As células da polpa dental têm o potencial de responder a estímulos externos e reparar o tecido dentário lesionado. Nos dentes, as lesões cariosas profundas e as lesões traumáticas são frequentes e resultam em alterações pulpares. Com o desenvolvimento da ciência e a busca de formas inovadoras de tratamento utilizando biomateriais de tamanho cada vez menor, verificar a biocompatibilidade desses materiais antes da aplicação clínica se mostra necessário e promissor. Assim, a finalidade deste estudo foi avaliar a biocompatibilidade de uma nova nanopartícula de hidroxiapatita utilizando células pulpares humanas em cultura. As Nanopartículas de Hidroxiapatita (HAp) utilizadas em nosso estudo são um material novo e ainda não disponível para a prática clínica. Como parâmetro comparativo, foi utilizado o material já consagrado na Odontologia para tratamentos endodônticos, o Agregado Trióxido Mineral (MTA). Para tanto, foram realizados testes de biocompatibilidade (MTS (3-(4,5-dimetiltiazol-2-y)5-(3-carboximetoxifenil)-2-(4-sulfofenil-2H-tetrazolio)). Foi preparada uma solução de material na concentração de 0,1g/ml diluído em meio de cultura, proporção preconizada pela norma ISO 10.993-12 (ISO, 1996). Esta solução foi diluída em 3 diferentes concentrações (1/10, 1/100 e 1/1000). Também foram realizados testes de migração celular e testes de capacidade de diferenciação, na concentração de 1/100. Como resultados pudemos verificar que as células da polpa foram viáveis quando expostas a diferentes concentrações de HAp, proliferaram mais quando tratadas com HAp na concentração de 1/100, migraram em direção aos materiais estudados e diferenciaram-se em tecido mineralizado quando em contato direto com ambos materiais estudados. Concluímos que o novo material testado é biocompatível e capaz de induzir mineralização em células de polpa dental sugerindo que as HAp podem ter aplicações clínicas futuras em tecidos mineralizados como osso e dente. / The dental pulp cells have the potential to respond to external stimuli and repair the dental tissue injury. On teeth, deep carious lesions and traumatic injuries are common and result in pulp changes. With the development of science and the search for innovative treatment forms using reduced size biomaterials, to verify the biocompatibility of these materials before clinical application has become necessary and promising. Thus, the purpose of this study was to evaluate the biocompatibility of a new hydroxyapatite nanoparticle using human pulp cells in culture. The nanoparticles of hydroxyapatite (HAp) used in our study are new material and not yet available for clinical practice. As a comparator, we used the material already used in dentistry to root canal treatment, the Mineral Trioxide Aggregate (MTA). To do so, biocompatibility (MTS (3-(4,5-dimetiltiazol-2-y)5-(3-carboximetoxifenil)-2-(4-sulfofenil-2H-tetrazolio)). A solution of the material in a concentration of 0.1 g / ml diluted in culture medium recommended by ISO 10993-12 (ISO 1996) standard was prepared. This solution was diluted in three different concentrations (1/10, 1/100 and 1/1000). Were also performed cell migration and differentiation capacity assays at a concentration of 1/100. As results, we found that the pulp cells were viable when exposed to different concentrations of HAp, they proliferated more when treated with 1/100 HAp concentration, migrated toward the studied materials and differed into mineralized tissue when there was direct contact with both materials studied. We conclude that the new material tested is biocompatible and able to induce mineralization of dental pulp cells suggesting that the HAp may have future clinical applications in mineralized tissues such as bone and tooth.

O titânio é considerado um biomaterial (material biocompatível) pela baixa reatividade e pela grande estabilidade da sua camada de óxido superficial. Pelas suas propriedades mecânicas ele é usualmente utilizado na fabricação de substitutos ósseos e implantes dentários. Visando contribuir para o desenvolvimento de novas superfícies osteointegráveis, neste trabalho foram estudadas duas superfícies de titânio modificadas com implantação iônica de P e BF2 com energia de 30 e 77keV, respectivamente. As superfícies foram submetidas a ensaios in vitro de cultura celular de células osteoblásticas (MG-63) e os resultados foram comparados com duas superfícies comerciais: poliestireno tratado para meio de cultura celular (PC) e titânio comum utilizado em implante dentário (TI). A atividade enzimática da fosfatase alcalina (FA) associadas à formação de biofilme mineralizado pelas células diferenciadas foram avaliadas. Concentrações de cálcio e fósforo no biofilme foram determinadas por espectroscopia de raios-X induzida por prótons, PIXE. Imagens superficiais com microscopia eletrônica de varredura serviram para verificar a homogeneidade e integridade dos biofilmes formados. Medidas de ângulo de contato foram realizadas para determinar o caráter hidrofílico das superfícies e do biofilme formado. As superfícies PC e TI se apresentaram hidrofílicas com formação de biofilme menos homogêneo que as apresentadas pelas superfícies PT e BFT, ambas hidrofóbicas. As concentrações de FA medidas no meio de cultura indicaram consumo maior que a secreção em PC e TI. Em PT e BFT foram observados acúmulos de FA no meio de cultura. Concentrações maiores de cálcio e fósforo foram observadas em PC e TI. Destas observações, as quatro superfícies podem ser consideradas biocompatíveis (não citotóxicas) pela formação de biofilme mineralizado e pelas medidas de atividade enzimática. / Titanium is considered a biomaterial (biocompatible material) due to its low reactivity and the great stability of its surface native oxide layer. With excellent mechanical properties, titanium is widely used as bone substitutes and dental implants. Aiming to contribute for the development of new surfaces to promote osteoblastic cell grow, two ion-beam-modified titanium samples were compared with two commercially available surfaces: polystyrene treated for cellular cultures (PC), and regular titanium used in dental implants (TI). The modified titanium samples were ion beam implanted with 30 and 77 keV phosphorous and BF2, respectively. All surfaces were employed for in vitro assays