Made available in DSpace on 2017-07-24T19:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andres Montenegro.pdf: 9483458 bytes, checksum: 226ba88c35074f4e44bf63a6677c56ff (MD5) Previous issue date: 2014-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to obtain and investigate the in vitro effect of bioglass (Bv) and hydroxyapatite (HaP) nanoparticles loaded into a gel of 37.5% carbamide peroxide on mechanical properties of enamel, hydrogen peroxide permeability and tooth bleaching. The hypothesis of this study is that Bv and HaP nanoparticles can reinforce the enamel and avoid the diffusion of hydrogen peroxide to the pulp chamber, without affecting bleaching potential. Bovine teeth were obtained from Matadouro Municipal de Ponta Grossa, Paraná, Brazil, and stored into distilled water until the preparation of specimens. The specimens were randomly distributed into the experimental groups: positive control: CarbopolTM EDT2020 gel containing 37.5% carbamide peroxide without nanoparticles (37.5%PC), CarbopolTM EDT2020 gel containing 37.5% carbamide peroxide and 5% bioglass nanoparticles (37.5%+5%BvPC),CarbopolTM EDT2020 gel containing 37.5% carbamide peroxide and 5% hydroxyapatite nanoparticles (37.5% PC+5%HaP), CarbopolTM EDT2020 gel containing 5% bioglass nanoparticles (5%Bv), CarbopolTM EDT2020 gel containing 5% hydroxyapatite nanoparticles (5%HaP), negative control: CarbopolTM EDT2020 gel (CAR), a non-treated group (D). These formulations were applied in 3 sessions after 5 days from each one, during 45 min per session, divided into 3 applications of 15 min. The specimens were evaluated using morphological and chemical analyses (scanning electron microscopy, energy-dispersive Xray spectroscopy and atomic force microscopy), roughness and hardness. The permeability of peroxide hydrogen was investigated for 37.5%PC, 37.5%PC+5%Bv and 37.5%PC+5%HaP and compared to group D. An artificial pigmentation process based on red wine and black tea was used to evaluate the whitening effect of 37.5%PC, 37.5%PC+5%Bv and 37.5%PC+5%HaP. Morphological analyses confirmed the presence of particle aggregates on enamel surface for 37.5%PC+5%Bv, 5%Bv, 37.5%PC+%5HaP and 5%HaP. Only 37.5%PC showed a statistically significant reduction (p < 0.05) of hardness and roughness when the initial and final results for each group were evaluated. The bleaching effect of 37.5%PC, 37.5%PC+5%Bv and 37.5%PC+5%HaP was successfully confirmed by the use of a portable spectrophotometer. Bioglass and hydroxyapatite nanoparticles avoid enamel demineralization caused by a 37.5% carbamide peroxide gel, prevent the diffusion of hydrogen peroxide to the pulp chamber and did not affect/reduce the whitening effect of carbamide peroxide 37.5%. / O objetivo deste estudo foi desenvolver e avaliar formulações inovadoras de gel de peróxido de carbamida contendo nanopartículas de biovidro (Bv) ou de hidroxiapatita (HaP) para o clareamento dental em consultório (PC) 37,5%, nas propriedades mecânicas do esmalte dental, na permeabilidade dentinária e efetividade do clareamento dental. A hipótese estabelecida para este trabalho é que as nanopartículas de Bv e de HaP podem mineralizar o esmalte e reduzir a difusão do peróxido de hidrogênio (PH) para a câmera pulpar, sem comprometer o potencial clareador. Foram selecionados dentes bovinos obtidos do Matadouro Municipal de Ponta Grossa, Paraná, Brasil, que foram armazenados em água destilada até a confecção dos corpos de prova (CPs). Os CPs ou coroas foram distribuídos aleatoriamente e tratados com os seguintes grupos experimentais: controle positivo: gel de Carbopol® EDT2020 contendo PC 37,5%, sem a presença de nanopartículas de Bv e de HaP (37,5%PC), gel de Carbopol® EDT2020 contendo PC 37,5% e adicionado 5% de nanopartículas de Bv (37,5%PC+5%Bv), gel de Carbopol® EDT2020 contendo PC 37,5% e adicionado 5% de nanopartículas de HaP (37,5%PC+5%HaP), gel de Carbopol® EDT2020 contendo 5% de nanopartículas de Bv (5%Bv), gel de Carbopol® EDT2020 contendo 5% de nanopartículas de HaP (5%HaP), controle negativo: gel de Carbopol® EDT2020 (CAR) e grupo sem nenhum tratamento (D). As formulações foram aplicadas em 3 sessões, a cada 5 dias, sendo que o gel permaneceu em contato com o dente por um período total de 45 min por sessão, dividido em 3 aplicações de 15 min. Os CPs foram submetidos às análises morfológicas e químicas de superfície (microscopia eletrônica de varredura, energia dispersiva de raios X e microscopia de força atômica), à rugosidade superficial e à dureza superficial. Os dentes foram tratados com os grupos 37,5%PC, 37,5%PC+5%Bv e 37,5%PC+5%HaP, para avaliar à permeabilidade do PH frente ao grupo D. O efeito clareador dessas formulações contendo PC foi investigado por meio do processo de pigmentação artificial, empregando vinho tinto e chá-preto. As análises morfológicas confirmaram a presença de agregados de partículas na superfície do esmalte, tanto para os grupos contendo biovidro (37,5%PC+5%Bv e 5%Bv), quanto para os grupos com hidroxiapatita (37,5%PC+5%HaP e 5%HaP). Com relação à rugosidade superficial e microdureza superficial, apenas o grupo 37,5%PC apresentou uma redução estatisticamente significativa (p<0,05), comparando-se os resultados iniciais e finais para cada grupo. A efetividade clareadora dos grupos 37,5%PC, 37,5%PC+5%Bv e 37,5%PC+5%HaP foi avaliado com o auxílio de um espectrofotômetro portátil, comprovando a eficácia dos três tratamentos. As nanopartículas de Bv e HaP reduziram a desmineralização do esmalte causada pelo gel PC 37,5%, impediram a difusão do PH para a câmara pulpar e não afetaram/ reduziram a efetividade do clareamento com PC 37,5%.