Patients with keratoconus exhibit a biomechanically weakened cornea which loses its proper shape and thereby loses its refractive power. It is usually progressive, beginning with poor visual acuity and eventually necessitating corneal transplant. The cause is likely multifactorial, but involves the weakening of the collagen structure of the corneal stroma, resulting in characteristic thinning and conical distortion. Collagen cross-linking is the first treatment to demonstrate efficacy in halting the progression of the disease. UVA radiation is used to activate riboflavin and photochemically induce cross-linking reactions among collagen and proteoglycans within the stroma, thereby stiffening and strengthening the tissue, and preventing further loss of shape. The current standard treatment, which gained FDA approval less than one year ago, has proven to be efficacious, but has been modified very little since pioneering experiments. Optimization aims to maximize clinical effect while maintaining safety and reducing total treatment time. Major procedural modifications involve increasing light intensity over a reduced exposure duration, and varying the method of delivering riboflavin to the stroma. Theoretical modeling, informed by and scaled to experimental results, has the potential to predict clinical effect as a function of treatment parameters, enabling tailoring of individual treatments to the specific needs of each patient.

Articular cartilage is a mechanically important soft tissue whose organisation at the micro- and nanoscale is critical for healthy joint function and where degeneration is associated with widespread disorders such as osteoarthritis. The tissue possesses a complex, graded and depth-dependent structure and at the nanoscale, cartilage mechanical functionality is dependent on the collagen and hydrated proteoglycans that form the extracellular matrix. The structure and in situ dynamic response of the collagen fibrils at the nanoscale, however, remain unclear. Here we utilise small angle X-ray diffraction to measure the depth-wise structure of the fibrillar architecture whilst performing time-resolved measurements during compression of bovine and human cartilage explants. We demonstrate the existence of a depth-dependent fibrillar pre-strain as determined by the D-periodicity, estimated at approximately 1-2%, due to osmotic swelling pressure from the proteoglycans. Furthermore, we reveal a rapid reduction and recovery of this pre-strain during stress relaxation, approximately 60 seconds after onset of peak load. Selective proteoglycan removal disrupts both collagen fibril pre-strain and transient responses during stress relaxation. Additionally, we show that IL-1β induced tissue inflammation also results in a reduction in fibrillar pre-strain and altered fibrillar mechanics. Cyclic loading induces a dynamic reduction and recovery in the D-period that is present regardless of loading rate or treatment, along with changes in diffraction peak intensities and widths. These findings suggest that the fibrils respond to loading via intra- and inter-fibrillar disordering alongside a transient response that is mediated by changes in hydration. These are the first studies to highlight previously unknown transient and cyclic responses to loading at the fibrillar level, and are likely to transform our understanding of the role of collagen fibril nano-mechanics in cartilage and other hydrated soft tissues. These methods can now be used to better understand cartilage in aging and other muscoskeletal diseases.