using cultures of osteoblastic cells (MG-63). The Phosphatase Alkaline Enzymatic Activity (ALP) was measured and associated with the mineralized bio-film formed by the differentiated cells. The concentration of calcium and phosphorus in the mineralized bio-film was measured by Proton Induced X-ray Emission, PIXE. Scanning Electron Microscope images were used to access the bio-film homogeneity and integrity. Contact angle measurements were used to characterize the wettability of the surfaces and the resulting bio-film. In spite of being more hydrophilic, the surfaces PC and TI formed of a less homogeneous bio-film than the PT and BFT surfaces, which were less hydrophilic. The ALP in the cell culture medium indicated greater consumption than secretion for PC and TI, while for PT and BFT accumulation of ALP was observed. Concentrations of calcium and phosphorus were greater for PC and TI samples. The four surfaces can be considered biocompatible (not cytotoxic) due to mineral bio-film formation and enzymatic activity measurements.

Lesões cartilagíneas apresentam grande dificuldade em cicatrizar e algumas técnicas cirúrgicas tem sido desenvolvidas, mas seus resultados são falhos ao longo do tempo. Desta forma, a aplicação da engenharia tecidual para a reconstrução de lesões de cartilagem tem despertado interesse crescente. A correta combinação entre as fontes celulares, matrizes de suporte e fatores de crescimento podem melhorar a qualidade do tecido reparado. Neste caso, as fontes celulares mais promissoras são as células-tronco, devido sua alta taxa de proliferação e capacidade de se diferenciar em diversos tipos celulares. As matrizes de suporte tem papel fundamental na adesão, proliferação e diferenciação celular, sendo que diversos tipos de biomateriais tem sido estudados. A quitosana é um polímero natural, biocompatível e biodegradável, que tem se mostrado interessante na utilização na engenharia tecidual. O presente estudo objetivou avaliar o hidrogel de Quitosana/Glicerol Fosfato como matriz de suporte para células-tronco de equinos. O hidrogel foi preparado adicionando-se 100 µL β-glicerol fosfato a 900 µL de quitosana diluída em meio ácido. As células-tronco de gordura, saco vitelínico e polpa dentária foram cultivadas no hidrogel de Quitosana/Glicerol Fosfato, suspendendo-se 5x105 células em 350 µL de hidrogel, ainda em estado líquido, e este material foi mantido por duas horas a 37°C, em atmosfera úmida com 5% CO2 e em seguida meio de cultivo celular foi adicionado. Foi realizada análise histológica deste material através das colorações de Hematoxilina/Eosina, Picrossírius e Tricromo de Masson. O hidrogel de Quitosana/Glicerol Fosfato apresentou comportamento bastante irregular e estrutura frágil. As células sedimentadas no hidrogel apresentaram morfologia arredondada e não houve deposição de colágeno. Observou-se redução na quantidade celular ao longo do tempo. As células cultivadas apresentaram morfologia fibroblastóide e aderência em placa de cultivo. Estas características, apesar de não exclusivas, são associadas às características de células-tronco mesenquimais. Quando cultivadas no hidrogel as células assumiram formato redondo, que alguns autores sugerem estar relacionado a uma diferenciação condrogênica. Porém, esta parece ser uma característica de células cultivadas em hidrogel, estando relacionadas à maciez e a falta adesão entre célula e matriz. Este fato pode explicar a diminuição da quantidade de células presentes no meio ao longo do experimento. Apesar de promissor o uso deste biomaterial em engenharia tecidual de cartilagem necessita de algumas melhorias, particularmente em relação à homogeneidade, força mecânica e aderência celular. Este parece ser o primeiro relato do cultivo de células-tronco mesenquimais originadas da polpa dentária na espécie equina. / Cartilage injuries have great difficulty healing and some surgical techniques have been developed, however, results fail over time. Thus, the application of tissue engineering in cartilage injuries repair has gained interest. The correct combination of cell source, scaffolds, and growth factors may improve the quality of the repaired tissue. In this case, the most promising cell sources are stem cells because of their high proliferation rate and ability to be transformed into several cell types. Scaffolds have a fundamental role in cell adhesion, proliferation, and differentiation, thus, several biomaterials have been studied. Chitosan is a natural polymer, biocompatible and biodegradable, suitable for use in tissue engineering. This study aimed at evaluating Chitosan/Glycerophosphate hydrogel as scaffold for equine stem cells. The hydrogel was prepared by adding 100 µL β-Glycerophosphate to 900 µL of chitosan diluted in acid medium. Stem cells from fat, yolk sac, and dental pulp were cultivated in Chitosan/Glycerophosphate hydrogel, suspending 5x105 cells in 350 µL of hydrogel, still in liquid form; this material was kept for two hours at 37°C in humid atmosphere with 5% CO2 and a cell cultivation medium was subsequently added. Histological analysis of this material was realized through Hematoxylin/Eosin, Picrosirius, and Masson\'s Trichrome stains. The Chitosan/Glycerophosphate hydrogel presented substantial irregular behavior and fragile structure. The cells sedimented in hydrogel presented rounded morphology and no collagen deposit. A reduction in cell quantity over time was observed. Cells cultivated in scaffold presented fibroblastoid morphology and adherance to scaffold. These characteristics, despite not being exclusive, are associated with characteristics of mesenchymal stem cells. When cultivated in hydrogel, cells assumed a round form, which some authors indicate to be related to chondrogenic differentiation. However, this seems to be a characteristic of cells cultivated in hydrogel, thus, being associated with softeness and lack of cell-matrix adhesion. This may explain the reduced quantity of cells in the medium throughout the experiment. Despite the promissing use of this biomaterial in cartilage tissue engineering, improvements related to homogeinity, mechanical strengh, and cell adhesion must be studied. This seems to be the first report on the cultivation of mesenchymal stem cells originating from equine dental pulp.