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-20T12:56:58Z No. of bitstreams: 1 DissLAC.pdf: 1834490 bytes, checksum: 6410aa8c3bfff59b075e6e4699033664 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:45:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLAC.pdf: 1834490 bytes, checksum: 6410aa8c3bfff59b075e6e4699033664 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:45:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLAC.pdf: 1834490 bytes, checksum: 6410aa8c3bfff59b075e6e4699033664 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T12:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLAC.pdf: 1834490 bytes, checksum: 6410aa8c3bfff59b075e6e4699033664 (MD5) Previous issue date: 2015-08-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Millions of surgeries for implants and prosthesis placement are performed annually worldwide. Among these surgical procedures are observed some types of failures. The most worrying complication is the infection that can cause deformity in the region, amputation of body parts, and may progress to osteomyelitis and patient death. In this context, the bactericidal property of the bioactive glasses is being widely studied. The F18 is a new bioglass that was developed at Vitreous Materials Laboratory (LaMaV) and can be manipulated in different forms to be used as auxiliary agent in the medical treatment of infectious processes. The purpose of this study was to investigate the bactericidal activity of F18 in powder form for coating implants and in fibers form to be used in wound healing, on the bacteria Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa. In addition, it was proposed to compare the kinetic of bactericidal activity of F18 in powder, F18 in powder doped with silver (F18Ag), and the standard bioglass called 45S5, on S. aureus. The bactericidal activity of F18 was tested using an analysis method based on a standard JIS (Japanese Industrial Standard) Z2801: 2010, where the inoculum was in contact with the material for 24 hours and the reduction of viable cells was observed after this period. For the realization of kinetic tests the powder samples from different materials were placed in contact with the S. aureus suspension and an aliquot of these mixtures was plated in a culture media at different times. The direct count of colony on Petri dishes demonstrated the viable cells reduction. F18 both in powder form and in the form of fibers showed an extremely efficient bactericidal activity. The elimination of the microorganisms was close to 100%. The log of reduction of bacteria was between 5.9 ± 0.4 and 7.0 ± 0.2 log10 CFU ml-1, and the standard considers as a bactericide the material that shows a reduction of 2.0 logs or more. The bactericidal activity of F18Ag began after the first 30 minutes of contact with microorganisms and practically eliminated the bacterial colonies after one hour of contact. The bactericidal action of F18 started after six hours and eliminated viable cells after 24 hours. Both materials demonstrated bactericidal action similar to that presented by the standard 45S5. / Milhões de cirurgias para colocação de implantes e próteses são realizadas anualmente no mundo todo. Dentre estes procedimentos cirúrgicos, são observadas alguns tipos de falhas. A complicação mais preocupante é a infecção que pode causar deformidade corporal na região, amputação de partes do corpo, e pode evoluir para osteomielite e morte do paciente. Nesse contexto, a propriedade bactericida dos vidros bioativos está sendo amplamente estudada. O F18 é um novo biovidro desenvolvido no Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) da Universidade Federal de São Carlos, e que apresenta possibilidade de manipulação em diferentes formatos, podendo ser utilizado como agente auxiliar no tratamento médico de processos infecciosos. Os objetivos do presente trabalho foram investigar a ação bactericida do F18 sob a forma de pó para ser utilizado em recobrimento de implantes, e sob a forma de manta composta por fibras de biovidro para utilização no auxílio de cicatrização de feridas. Os microrganismos utilizados nos testes foram Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa. Além disso, buscou-se comparar a cinética de atividade bactericida sobre S. aureus do F18 em pó, F18 em pó acrescido de prata (F18Ag), e o biovidro padrão no mercado atual, chamado de 45S5. A atividade bactericida do F18 foi testada, primeiramente, utilizando-se uma metodologia de análise baseada na norma JIS (Japanese Industrial Standard) Z2801:2010, onde o inóculo padrão permaneceu em contato com o material durante 24 horas. Para a realização dos ensaios cinéticos as amostras dos materiais em teste foram colocadas em contato com a suspensão bacteriana de S. aureus e uma alíquota das misturas foi plaqueada em diferentes tempos. A redução de células bacterianas viáveis foi observada por meio de contagem direta de colônias em placas de Petri. O F18 tanto na forma de pó quanto na forma de manta apresentou elevada atividade bactericida. A eliminação dos microrganismos foi próxima a 100%. A redução logarítmica das bactérias foi entre 5,9 ± 0,4 e 7,0 ± 0,2 log10 UFC ml-1, sendo que a norma utilizada considera como bactericida o material que apresenta redução a partir de 2,0 logs. Nos testes cinéticos observou-se que a atividade bactericida do F18Ag iniciou-se logo após os primeiros 30 minutos de contato com os microrganismos e as células viáveis foram eliminadas após uma hora. Nos ensaios cinéticos também observou-se que a ação bactericida do F18 iniciou-se após seis horas e eliminou as células viáveis em 24 horas. Ambos os materiais demonstraram ação bactericida similar àquela apresentada pelo padrão 45S5.