Objetivo: Próteses subgengivais aumentam a incidência de inflamação gengival, principalmente em periodontos delgados, culminando com o desenvolvimento de retrações gengivais em dentes e implantes. A proposta deste trabalho foi avaliar se o aumento da espessura gengival pode prevenir a formação de retrações gengivais. Materiais e Métodos: Modelo de boca dividida foi utilizado em 8 cães, retalho dividido foi realizado para inserir a matriz colágena suína (MCS) para aumento da espessura gengival e após três meses, próteses subgengivais foram instaladas para gerar inflamação gengival e depois de três meses os animais foram sacrificados. Os grupos: Grupo 1 (G1): MCS adaptada na região de Pré-molar 2 (P2), Pré-molar 3 (P3) e Pré-molar 4 (P4), com próteses subgengivais; Grupo 2 (G2): sem MCS na região de P2, P3 e P4, com próteses subgengivais; Grupo 3 (G3): controle do grupo 1, MCS adaptada na região de Pré-molar 1 (P1), sem próteses e Grupo 4 (G4): controle do grupo 2, sem MCS na região de P1 e sem próteses. Foram realizadas medidas clínicas de espessura e altura do tecido gengival queratinizado, profundidade de sondagem e nível clínico de inserção em três tempos (antes do aumento gengival, antes da instalação das próteses e após o sacrifício). Análise imunohistoquímica foi realizada para detectar a presença de células de defesa e padrão de queratinização gengival. Análise histomorfométrica foi realizada para quantificar as diferenças dos tecidos duros e moles entre os diferentes grupos de tratamento. Resultados: Durante os períodos de avaliação não houve variação na altura do tecido queratinizado entre os grupos, no entanto, G1 e G2 apresentaram maior espessura gengival quando comparados a G3 e G4. A profundidade de sondagem foi superior em G3 e G4 quando comparada a G1 e G2. Houve perda de inserção clínica somente em G1 e G2. As análises histomorfométricas para tecido mole e duro confirmaram os resultados clínicos. A análise imunohistoquímica não encontrou diferenças na contagem das células de defesa. Conclusão: A MCS foi capaz de aumentar a espessura gengival e prevenir a ocorrência de retrações gengivais em dentes que receberam próteses subgengivais em modelo experimental canino. / Aim: Subgingival prosthesis increases the gingival inflammation incidence, especially in thin gingival biotype, leading to the development of gingival recessions. The purpose of this study was to evaluate whether the increase in gingival thickness can prevent the formation of gingival recession. Materials and Methods: Eight dogs received porcine collagen matrix to increase gingival thickness, which was then followed by subgingival prosthesis placement in order to generate gingival inflammation. Group 1: gingival thickness increase from second to fourth premolars, using subgingival prostheses; Group 2: subgingival prosthesis placement from second to fourth molars; Group 3: gingival thickness increase in the first premolar, no prostheses; Group 4: control. Clinical measurements of gingival thickness and height, clinical probing depth and clinical attachment levels were performed. Immunohistochemical analyses were performed to detect defense cells, keratinization patterns and differences between soft and mineralized tissues. Results: There was no variation in keratinized tissue height. Thicker gingiva was encountered in Groups 1 and 2, which developed gingival recession, which did not occur in Groups 3 and 4. Probing depth was more pronounced in Groups 3 and 4. Histomorphometric analysis for soft and mineralized tissues confirmed clinical findings. Immunohistochemical analysis did not show differences in defense cell counting. Conclusion: The increase in gingival thickness may minimize gingival recessions when associated with subgingival prosthesis.

Thesis (B.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science; and, (B.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Chemistry, 1976. / Microfiche copy available in Archives and Engineering. / Bibliography: leaves 65-66. / B.S.

A não-união de fratura é uma complicação relativamente comum em ortopedia humana e veterinária. Dentre os tipos de não-união, a atrófica costuma ser a mais difícil de tratar. Atualmente, o tratamento amplamente utilizado para esses casos é invasivo. Buscando alternativas, o presente estudo objetivou observar se o decanoato de nandrolona interfere positivamente no incremento de regeneração de não-união de fratura óssea com déficit vascular induzida experimentalmente em rato. Foram utilizados 10 ratos adultos da linhagem Wistar (Rattus norvegicus), divididos em 2 grupos (grupo controle - GC e grupo tratado - GNan). Protocolos cirúrgicos foram desenvolvidos a fim de promover fratura na diáfise do fêmur esquerdo com indução de déficit vascular por remoção do periósteo e endósteo e isolamento do foco de fratura com artefato de látex. Em seguida ao estabelecimento do quadro de não-união de fratura nos dois grupos de estudo, foi administrado 1,5mg/kg de decanoato de nandrolona IM, uma vez por semana, durante 4 semanas no GNan. A verificação do perfil morfológico do tratamento foi realizada pelo exames radiológicos periódicos, exame anatomopatológico, microscopia eletrônica de varredura, microtomografia computadorizada e microscopia óptica. Os resultados mostraram que o protocolo de não-união de fratura desenvolvido foi eficiente para estudos qualitativos e quantitativos de crescimento ósseo. Adicionalmente, foi observado que o decanoato de nandrolona promoveu incremento significativo de regeneração óssea em não-união de fratura com déficit vascular por aumento da atividade osteoblástica e redução da atividade osteoclástica no GNan. Houve aumento de massa óssea na cabeça femoral e diferentes regiões da diáfise femoral. As análises de percentual de colágeno não revelaram diferenças significativas entre GC e GNan, portanto, a qualidade óssea entre os grupos é semelhante. Dada viabilidade econômica do fármaco, é sugerido ensaios mais avançados que comprovem o potencial terapêutico do decanoato de nandrolona no tratamento de não-união de fratura atrófica em pacientes humanos e veterinários / The nonunion fracture is a relatively frequent complication in both human and veterinary medicine. Among their types, the atrophic nonunion fracture is usually the most difficult to treat and the elective treatment is surgery. In order to search for alternative therapeutic approach, the present study aimed to analyze the morphological changes induced by the use of nandrolone decanoate in experimental nonunion fracture with vascular deficit in the rat model. Ten adult Wistar rats (Rattus norvegicus) were divided into two groups, control (GC) and nandrolone decanoate (GNan). Surgical protocols were developed to promote fracture nonunion in the left femur diaphysis with vascular deficit by removing the periosteum and endosteum and isolating the fracture site using a latex artifact. After the establishment of the nonunion fracture, the GNan was treated with nandrolone decanoate (1.5mg/kg IM, once a week, during 4 weeks). Periodical radiological examinations were performed. In addition, anatomopathological evaluation, scanning electron microscopy, computed micro-tomography and optical microscopy techniques were performed. The results showed that the surgical protocols to establish the nonunion fracture were efficient and allowed qualitative and quantitative evaluation of bone growth. Besides, the nandrolone decanoate promoted the bone regeneration at the nonunion fracture site by raising the osteblastic activity and reducing the osteclastic activity. The percentage of collagen analysis did not reveal significant differences between GC and GNan. This guarantees some quality for the regenerated bone. Due to the economical viability of the use of nandrolone decanoate use, new advanced studies are recommended to prove the therapeutic potential of that anabolic steroid for the treatment of atrophic nonunion fracture in humans and other animals