Nos equinos as fraturas geralmente são de alta energia provocando perda do tecido ósseo. Estas lesões do tecido ósseo ocorrem quando suas propriedades de resistência e rigidez são ultrapassadas. Devido a perda de tecido ósseo diversos métodos são utilizados para corrigir os defeitos ósseos, tanto em ortopedia humana, quanto na medicina veterinária, porém os resultados muitas vezes não são satisfatórios. O desenvolvimento de compostos a base colágeno, quitosana e hidroxiapatita deu-se devido a busca na melhora do comportamento mecânico e biológico dos enxertos. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento biomecânico do osso III/IV metacarpianos de ovinos após a implantação de compósito de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Foi utilizado seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês, os quais foram submetidos à ostectomias unicorticais de cinco milímetros de diâmetro na região média da superfície dorsal do III/IV metacarpianos. Posteriormente, através de sorteio, foi implantado o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico. No membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido como controle, não sendo preenchido com o compósito. Todos os animais foram submetidos à avaliação física diária. Após 180 dias da criação da falha, os ovinos foram eutanasiados com protocolo autorizado pela Comissão de Ética no Uso de Animais. Os ossos foram dissecados e armazenados á 20º C. Após o descongelamento completo, as amostras foram submetidas a ensaio de flexão em três pontos realizado em máquina universal de ensaios mecânicos KRATOS®, modelo KE3000MP, software: TRACOMP W95. Os ossos foram posicionados com sua superfície palmar (mais plana) apoiada sobre duas bases cônicas distantes 5 cm entre sí, de modo que a falha óssea ficasse posicionada à mesma distância entre as bases. A carga foi aplicada na superfície dorsal por um atuador cônico no ponto médio do osso, onde foram criadas as falhas ósseas, com velocidade de deslocamento de 5 milímetros por minuto até o momento da fratura do osso. Durante o ensaio mecânico o software gerou gráficos de força x deformação, de onde foram calculadas as seguintes propriedades biomecânicas: força máxima, rigidez, momento e deformação máxima. Através da análise estatística não houve diferença estatísticas na análise da rigidez, força máxima, momento e deformação máxima para ambos os grupos. Com estes resultados podemos concluir que o compósito de quitosana, hidroxiapatita e colágeno não interferiu na consolidação óssea de III/IV metacarpianos de ovinos após 180 dias da implantação. / In equines, the fractures are usually of high energy causing loss of bone tissue. These bone tissue injuries occur when its properties of strength and rigidity are outdated. Due to bone loss, various methods are used to correct the bone defects, both in human and in orthopedic veterinary medicine, but the results often are not satisfactory. The development of chitosan, collagen and hydroxyapatite composite came about due to search the improvement of the mechanical behaviour and biological grafts. The objective of this study was to evaluate the biomechanical behavior of the III/IV metacarpal bone of sheep after the implantation of chitosan, collagen and hydroxyapatite composite. Six healthy female sheep Santa Inês breed were submitted to bilateral unicortical ostectomy (five mm/diameter) on the dorsal aspect of the III/IV metacarpal bone. One front limb was randomly selected for composite implatation. At the contralateral limb was reproduced the same technique, but was kept as control, and are not filled with composite. The animals were submitted to daily physical examination during 180-day follow-up period. After 180 days of failure creation, the animals were euthanized with protocol approved by the Animal Ethics Committee. The bones were dissected and stored at -20º C. After complete thawing, samples were subjected to bending test on three points held in universal testing machine mechanics KRATOS®, model KE3000MP, software: TRACOMP-W95. The bones were positioned with its palmar surface (flatter) supported on two tapered bases 5 cm distant from each other, so that the bone gap was positioned at the same distance between the bases. Load was applied on the dorsal surface by a tapered actuator at the midpoint of the bone, where bone defects were set up, with a speed of displacement of 5 mm per minute until the time of bone fracture. During the mechanical test the software generated graphs of force x deformation, where the following biomechanical properties were calculated: maximum strength, rigidity, moment and maximum deformation. Through statistical analysis, there was no difference in the analysis of statistics, maximum strength, rigidity and maximum deformation for both groups. With the results of this research, it can be concluded that the composite did not interfere in biomechanical characteristics of the metacarpal III/IV bone after 180 days of deployment

O ser humano locomove-se utilizando-se do complexo sistema neuro-músculo-esquelético, o que lhe confere qualidade de vida. Partes do sistema esquelético são passíveis de tratamento ou mesmo de substituição pelo emprego de materiais estranhos ao corpo humano mas que provocam pequena reação biológica e necessitam ser dimensionados de modo a suportar toda tensão resultante do movimento humano. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma máquina de ensaio cíclico para testes biomecânicos, de implantes utilizados nas cirurgias de reconstrução ósteo-articular, utilizando tecnologia nacional. A máquina possui um sistema de acionamento por meio de um motor trifásico de 2 HP, 1800 rpm; um sistema de transmissão de cargas cíclicas utilizando um eixo excêntrico, que aciona um pistão, que promove o movimento de duas alavancas que transmitem a carga para os componentes a serem ensaiados. Há um inversor de freqüência para controle do número de ciclos do motor, um reservatório de soro fisiológico com um sistema que mantém o soro aquecido entre 36 e 38 ºC, e uma bomba hidráulica submersa que mantém o soro em constante movimentação. Foi feito um teste cíclico de fadiga de componente femoral de artroplastia de quadril, com torção, seguindo determinações das normas ISO 7206/89, parte 4 e ASTM F 1612/95, e utilizada para o teste a Prótese Femoral Cimentada Modelo Alpha ® da empresa Baumer ®, haste polida de 150 mm e off-set de 37,5 mm. Também foi feito um ensaio para verificação de trincas seguindo determinações da Norma ABNT NBR ISO 9583/1997. Durante as 139 horas previstas para o teste de fadiga do componente femoral, a máquina de ensaio não apresentou problemas mecânicos, demonstrando eficiência e o êxito na confecção de uma máquina de ensaios cíclicos para testes biomecânicos / The human being locomotes using the complex neuro-muscle-skeletal system, what confers him life quality. Parts of the skeletal system can submit to treatment or even to the substitution for the employment of strange materials to the human body but that provoke small biological reaction and they need to be projected in way to support every resulting tension of the human movement. The objective of this work was to develop a machine of cyclic trial for biomechanical tests using national technology. The machine has an activation system by means of a triphasic motor of 2 HP, 1800 rpm; a system of transmission of cyclic loads using an eccentric axis, that activates a piston, that promotes the movement of two levers that transmit the load for the components at be tested. There is a frequency inverter for control of the number of cycles of the motor, a reservoir of physiologic serum with a system that maintains the serum heated up to 36-38 ºC, and a submerged hydraulic bomb that maintains the serum in constant movement. It was made a cyclic test of fatigue of femoral component of hip arthroplasty, with torsion, following determinations of the norms ISO 7206/89, part 4 and ASTM F 1612/95, and used for the test the Prosthesis Femoral Cemented Model Alpha ® of the company Baumer ®, polished stem of 150 mm and off-set of 37,5 mm. It was also made a trial for verification of cracks following determinations of the norm ABNT NBR ISO 9583/1997. During the 139 hours foreseen for the test of fatigue of the femoral component, the trial machine didn’t present mechanical problems, demonstrating efficiency and the success in the production of a machine of cyclic trials for biomechanical tests

Uma série de novas estratégias vem sendo desenvolvidas com o objetivo de otimizar a reparação óssea, pois os métodos atualmente disponíveis em ortopedia humana e veterinária não apresentam resultados plenamente satisfatórios. Inúmeros pesquisadores dedicam-se ao desenvolvimento e estudo da compatibilidade de novos implantes com o propósito de acelerar a reparação óssea. O polímero a base de óleo de mamona tem chamado atenção para a sua aplicação como substituto ósseo, pois é um produto natural, biocompatível e com propriedades estruturais semelhantes às do tecido ósseo. Seis equinos foram submetidos à ostectomia na superfície diafisária dorsal de seus terceiros metacarpianos. Uma das falhas ósseas foi preenchida com o polímero a base de mamona e o outra, no membro contralateral permaneceu sem preenchimento, atuando como controle. Os animais foram acompanhados por um período de 120 dias após o procedimento através de monitoramento radiográfico da densidade óssea. Após este período, realizou-se biópsia para avaliação histológica por microscopias de luz e eletrônica de varredura. A densitometria óptica revelou valores médios de 14,17mmAl ± 1,722 e 16,33mmAl ±1,633 (p=0,027) para os grupos polímero e controle, respectivamente. A microscopia óptica de luz demonstrou maior porcentagem de tecido ósseo neoformado no grupo controle (50,15% ±14,83) quando comparado ao grupo polímero (26,94% ±12,06), com p0,0001. No entanto, a microscopia eletrônica de varredura permitiu observar que a qualidade do tecido ósseo formado na presença do biomaterial foi mantida. Além disso, não foram observadas reações adversas ao biomaterial, como a formação de tecido cicatricial ou reações de corpo estranho, levando a conclusão de que a poliuretana de óleo de mamona pode ser considerada adequada ao preenchimento de falhas ósseas em equinos, uma vez que desmonstrou compatibilidade e osteocondutividade. / A series of new strategies have been developed in order to optimize bone repair, because the methods currently available for human and veterinary orthopedics have no fully satisfactory results. Many researchers have dedicated to develop and study the compatibility of new implants in order to accelerate bone repair. The polymer of castor oil have drawn attention for its application as a bone substitute because it is a natural, biocompatible and have structural properties similar to bone tissue. Six horses were submited to ostectomy on the dorsal surface of its third metacarpal bone. One of the bone defects was filled with polymer of castor oil and the other remained unfilled, as a control group. The animals were followed for a period of 120 days after the procedure by monitoring radiographic bone density. After this period, a biopsy was performed for histological evaluation by light and scanning electron microscopy. The optical densitometry revealed medium values of 14.17mmAl ± 1.722 and 16.33mmAl ± 1.633 (p = 0.027) for the polymer and control groups, respectively. The light microscopy showed a higher percentage of new bone formation in the control group ( 50.15% ± 14.83 ) than in the polymer group ( 26.94 % ± 12.06 ) , with p 0.0001. However, scanning electron microscopy allowed to observe that the quality of bone formation tissue in the presence of biomaterial was maintained. Furthermore, there were no adverse reactions to biomaterial, such as scar formation or as a foreign body reaction, allowing to conclude that the polymer of castor oil can be considered suitable to fill bone defects in horses, since it demonstrated compatibility and osteoconductivity.