A incidência da hipersensibilidade dentinária (HD) tem aumentado. Agentes dessensibilizantes como o Gluma Desensitizer® (Heraeus), ou os Biovidros, bem como tratamentos considerados bioestimuladores como a laser fototerapia (LPT) tem sido aplicados de forma isolada. Porém, esses tratamentos, embora produzam efeitos positivos, ainda não apresentam resultados duradouros. Objetivo: Investigar os efeitos de substâncias liberadas por materiais utilizados no tratamento da HD (Gluma e Biovidro), associadas ou não à LPT, sobre a sobrevivência, proliferação e diferenciação de células mesenquimais indiferenciadas de polpa dentária humana. Material e Métodos: O Gluma e o Biovidro foram aplicados às culturas celulares na forma de meios condicionados, segundo os grupos experimentais: Grupo 1 (G1) Controle; Grupo 2 (G2) Gluma; Grupo 3 (G3) Biovidro; Grupo 4 (G4) Gluma + LPT; Grupo 5 (G5) Biovidro + LPT. A LPT foi realizada com laser de diodo semi-condutor (InGaAlP, 660 nm, área do feixe de 0,028 cm2) no modo pontual e em contato, nos seguintes parâmetros: 20 mW, 5 J/cm2, 7 s, 0,14 J por ponto. No ensaio de sobrevivência e no de proliferação celular as culturas foram irradiadas ou não por duas vezes (uma imediatamente e outra 6 horas depois). A viabilidade celular foi acessada pelo ensaio de atividade mitocondrial (MTT) em 24, 48 e 72 horas após a aplicação dos meios experimentais. Para a análise de diferenciação celular as culturas foram tratadas da mesma forma, e foram irradiadas por 4 vezes (uma imediatamente e as demais em intervalos de 48 horas até 7 dias). A diferenciação foi observada pelo ensaio do Vermelho de Alizarina em 21 dias. Os dados de viabilidade celular, obtidos no mínimo em triplicata, foram tratados por ANOVA complementado pelo teste de Tukey (p 0,05). As imagens obtidas pelo ensaio de Vermelho de Alizarina foram analisadas qualitativamente. Resultados: Sobrevivência celular foi observada em todos os grupos experimentais. Culturas controle (G1) apresentaram crescimento significativo (p<0,05). Culturas tratadas com o Gluma (G2) diminuíram o número de células viáveis e quando irradiadas (G4) mantiveram esse número. Culturas tratadas com Biovidro (G3) mantiveram o número de células viáveis e apresentaram crescimento significativo quando irradiadas (G5; p<0,05). Culturas controle (G1), e aquelas tratadas com Biovidro (G3) e Biovidro seguido de irradiação (G5) apresentaram diferenciação com formação de nódulos mineralizados. Conclusão: Substâncias liberadas pelo agente dessensibilizante (Gluma) são citotóxicas e em longo prazo a LPT é capaz de minimizar estes efeitos citotóxicos. O Biovidro libera substâncias biocompatíveis que não interferem na diferenciação das células mesenquimais indiferenciadas da polpa dentária humana permitindo a mineralização da matriz extracelular. A LPT melhora a proliferação celular e a resposta dessas células ao Biovidro. / The incidence of Dentine Hypersensitivity (HD) has increased. Desensitizing agents such as Gluma Desensitizer® (Heraeus), or the Bioglasses, as well those considered biostimulatory treatments as the laser phototherapy (LPT) have been applied in an isolated manner. However, these treatments, although producing positive effects, do not have lasting results. Objective: To investigate the effects of substances leached from materials used in the treatment of HD (Gluma and Bioglass), associated or not to LPT, on the survival, proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells from human dental pulp. Material and Methods: The Gluma and Bioglass were applied to cell cultures in the form of conditional medium, according to the experimental groups: Group 1 (G1) - Control; Group 2 (G2) - Gluma; Group 3 (G3) - Bioglass; Group 4 (G4) - Gluma + LPT; Group 5 (G5) - Bioglass + LPT. The LPT was performed with diode laser semi-conductor (InGAlP, 660 nm, spot beam size of 0.028 cm2) in punctual and contact mode, in the following parameters: 20 mW, 5 J/cm2, 7 s, 0.14 J per point. In the survival and in the cell proliferation assays the cell cultures were irradiated twice (an immediately and another 6 hours after) or not. The cell viability was assessed by mitochondrial activity (MTT) assay of in 24, 48 and 72 hours after the application of experimental culture medium. For the analysis of cell differentiation the cell cultures were treated in the same way, and were irradiated by 4 times (one immediately and the other one at intervals of 48 hours up to 7 days). The differentiation was observed by testing the alizarin red in 21 days. The data of cellular viability, obtained at least in triplicate, were treated by ANOVA followed by the Tukey test (p 0.05). The images obtained by testing of Alizarin Red were qualitatively analyzed. Results: cell survival was observed in all experimental groups. Control cultures (G1) showed significant growth (p< 0.05). Cultures treated with Gluma (G2) decreased the number of viable cells and when irradiated (G4) maintained this number. Cultures treated with Bioglass (G3) maintained the number of viable cells and showed significant growth when irradiated (G5; p< 0.05). Control cultures (G1) and those treated with Bioglass (G3) and Bioglass followed by irradiation (G5) showed differentiation with formation of mineralized nodules. Conclusion: Substances leached from the desensitizing agent (Gluma) are cytotoxic and the LPT is able to minimize these cytotoxic effects. The Bioglass releases biocompatible substances that do not disturb the differentiation of mesenchymal cells allowing the mineralization of the extracellular matrix. The LPT improves the proliferation of these cells in response of these cells to this material.