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-20Bitstream added on 2014-06-13T20:48:34Z : No. of bitstreams: 1 polidojunior_a_me_botfm.pdf: 989957 bytes, checksum: e24274a0c6e7786867b4093856d1ab1c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente estudo tem como objetivo avaliar as alterações histopatológicas e histomorfométricas do colágeno e das fibras do sistema elástico na bexiga, utilizando um modelo experimental de hiperatividade do detrusor (HD) em coelhos com obstrução parcial da bexiga (OPB) submetidos à oxibutinina intravesical. Materiais e Métodos: Quarenta e cinco coelhos machos Norh Folk, pesando em média 2207,4 g, foram divididos, de forma randomizada, em 3 grupos. Grupo I (GI): controle clínico (n=15), sem intervenção cirúrgica; os outros animais foram submetidos à OPB, no momento M0, utilizando uma técnica previamente descrita por Balasthegin. Desses animais, 29 desenvolveram HD, avaliada por estudo cistométrico uma semana após a cirurgia, no momento M1, e foram divididos, de forma randomizada, em grupo GII (n=14) e grupo GIII - OPB + oxibutinina intravesical (n=15, 0.5 mg/kg peso corporal, diariamente por 28 dias). Um animal foi excluído por não ter desenvolvido HD. Creatinina sérica, cultura de urina e estudo cistométrico foram realizados em todos os animais, uma semana após OPB (M1) e 4 semanas após M1 (M2), quando os animais foram sacrificados. O diâmetro das fibras musculares foram medidas nas secções de bexigas coradas com HE e determinadas em μm. As secções foram também coradas pela técnica de Picro-Sirius Red para evidenciar colágeno e pela Fuccina Resorcina de Weighert para caracterizar as fibras do sistema elástico. As análises... / The present study aims to evaluate the histopathological and histomorphometric changes of collagen and fibers of the elastic system in the bladder, using an experimental model of detrusor hyperactivity (DH) in rabbits with partial bladder outlet obstruction (PBOO) that underwent intravesical oxybutynin. Material and Methods: Forty-five North Folk male rabbits, weighting on average 2,207.4 g, were randomly divided into 3 groups. Group GI: controls (n=15), in which there was no surgical intervention; the remaining animals were submitted to PBOO, at M0 moment, as previously described by Balasteghin. 29 of the animals developed DH, verified by a cystometric study conducted one week after surgery, at M1 moment, and were randomly divided into group GII (n=14) and group GIII - PBOO + intravesical oxybutynin (n=15, 0.5 mg/kg body weight, daily for 28 days). One animal was excluded because it did not develop DH. Serum creatinine, urine culture, and cystometric study were performed on all animals one week after PBOO (M1) and 5 weeks after PBOO (M2), when the animals were sacrificed. Diameter of muscle fiber was measured on HE-stained bladder sections and is given in μm. Sections were also stained by Picro-Sirius Red technique for evidencing collagen and by Weigert’s Fuchsin- Resorcin for characterizing the elastic system fibers. The morphometric analyses were carried out using the program Pro- Image Plus and Image J. The biochemical collagen concentration in the bladder wall was determined by a hydroxyproline assay and was expressed as μg hydroxyproline per mg dry, defatted tissue. Results: After 4 weeks, bladder weight was significantly higher in animals from GII and GIII as compared to GI (9.61 ± 5.36 and 6.00 ± 2.18 vs 2.35 ± 0.55, respectively)...(Complete abstract click electronic access below)