Matrizes extracelulares descelularizadas (dMEC) têm sido utilizadas com sucesso como biomateriais biológicos para regeneração tecidual, já que apresentam vantagens como semelhança estrutural com os tecidos naturais, biocompatibilidade , biodegradabilidade, capacidade de sinalização e homeostase tecidual. O primeiro objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia de quatro protocolos para descelularização de músculo esquelético murino, objetivando a produção de matrizes extracelulares (MEC) acelulares para potenciais aplicações na engenharia de tecidos. Músculos tibiais foram coletados e congelados a -20°C ou armazenados a temperatura ambiente, seguido por descelularização em soluções contendo reagentes químicos EDTA + Tris, SDS e Triton X-100, os quais foram aplicados em diferentes sequências e analisados de acordo com modificações macroscópicas causadas nos tecidos, remoção de conteúdo celular e genético das matrizes e na capacidade de preservar a composição protéica e estrutura tridimensional da MEC. Observou-se a otimização da remoção de conteúdo celular, além da preservação da ultraestrutura e composição da MEC nos protocolos com congelação prévia a -20°C e descelularização inicial com a solução SDS, quando comparado àqueles que iniciaram com EDTA + Tris. O segundo objetivo deste trabalho foi comparar a biocompatibilidade da dMEC de músculo murino e placenta canina em modelo murino de injúria muscular. As dMEC foram produzidas a partir da placenta canina (1% SDS, 5 mM EDTA + 0,05% Tripsina, 1% Triton X-100) e do músculo esquelético tibial de ratos Wistar (Congelação a -20°C, 1% SDS, 5 mM EDTA + 50mM Tris, 1% Triton X-100). A lesão muscular foi realizada a partir de uma incisão de 1cm e divulsão na região média do músculo tibial; então, as dMEC foram implantadas. Um grupo cirúrgico, sem o implante, foi usado como um controle. Os animais foram eutanasiados depois de 3, 15 e 45 dias. Análise histológica e imunohistoquímica foram realizadas para avaliar a morfologia tecidual e a presença de infiltrado inflamatório e células em proliferação (CD163 e PCNA). No 3° dia após a implantação, uma intensa reação inflamatória (CD163+) e proliferação celular (PCNA+) foram observadas, adjacentes ao biomaterial, em ambas as matrizes. No 15° dia, o biomaterial de MEC placentária ainda preservou o infiltrado celular (CD163+ e PCNA+) e iniciou o processo de absorção do biomaterial, enquanto que a dMEC do músculo já estava completamente absorvida. Finalmente, depois dos 45 dias, ambos os biomateriais foram absorvidos e o músculo estava completamente cicatrizado, sem fibrose. Conclui-se que congelar as amostras a -20°C anteriormente ao processamento e submeter à incubação inicial em solução de 1% SDS (Protocolo 2B) favoreceu a descelularização de músculo esquelético murino. Além disso, dMEC xenogênicas e alogênicas foram reabsorvidas e apresentaram processos de integração distintos em modelo não-crítico de lesão muscular esquelética, sugerindo que eventuais alterações sistêmicas, observadas a longo prazo, sejam avaliadas, bem como, a validação da utilização destas matrizes em modelos de perda muscular volumétrica. / Decelularized extracellular matrices (dECM) have been successfully used as biological biomaterials for tissue engineering, since they present advantages such as structural similarity with natural tissues, biocompatibility, biodegradability, signaling capacity and tissue homeostasis. The first aim of this study was to evaluate the efficacy of four protocols for the decellularization of murine skeletal muscle for the production of acellular extracellular matrices (ECM) for potential applications in tissue engineering. Tibial muscle was frozen at -20°C or stored at room temperature, followed by decellularization in solutions containing EDTA + Tris, SDS and Triton X- 100 chemical reagents, which were applied in different sequences and analyzed according to macroscopic modifications , removal of cellular and genetic content and the ability to preserve the ECM composition and three-dimensional structure. Thus, the optimization of cellular removal was observed, as well as the preservation of the ECM ultrastructure and composition in the protocols with freezing at -20°C and initial decellularization with the SDS solution, when compared to those starting with EDTA + Tris. The second aim of this study was to compare the biocompatibility of the dECM of murine muscle and canine placenta in murine model of muscle injury. Decellularized ECM were produced from the canine placenta (1% SDS, 5 mM EDTA + 0.05% Trypsin, 1% Triton X-100) and the tibial muscle of Wistar rats (freezing at - 20°C, 1% SDS , 5 mM EDTA + 50 mM Tris, 1% Triton X-100). The muscle injury was performed followed a 1 cm incision and divulsion in the middle region of the tibial muscle, where the dECM were implanted. A surgical group, without the implant, was used as a control. The animals were euthanized after 3, 15 and 45 days. Histological and immunohistochemistry analyses were performed to evaluate the tissue morphology and the presence of inflammatory infiltrate and cells in proliferation (CD163 and PCNA). On the 3rd day after implantation, an intense inflammatory reaction (CD163+) and cell proliferation (PCNA+) were observed, adjacent to the biomaterial, in both matrices. On 15th day, the placenta biomaterial still preserved the cellular infiltrate (CD163+ and PCNA+) and started the biomaterial absorption process, while the muscle biomaterial was already fully absorbed. Finally, after 45th day, both biomaterials were absorbed and the muscle was completely healed, without fibrosis. It was concluded that freezing samples at -20°C prior to processing and subjecting to the initial incubation in 1% SDS solution (Protocol 2B) favored the decellularization of murine skeletal muscle. In addition, xenogeneic and allogeneic dECM were resorbed and presented a distinct integration process in a non-critical model of skeletal muscle, suggesting that potential systemic changes, observed in the long term evaluation, as well as the validation of the use of these matrices in volumetric muscle loss models must be tested.