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The sol-gel process used in obtaining bioactive glasses provide suitable conditions for the precipitation of hydroxyapatite nanocrystals below the glass transition temperature (Tg), even before they were immersed in biological fluids. However, because it is an ordering short, there is a great difficulty in proving its existence via the usual methods of characterization.There is evidence that the sol-gel process used to obtain bioactive glasses provides), and even before being immersed in biological fluids. Because of its short-range order, there is a great difficulty in proving its existence via the usual methods of characterization. Thus, the aim of this study was to understand the process involved in the formation of this nanocrystalline phase on the bioactive glass using Rietveld refinement on data from X-ray diffraction and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM); and how this glass behave on dissolution/precipitation essays. In addition, MgO oxide was used as probe to confirm the presence of apatite phase. Nanocrystalline apatite domains were observed after thermal treatment, even at temperatures below the Tg. The formation of this phase is directly related to the initial separation of calcium nitrate and triethyl phosphate (TEP) from amorphous silicate clusters during the drying process. After heat treatment at 300oC, calcium nitrate is decomposed and calcite formed. Subsequently, calcite is decarburized, and the remaining phosphate groups react with calcium, increasing the amount of nanocrystalline apatite domains. Above the Tg, the crystallinity of these phases is increased, other phases such combeita and β-cristobalite are easily identified among the products crystallization, occurring in independent events. Therefore, it was possible to propose a mechanism for crystallization of apatite below the Tg became clear that the sol-gel process produces, in fact, suitable conditions for crystallization even during the initial formation of bioglass at low temperatures and without any contact with biological fluids. The dissolution assay showed that there is no apparent change for different levels of MgO inserted, and that along the immersion period, the glass will decompose with the release of SiO44- while an apatite layer is being formed on the surface by deposition Ca2+, Mg2+ and PO43-. / O processo sol-gel utilizado na obtenção de biovidros proporciona condições adequadas para o ordenamento de nanocristais de hidroxiapatita abaixo da temperatura de transição vítrea (Tg), antes mesmo de serem imersos em fluidos biológicos. No entanto, por se tratar de um ordenamento de curta distância, há uma grande dificuldade em se comprovar sua existência via métodos usuais de caracterização. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi entender o processo envolvido na formação dessa fase nanocristalina no biovidro usando refinamento Rietveld sobre dados de difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM); e como esse vidro se comporta em ensaios de bioatividade, através de ensaio de dissolução/precipitação. Além disso, MgO foi usado como óxido sonda para a confirmação da presença da fase apatita. Domínios de apatita nanocristalina foram observados após tratamento térmico, mesmo em temperaturas abaixo da Tg. A formação desta fase está diretamente associada à segregação inicial de nitrato de cálcio e trietilfosfato (TEP) a partir dos clusters de silicato amorfo durante o processo de secagem. Após o tratamento térmico à 300oC, o nitrato de cálcio é decomposto e a calcita formada. Posteriormente, a calcita é descarbonizada, e os grupos fosfato restantes reagem com o cálcio, aumentando a quantidade de domínios de apatita nanocristalina. Acima da Tg, a cristalinidade destas fases aumenta, e outras fases como combeita e cristobalita do tipo beta são facilmente identificadas entre os produtos de cristalização, ocorrendo em eventos independentes. Portanto, foi possível propor um mecanismo para a cristalização de uma apatita abaixo da Tg ficando claro que o processo sol-gel gera, de fato, condições adequadas para a cristalização, mesmo durante a formação inicial do biovidro em baixas temperaturas e sem qualquer contato com fluidos biológicos. O ensaio de dissolução mostrou que não há variação aparente para diferentes teores de MgO inserido, e que ao longo do período de imersão, o vidro vai se decompondo com liberação de SiO44- ao passo que uma camada de apatita vai se formando na superfície pela deposição de Ca2+, PO43- e Mg2+.

