone area and bone-implant contact were impaired in old rats. Mineralization apposition rate was also impaired in mandible and at implant region of old rat. Together our results suggest that the ageing process per se affect bone regenerative capacity and calls for attention of surgeons to this retard during the treatment of elderly patients.