A reconstrução anatômica de fraturas em ossos longos em equinos é um grande desafio para o Médico Veterinário. Na tentativa de melhorar os resultados da técnica, estabilizando e preenchendo áreas onde houve perda óssea, o uso de substitutos ósseos, entre eles os biomateriais, vêm apresentando bons resultados. Os polímeros podem ser uma opção viável, funcional e economicamente, de substituto ósseo para aplicação em ortopedia de equinos. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento biológico do equino frente à implantação de polímero de poliuretana de mamona acrescido de carbonato de cálcio após implante em osso III metacarpiano. Seis equinos hígidos foram submetidos à ostectomias unicorticais de 13mm de diâmetro na região proximal da superfície dorsal do III metacarpiano. Em seguida, de forma randômica, foi implantado o polímero de mamona em um membro torácico. No membro contralateral, foi reproduzida a técnica, porém a falha foi mantida sem preenchimento, servindo como controle do remodelamento ósseo. Todos os animais foram submetidos à avaliação física, radiográfica, ultrassonográfica, termográfica e perfil bioquímico previamente a cirurgia para identificação dos parâmetros pré-cirúrgicos. No período pós-operatório, os animais foram avaliados através de exame físico diário durante os 120 dias de observação, exame radiográfico, exame ultrassonográfico, exame termográfico e monitoramento do perfil sérico da fosfatase alcalina, cálcio e fósforo nos momentos sete, 15, 30, 60, 90 e 120 dias de pós-operatório. Com 120 dias de pós-operatório, novamente sob anestesia geral, realizou-se biópsia óssea com trefina de 0,5cm de diâmetro na área de interface implante-osso (membro polímero) e osso-osso neoformado (membro controle). O material foi processado e desmineralizado para microscopia de luz sendo realizadas técnicas de coloração de Hematoxilina-Eosina e Tricrômico de Masson para análise descritiva e morfométrica. A avaliação física de cada animal demonstrou não haver desconforto relacionado ao procedimento e à presença do implante, baseando-se na análise de presença de claudicação e parâmetros físicos (frequência cardíaca, frequência respiratória e temperatura retal) ao longo dos 120 dias. A avaliação ultrassonográfica permitiu identificação da formação de tecido mineralizado e pico de neovascularização no 30º dia de pós-operatório. A partir da dosagem sérica de fosfatase alcalina foi possível identificar pico desta enzima também no trigésimo dia. A avaliação termográfica demonstrou não haver aumento de temperatura local, decorrente de resposta inflamatória, ao longo do tempo de observação, porém foi possível identificar resposta mais intensa no 7º dia no membro polímero, quando comparado ao membro controle. O estudo histológico demonstrou comportamento osteocondutor do polímero sem reação de cápsula fibrosa ou resposta inflamatória crônica. Esta pesquisa apresentou resultados que demonstram biocompatibilidade do polímero de poliuretana de mamona acrescido de carbonato de cálcio em tecido ósseo equino e conclui-se que este biomaterial apresenta potencial para uso como substituto ósseo em equinos. / Anatomical reconstruction of long bone fractures remains a challenge to the equine practitioner to date. Bone surrogate biomaterials have been developed to improve surgical outcomes in cases involving bone tissue loss, with promising results. Biopolymers may be a feasible, functional and economically viable alternative for bone substitution in horses. This study evaluated the biological behaviour of castor oil-calcium carbonate polymer following implantation in the equine third metacarpal bone. Six healthy horses were submitted to bilateral dorsal unicortical osteotomy (13 mm in diameter) on the proximal aspect of the third metacarpal bone. One front limb was randomly selected for castor oil polymer implantation while the contralateral limb was left untreated to serve as control for bone remodeling. Preoperative evaluation consisted of physical, radiographic, ultrasonographic and thermographic assessment, and serum biochemistry profile determination. Horses were submitted to daily physical examination during the 120-day follow-up period. Radiographic, ultrasonographic and thermographic reassessments were performed on postoperative days seven, 15, 30, 60, 90 and 120, along with determination of alkaline phosphatase, calcium and phosphorus serum levels. On postoperative day 120, horses were reoperated under general anesthesia and a 0.5 mm biopsy fragment collected from the bone-implant or bone-new bone interface. Biopsy