No presente trabalho, suportes tridimensionais (scaffolds) de polímero reforçado foram gerados por meio da técnica aditiva por extrusão utilizando duas estratégias de deposição e, posteriormente, foram avaliados morfologicamente, mecanicamente e por meio de ensaios in vitro. Como matriz polimérica do compósito utilizou-se a poli(&#949;-caprolactona) e como reforço, o Biovidro® 45S5. De forma a melhorar a interação interfacial entre a matriz polimérica e a cerâmica, avaliou-se a incorporação de nanofibra de celulose ao biovidro. Os scaffolds foram fabricados seguindo dois métodos diferentes. O primeiro consistiu no pré-processamento do material em extrusora monorrosca, seguida de extrusão direta na impressora 3D experimental Fab@CTI. O segundo consistiu em um único processo de extrusão diretamente no cabeçote de extrusão. A caracterização química do biovidro por espectroscopia de fluorescência de raios-x mostrou eficiência na preparação da biocerâmica e a caracterização da distribuição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmica mostrou a obtenção de partículas submicrométricas. Os scaffolds foram caracterizados morfologicamente pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e, pôde-se notar a eficiência na fabricação de geometrias com arquitetura 00/900 e tamanho de poros adequado para a aplicação na engenharia tecidual. Os ensaios mecânicos de compressão evidenciaram melhoras na rigidez com o aumento do teor de biovidro, no caso dos materiais pré-processados por extrusão, além da influência da nanofibra de celulose na melhoria das propriedades mecânicas. Os ensaios biológicos in vitro mostraram que os scaffolds suportam proliferação celular e que o biovidro é responsável pela maior deposição de sais de cálcio extracelular, facilitando a interação do material sintetizado com o tecido ósseo. / In the present work, scaffolds of reinforced polymer were generated by means of the extrusion additive technique using two strategies of deposition and, later, were evaluated morphologically, mechanically and by means of in vitro tests. Poly (&#949;-caprolactone) was used as the polymer matrix of the composite and as a booster, Bioglass® 45S5. In order to improve the interfacial interaction between the polymer matrix and the ceramic, the incorporation of cellulose nanofiber to the bioglass was evaluated. The scaffolds were manufactured following two different methods. The first consisted of the pre-processing of the extruded extruder material followed by direct extrusion into the experimental Fab@CTI 3D printer. The second consisted of a single extrusion process directly on the extrusion head. The chemical characterization of the bioglass by x-ray fluorescence spectroscopy showed efficiency in the preparation of the bioceramics and the characterization of the particle size distribution by dynamic light scattering showed the submicrometric particles. The scaffolds were characterized morphologically by the scanning electron microscopy technique, and it was noted the efficiency in the manufacture of geometries with architecture 00/900 and pore size suitable for application in tissue engineering. The mechanical compression tests showed improvements in stiffness with increasing bioglass content in the case of pre-processed materials by extrusion, as well as the influence of cellulose nanofiber in improving mechanical properties. Biological assays have shown that scaffolds support cell proliferation and that bioglass is responsible for the increased deposition of extracellular calcium salts, facilitating the interaction of the synthesized material with the bone tissue.

O controle na formação do biofilme em implantes e próteses ortopédicas continua sendo um dos grandes desafios acerca da infeção relacionada aos dispositivos na área da saúde. O objetivo desta pesquisa foi investigar biomateriais com aplicabilidade na ortopedia, visando os avanços e enfrentamentos dos desafios na área da infectologia. Uma revisão integrativa foi realizada a respeito da formação de biofilme em biomateriais de próteses de quadril com a finalidade de contribuir com as medidas de prevenção e controle aos agravos infecciosos. Além disso, a formação in vitro do biofilme em função dos biomateriais (titânio e titânio revestido com biovidro F18), microrganismos (Staphylococcus epidermidis e Candida albicans) e tempos de incubação (2, 4 e 8 horas) foi avaliada por microscopia de fluorescência. A revisão integrativa foi realizada no portal PubMed da National Library of Medicine, bem como nas bases Cochrane, Embase, Web of Science, CINAHL e LILACS com a inclusão de estudos primários sobre a temática, publicados online até novembro de 2017, em português, inglês e espanhol. Na fase experimental / laboratorial, biofilmes de S. epidermidis (ATCC 12228) e C. albicans (ATCC 90028) foram formados em corpos de prova de titânio e titânio revestido com biovidro F18 após 2, 4 e 8 horas de incubação a 37?C sob agitação orbital. As áreas das imagens dos corpos de prova, em porcentagem, recobertas com biofilme (células vivas) foram avaliadas por microscopia de fluorescência. Os dados coletados foram submetidos à análise estatística empregando-se os testes de normalidade Shapiro Wilk, U de Mann-Whitney e t de Student por meio do software IBM SPSS Statistics (versão 25) e nível de significância ?=5%. Na revisão integrativa, os resultados demonstraram que dos 16 estudos primários, 81,25% eram pesquisas experimentais in vitro e que novos biomateriais foram desenvolvidos para prevenir a formação de biofilme. Com relação à fase experimental / laboratorial, houve menor formação de biofilme por S. epidermidis e C. albicans (p<0,001) no titânio revestido com biovidro F18 do que no titânio, após 8 horas de incubação. Entretanto, houve maior formação de biofilme por S. epidermidis e C. albicans após 8 horas do que em 2 horas de incubação, tanto no titânio quanto no titânio revestido com biovidro F18 (p<0,05). Em suma, a revista da literatura mencionou o desenvolvimento de biomateriais novos para prevenir a formação de biofilme. Na fase laboratorial / experimental, o titânio revestido com biovidro F18 apresentou atividade antibiofilme em comparação com o titânio, e os tempos de incubação de 2 para 8 horas aumentaram a formação de biofilme em ambos os biomateriais. Ainda, pesquisas futuras acerca do biovidro F18 fundamentadas nos aspectos físicoquímicos, bioquímicos e microbiológicos são importantes para a elucidação dos mecanismos de ação relacionados ao controle dos biofilmes / The control of biofilm formation on implants and orthopedic prostheses still is one of the major challenges concerning infection related to devices in the health field. The objective of this research was to investigate biomaterials with applicability in orthopedics, aiming for advances and facing challenges in the infectology area. An integrative review was performed regarding biofilm formation on hip prosthesis biomaterials in order to contribute to the preventive and infection control measures. Moreover, the in vitro biofilm formation according to biomaterials (titanium and titanium coated with F18 bioglass), microorganisms (Staphylococcus epidermidis and Candida albicans) and incubation times (2, 4 and 8 hours) was evaluated by fluorescence microscopy. The integrative review was performed on PubMed portal from National Library of Medicine as well as on Cochrane, Embase, Web of Science, CINAHL and LILACS databases with the inclusion of primary studies about the topic, published online up until November 2017, in Portuguese, English and Spanish. In the experimental / laboratory step, S. epidermidis (ATCC 12228) and C. albicans (ATCC 90028) biofilms were formed on proof bodies of titanium and titanium coated with F18 bioglass after 2, 4 and 8 hours of incubation at 37?C under orbital shaking. The image areas of proof bodies, in percentage, coated with biofilm (living cells) were evaluated by fluorescence microscopy. The data collected were submitted to statistical analysis using normality tests Shapiro Wilk, U from Mann-Whitney and t from Student through IBM SPSS Statistics (version 25) software and significance level ?=5%. In the integrative review, the results showed that among 16 primary studies, 81.25% were in vitro experimental studies and that new biomaterials were developed to prevent biofilm formation. Regarding experimental / laboratory step, there was less biofilm formation by S. epidermidis and C. albicans (p<0.001) on titanium coated with F18 bioglass than on titanium, after 8 hours of incubation. However, there was more biofilm formation by S. epidermidis and C. albicans after 8 hours than in 2 hours of incubation, both on titanium and on titanium coated with F18 bioglass (p<0.05). In sum, the literature review mentioned the development of new biomaterials to prevent biofilm formation. In laboratory / experimental step, titanium coated with F18 bioglass presented antibiofilm activity in comparison with titanium, and the incubation times of 2 to 8 hours increased biofilm formation on both materials. Besides, future studies about F18 bioglass based on physicochemical, biochemical and microbiological aspects are important for the elucidation of action mechanisms related to biofilms control

No presente trabalho, suportes tridimensionais (scaffolds) de polímero reforçado foram gerados por meio da técnica aditiva por extrusão utilizando duas estratégias de deposição e, posteriormente, foram avaliados morfologicamente, mecanicamente e por meio de ensaios in vitro. Como matriz polimérica do compósito utilizou-se a poli(&#949;-caprolactona) e como reforço, o Biovidro® 45S5. De forma a melhorar a interação interfacial entre a matriz polimérica e a cerâmica, avaliou-se a incorporação de nanofibra de celulose ao biovidro. Os scaffolds foram fabricados seguindo dois métodos diferentes. O primeiro consistiu no pré-processamento do material em extrusora monorrosca, seguida de extrusão direta na impressora 3D experimental Fab@CTI. O segundo consistiu em um único processo de extrusão diretamente no cabeçote de extrusão. A caracterização química do biovidro por espectroscopia de fluorescência de raios-x mostrou eficiência na preparação da biocerâmica e a caracterização da distribuição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmica mostrou a obtenção de partículas submicrométricas. Os scaffolds foram caracterizados morfologicamente pela técnica de microscopia eletrônica de varredura, e, pôde-se notar a eficiência na fabricação de geometrias com arquitetura 00/900 e tamanho de poros adequado para a aplicação na engenharia tecidual. Os ensaios mecânicos de compressão evidenciaram melhoras na rigidez com o aumento do teor de biovidro, no caso dos materiais pré-processados por extrusão, além da influência da nanofibra de celulose na melhoria das propriedades mecânicas. Os ensaios biológicos in vitro mostraram que os scaffolds suportam proliferação celular e que o biovidro é responsável pela maior deposição de sais de cálcio extracelular, facilitando a interação do material sintetizado com o tecido ósseo. / In the present work, scaffolds of reinforced polymer were generated by means of the extrusion additive technique using two strategies of deposition and, later, were evaluated morphologically, mechanically and by means of in vitro tests. Poly (&#949;-caprolactone) was used as the polymer matrix of the composite and as a booster, Bioglass® 45S5. In order to improve the interfacial interaction between the polymer matrix and the ceramic, the incorporation of cellulose nanofiber to the bioglass was evaluated. The scaffolds were manufactured following two different methods. The first consisted of the pre-processing of the extruded extruder material followed by direct extrusion into the experimental Fab@CTI 3D printer. The second consisted of a single extrusion process directly on the extrusion head. The chemical characterization of the bioglass by x-ray fluorescence spectroscopy showed efficiency in the preparation of the bioceramics and the characterization of the particle size distribution by dynamic light scattering showed the submicrometric particles. The scaffolds were characterized morphologically by the scanning electron microscopy technique, and it was noted the efficiency in the manufacture of geometries with architecture 00/900 and pore size suitable for application in tissue engineering. The mechanical compression tests showed improvements in stiffness with increasing bioglass content in the case of pre-processed materials by extrusion, as well as the influence of cellulose nanofiber in improving mechanical properties. Biological assays have shown that scaffolds support cell proliferation and that bioglass is responsible for the increased deposition of extracellular calcium salts, facilitating the interaction of the synthesized material with the bone tissue.