specimens were processed, demineralized, stained with hematoxylin-eosin or Massons trichrome and submitted to descriptive and morphometric analysis under light microscopy. Horses showed no signs of pain (i.e. lameness or changes in rectal temperature, heart and respiratory rates) related to the surgical procedure or the presence of the implant during the 120-day follow-up period. Ultrasonographic reassessment revealed mineralized tissue formation and peak neovascularization on postoperative day 30. Peak alkaline phosphatase levels were also observed on the same day. Local temperature differed significantly between treated and control limbs on postoperative day 7, but not thereafter. Absence of encapsulation or signs of chronic inflammatory response on histology suggests osteoconductive behaviour of the Ricinus communis polymer. Based on the results of this study, castor oil-calcium carbonate polymer is biocompatible with the equine bone tissue and represents a potential surrogate biomaterial for bone substitution in horses.

O colágeno é a proteína mais abundante em mamíferos, sendo o tipo I a forma prevalente. Essa proteína possui propriedades interessantes, como baixa imunogenicidade e toxicidade, biocompatibilidade, além de promover o reconhecimento, adesão e diferenciação celular através de sequências RGD (arginina-glicina-aspartato). Por isso, o colágeno é utilizado na composição de diversos biomateriais. Contudo, após a implantação in vivo, a degradação do material por colagenases endógenas pode ocorrer rapidamente, limitando sua utilização. A funcionalização com plasma frio pode superar essa limitação, sendo capaz de adicionar uniformemente grupos funcionais na superfície de materiais e ser modulada para preservar ou alterar de maneira seletiva as propriedades do material. Este estudo buscou funcionalizar o pericárdio bovino (PB) – composto principalmente por colágeno tipo I – utilizando plasma frio a fim de obter um novo biomaterial. Para isso, amostras de PB foram tratadas com plasma de argônio e CO2 a 2,45GHz e 500 W em um intervalo tempo dede 0s (PBCT) a 240s (PB240) com incrementos de 30s. As amostras foram analisadas por espectroscopia de infravermelho e a validação da análise foi realizada através de modelagem molecular computacional. O material foi caracterizado por microscopia óptica e eletrônica de varredura, ângulo de contato e capacidade higroscópica. A biocompatibilidade do PB tratado foi verificada pela implantação do material na camada subcutânea de camundongos Balb/c durante 3, 7 15 e 30 dias. Os resultados mostraram que as modificações causadas pelo tratamento com plasma foram tempo dependente. Após 120s de tratamento (PB120) houve a adição de grupos éster na forma de ligações crosslink sem alterações à estrutura proteica. Entretanto, após 150s foi observado o início de um processo de etching e degradação do colágeno, acentuado aos 240s. Além disso, o tratamento provocou um aumento na hidrofobicidade da superfície do material. A implantação subcutânea mostrou que não houve perda na biocompatibilidade do nos grupos tratados quando comparado ao controle. Dessa forma, verificou-se que o tratamento com plasma pode ser modulado para modificar o colágeno sem que haja perdas em suas propriedades de interesse. Novos estudos são necessários para a adequação da funcionalização com plasma, direcionando-a para modificações desejadas e aplicações específicas do biomaterial. / Collagen is the most commonly found protein in mammals and Type I is its most prevalent type. This protein shows interesting properties as low immunogenicity and toxicity, biocompatibility, besides the ability to promote cell recognition, differentiation and induce cell attachment through RGD (arginine-glycine-aspartate) sequences. Due to these characteristics, collagen is used in many biomaterials. However, after in vivo implantation, the degradation of the material by endogenous collagenases can occur too soon, impairing its application. Cold plasma functionalization can overcome this limitation; it is able to add evenly new functional groups on materials’ surfaces and can be tailored to preserve or alter selectively the bulk properties of the material. Therefore, this study aimed the functionalization of bovine pericardium (PB) – material composed of collagen type I – using cold plasma in order to obtain a new biomaterial. PB was treated with argon (Ar) and carbon dioxide (CO2), microwave power source 2.45Hz, 500 W. The treatment was carried out from 0 (PBCT) up to 240s (PB240), with a 30s increment. The samples were analysed by FTIR-ATR and the analysis validation was done through computing molecular modelling. The material was characterized by optical microscopy, SEM, contact angle and swelling. PB biocompatibility was assessed through subcutaneous implantation of the material in mice Balb/c for 3, 7, 15 and 30 days. The results indicated the changes caused by plasma treatment were time-dependent. By 120s of treatment (PB120) ester groups were added in the material, forming crosslink bonds without modification within the protein structure while 150s of treatment caused the beginning of an etching process and collagen degradation, which was more distinct at 240s; there was also an increase in the hydrophobicity on the surface of the treated material. The subcutaneous implantation test showed there wasn’t biocompatibility loss of treated PB when compared to control. Therefore, it was verified that plasma treatment can be tailored to modify collagen without impairing its properties of interest. New studies are necessary to suit plasma functionalization according the desired modifications and specific applications of the biomaterial. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Nos equinos as fraturas geralmente são de alta energia provocando perda do tecido ósseo. Estas lesões do tecido ósseo ocorrem quando suas propriedades de resistência e rigidez são ultrapassadas. Devido a perda de tecido ósseo diversos métodos são utilizados para corrigir os defeitos ósseos, tanto em ortopedia humana, quanto na medicina veterinária, porém os resultados muitas vezes não são satisfatórios. O desenvolvimento de compostos a base colágeno, quitosana e hidroxiapatita deu-se devido a busca na melhora do comportamento mecânico e biológico dos enxertos. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento biomecânico do osso III/IV metacarpianos de ovinos após a implantação de compósito de quitosana, hidroxiapatita e colágeno. Foi utilizado seis ovinos fêmeas da raça Santa Inês, os quais foram submetidos à ostectomias unicorticais de cinco milímetros de diâmetro na região média da superfície dorsal do III/IV metacarpianos. Posteriormente, através de sorteio, foi implantado o compósito de quitosana, colágeno e hidroxiapatita em um membro torácico. No membro contralateral foi reproduzida a mesma técnica, porém foi mantido como controle, não sendo preenchido com o compósito. Todos os animais foram submetidos à avaliação física diária. Após 180 dias da criação da falha, os ovinos foram eutanasiados com protocolo autorizado pela Comissão de Ética no Uso de Animais. Os ossos foram dissecados e armazenados á 20º C. Após o descongelamento completo, as amostras foram submetidas a ensaio de flexão em três pontos realizado em máquina universal de ensaios mecânicos KRATOS®, modelo KE3000MP, software: TRACOMP W95. Os ossos foram posicionados com sua superfície palmar (mais plana) apoiada sobre duas bases cônicas distantes 5 cm entre sí, de modo que a falha óssea ficasse posicionada à mesma distância entre as bases. A carga foi aplicada na superfície dorsal por um atuador cônico no ponto médio do osso, onde foram criadas as falhas ósseas, com velocidade de deslocamento de 5 milímetros por minuto até o momento da fratura do osso. Durante o ensaio mecânico o software gerou gráficos de força x deformação, de onde foram calculadas as seguintes propriedades biomecânicas: força máxima, rigidez, momento e deformação máxima. Através da análise estatística não houve diferença estatísticas na análise da rigidez, força máxima, momento e deformação máxima para ambos os grupos. Com estes resultados podemos concluir que o compósito de quitosana, hidroxiapatita e colágeno não interferiu na consolidação óssea de III/IV metacarpianos de ovinos após 180 dias da implantação. / In equines, the fractures are usually of high energy causing loss of bone tissue. These bone tissue injuries occur when its properties of strength and rigidity are outdated. Due to bone loss, various methods are used to correct the bone defects, both in human and in orthopedic veterinary medicine, but the results often are not satisfactory. The development of chitosan, collagen and hydroxyapatite composite came about due to search the improvement of the mechanical behaviour and biological grafts. The objective of this study was to evaluate the biomechanical behavior of the III/IV metacarpal bone of sheep after the implantation of chitosan, collagen and hydroxyapatite composite. Six healthy female sheep Santa Inês breed were submitted to bilateral unicortical ostectomy (five mm/diameter) on the dorsal aspect of the III/IV metacarpal bone. One front limb was randomly selected for composite implatation. At the contralateral limb was reproduced the same technique, but was kept as control, and are not filled with composite. The animals were submitted to daily physical examination during 180-day follow-up period. After 180 days of failure creation, the animals were euthanized with protocol approved by the Animal Ethics Committee. The bones were dissected and stored at -20º C. After complete thawing, samples were subjected to bending test on three points held in universal testing machine mechanics KRATOS®, model KE3000MP, software: TRACOMP-W95. The bones were positioned with its palmar surface (flatter) supported on two tapered bases 5 cm distant from each other, so that the bone gap was positioned at the same distance between the bases. Load was applied on the dorsal surface by a tapered actuator at the midpoint of the bone, where bone defects were set up, with a speed of displacement of 5 mm per minute until the time of bone fracture. During the mechanical test the software generated graphs of force x deformation, where the following biomechanical properties were calculated: maximum strength, rigidity, moment and maximum deformation. Through statistical analysis, there was no difference in the analysis of statistics, maximum strength, rigidity and maximum deformation for both groups. With the results of this research, it can be concluded that the composite did not interfere in biomechanical characteristics of the metacarpal III/IV bone after 180 days of deployment