The aim of this study was to evaluate the effect of replacing CaO by ZnO, MgO and SrO on a standard bioglass composition SiO2.CaO.Na2O.P2O5 on their thermal behavior and surface reactivity. The analyses showed that the substitution did not directly affect the events of mass loss. However, the reduction in Tg, was linear with oxide concentration. MgO strongly contributed to Tg reduction while SrO and ZnO had similar behavior. The simultaneous addition of all three oxides showed an antagonistic effect on the Tg. The crystallization temperature did not vary linearly with increasing concentration of oxides, once different crystalline phases were observed for each concentration and kind of oxides. The dissolution and precipitation processes did not show a direct dependence on the CaO substitution, being influenced by other variables. The dissolution process happened with the release of SiO4 4-, Zn2+ and Sr2+, but not Mg2+. At the same time, Ca2+, Mg2+ and PO4 3- were precipitated on the surfaces generating calcium phosphate layers rich in Mg2+ and CO3 2- with similar morphologies. / O objetivo neste trabalho foi avaliar o efeito da substituição do CaO por ZnO, MgO e SrO em um biovidro padrão de composição SiO2.CaO.Na2O.P2O5 sobre seu comportamento térmico e reatividade de superfície. As análises demonstraram que a substituição não afetou diretamente os eventos de perda de massa. No entanto, a redução da Tg foi linear com o aumento da concentração dos óxidos. O MgO foi aquele que mais contribuiu para a redução da Tg enquanto o SrO e ZnO tiveram um comportamento similar ao do próprio CaO. Ao contrário, a inclusão simultânea dos três óxidos apresentou um efeito antagonístico em relação a Tg. A temperatura de cristalização não variou linearmente com o aumento da concentração de óxidos, uma vez que fases cristalinas distintas foram observadas para cada concentração e tipo de óxido. Os processos de dissolução e precipitação não apresentaram uma dependência direta da substituição, sendo influenciados por outras variáveis. A dissolução aconteceu com a liberação de SiO4 4-, Zn2+ e Sr2+, exceto Mg2+. Ao mesmo tempo Ca2+, Mg2+ e PO4 3- foram precipitados sobre os biovidros produzindo camadas de fosfato de cálcio ricas em Mg2+ e CO3 2-, com morfologias similares.

Escafoldes em alumina foram fabricados e em suas superfícies impregnou-se biovidro e hidroxiapatita; realizou-se análise das propriedades mecânica e de interação célula-escafolde in vitro. Estruturas porosas denominadas escafoldes são utilizadas como suportes para crescimento de tecidos, devem apresentar poros abertos interconectados, com morfologia, distribuição e quantidade de poros que confiram resistência mecânica e induzam o crescimento ósseo. Os escafoldes simulam a matriz extracelular e são a chave para a engenharia de tecidos que está conceituada na cultura prévia de células com proteínas morfogenéticas, oferecendo suporte para o crescimento celular na formação do tecido maduro. Neste trabalho desenvolveu-se técnica de manufatura onde foram conformados escafoldes como corpos-de-prova em alumina, em hidroxiapatita e em alumina infiltrada com biovidro e hidroxiapatita. Os escafoldes foram submetidos a ensaios mecânicos de compressão e sofreram análise de interação com células in vitro. A morfologia e a concentração da porosidade dos escafoldes foram analisadas por microscopia de varredura eletrônica e apresentaram porosidade volumétrica de aproximadamente 70% e diâmetro médio de poros em torno de 190 µm. Observou-se interação das células mais vigorosas e com pronunciada mitose nos escafoldes infiltrados relativamente aos escafoldes de alumina e hidroxiapatita. Os resultados indicaram resistência mecânica para os corpos infiltrados de 43,27 MPa, valor inferior ao observado nos escafolde de alumina 52,27 MPa e muito superior aos de hidroxiapatita 0,28 MPa. Conclui-se que os escafoldes de alumina infiltrados com biovidro e hidroxiapatita apresentaram uma combinação promissora nas características mecânicas e biológicas in vitro com viabilidade econômica. / Alumina scaffolds were manufactured and surface impregnated with bio-glass and hydroxyapatite; the mechanical properties and the in vitro bone-cell and scaffold interaction were analyzed. Porous matrices are usually denominated as scaffolds in tissue engineering and they are used as supports for the tissue growing; they may have open and interconnected pores, with known porous geometry and distribution and with good mechanical strength and be able to induce the tissue cells growing. Scaffolds can work as extra cell matrices, mimic the desired tissue and are considered as the key for the tissue engineering, offering support for the cellular growing in the formation of mature tissue. In this work, manufacture techniques were developed where scaffolds were conformed in alumina, in hydroxyapatite and in alumina infiltrated with bio-glass and hydroxyapatite, as test bodies. The scaffolds were submitted to mechanical compression tests and to the interaction with bone cells in vitro. The morphology and the concentration of the scaffold porosity were analyzed by scanning electronic microscopy (SEM) and they presented porosity concentration near 70,0 vol% and medium diameter of pores around 190,0 µm. The cells interaction strongest and more vigorous bone cell interaction with pronounced mitosis was observed in the alumina scaffolds infiltrated with bio-glass and hydroxyapatite when compared with the alumina scaffolds and hydroxyapatite scaffolds. The results obtained shown lower values of the mechanical strength for the infiltrated scaffolds (43,27 MPa), higher values for non infiltrated alumina scaffold (52,27 MPa) and very low values for the hydroxyapatite scaffolds (0,28 MPa). As observed, final results shown that alumina scaffolds infiltrated with bio-glass and hydroxyapatite presented a promising combination in the mechanical and biological in vitro characteristics with economic viability.

A cartilagem articular é um tema amplamente discutido na literatura por meio de vários estudos e pesquisas. Com o presente estudo, busca-se uma proposta inovadora e original no uso de um biomaterial composto e o desenvolvimento de uma cartilagem artificial que aja como coxim elástico, apresentando características de gel fibro-reforçado com finalidade biomimética mecânica que imite o comportamento da cartilagem articular. Foi conceituado um implante que tivesse uma superfície tribológica para contato com a cartilagem do platô tibial e gradualmente se convertesse em região osteo-integrável para fixação mecânica no osso subcondral. Foi desenvolvido um biomaterial composto por poliuretano e microfibra de biovidro 45S5 em gradiente funcional que foi obtido e validado através de ensaios in vitro, microscopia eletrônica de varredura e análise histológica. Nos testes in vitro seja na condição de citotoxicidade direta ou indireta, notou-se que a quantidade de células foi estatisticamente semelhante ao controle negativo, e estatisticamente diferente do controle positivo indicando que o biomaterial composto de poliuretano e microfibra de biovidro 45S5 apresentou não toxicidade direta ou indireta da amostra e ainda promoveram o crescimento e o espalhamento celular, resultados que o habilitaram para a continuidade nos estudos com experimentos in vivo com coelhos. O material foi manufaturado para aplicação em defeitos osteocondrais de coelhos medindo 3mm de diâmetro e 4mm de profundidade que foi realizado na região central da tróclea femoral. Após períodos experimentais de 15, 30 e 90 dias as análises de microscopia eletrônica de varredura mostrou na região distal da superfície tribológica uma neo-formação de uma estrutura semelhante as trabéculas ósseas que foi considerada biomimética confirmadas por análises histológicas, e na região proximal à superfície tribológica a presença de tecido fibrocartilaginoso com condrócitos e ricamente vascularizado, validando com sucesso o conceito proposto para o implante. / Articular cartilage has been widely discussed in the literature by means of several studies and researches. The present thesis reports on an innovative and original proposal to use a biomaterial compound and the development of an artificial cartilage that acts as a cushion rubber with characteristics of fiber-reinforced gel with biomimetic mechanical purpose mimicking the behavior of articular cartilage. An implant with a tribological surface for contact with the cartilage of the tibial plateau was designed. It should gradually turn into an osteo-integrable region for mechanical fixation in the subchondral bone. A biomaterial composed of polyurethane and bioglass microfiber in functional gradient was then developed and validated by scanning electron microscopy and histological analysis through in vitro tests. Under either direct or indirect cytotoxicity conditions, the tests showed that the amount of cells is statistically similar to negative control and statistically different from the positive control, indicating that the biomaterial composed of polyurethane and bioglass microfiber showed no direct or indirect toxicity and promoted cell growth and spreading. Such results allowed continuing the studies with in vivo experiments with rabbits. The material was manufactured for use in 3mm diameter and 4mm depth osteochondral defects in the central region of the femoral trochlea of rabbits. After experimental periods of 15, 30 and 90 days, the scanning electron microscopy analysis showed a neo-formation of a structure similar to trabecular bones on the tribological surface in the distal region. This neo-formation was considered biomimetic, confirmed by both histological analysis and the presence of richly vascularized fibrocartilaginous tissues with chondrocytes in the region proximal to the tribological surface.