Thesis (M.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING / Includes bibliographical references. / by Elizabeth Hsiu-Yun Chen. / M.S.

O objetivo deste trabalho foi elucidar a interação entre a proantocianidina (PA), um agente natural e não tóxico de ligação cruzada, e o colágeno dentinário tipo I. A hipótese proposta é que o modelamento de uma dentina desmineralizada mais resistente e com melhores propriedades propiciará um substrato mais estável e íntegro para restaurações adesivas. Para isto, o estudo foi dividido em 4 fases: 1) Validação da PA como agente exógeno de ligação cruzada, testando matrizes de dentina desmineralizadas tratadas com extratos a base de PA em teste microflexural para análise do módulo de elasticidade (ME), variando o tempo de exposição (10, 30, 60, 120, 240 min), o tipo de extrato usado (semente de uva-GSE, semente de cacau-CSE, oxicoco-CRE, canela-CNE e açaí-ACE) e a longevidade (imediato, 3, 6 e 12 meses); 2) Estudar parâmetros relacionados às soluções de PA, como solubilidade (água, etanol e acetona), fonte (GSE e CSE) e concentração (0,65%, 3,25%, 6,5%, 15% e 30%), através da mensuração do ME pelo teste micro-flexural de matrizes de dentina desmineralizada; 3) Caracterização da dentina tratada com PA (GSE e CSE), sorção de água, calorimetria e degradação enzimática; 4) Analisar a resistência de união entre a dentina tratada com PA (GSE/CSE) e sistemas de adesivos comerciais (Adapter Single Bond Plus e One Step Plus), variando a concentração (6,5% e 30%), tempo de exposição (1, 10 e 60 min) e longevidade (imediato, 3, 6 e 12 meses). Foram realizadas análises de variâncias e teste de contraste de médias, quando necessário, para todos os ensaios. Os resultados de ME foram influenciados pelo tratamento com PA, dependendo do tipo de extrato usado, exibindo os melhores resultados para o maior tempo de exposição (240 min) para os extratos GSE e CSE. Embora os resultados imediatos com os extratos CRE e CNE não tenham aumentado, estes se mantiveram constantes apos 1 ano de armazenamento, o que não aconteceu para o ACE e os grupos controles. A solubilidade das soluções é influenciada diretamente pelo modo de extração e manufaturação dos extratos, sendo que GSE é solúvel em água destilada e CSE em acetona-água. A efetividade do GSE mostrou ser concentração-dependente, exibindo o maior ME para a concentração de 30%. A dentina tratada com agentes a base de PA foi mais resistente contra a colagenase, obteve uma menor sorção de água e um aumento significativo na temperatura de desnaturação quando comparada ao grupo controle. O GSE foi capaz de aumentar a resistência de união (RU) imediata para ambos os sistemas adesivos, mantendo-se constante para o Adapter Single Bond Plus ao longo do tempo. Para o One Step Plus todos os grupos mostraram diminuição da RU após 1 ano, independente do tempo de exposição. Quando a dentina foi tratada por 1 minuto, os valores de RU para o grupo 30% de GSE foram maiores do que os demais e mantiveram-se constante pelo período de armazenamento. O efeito dos agentes ricos em PA mostrou ser concentração e tempo dependente, porém uma dentina mais resistente e estável ao longo do tempo é possível de ser obtida, levando-se em conta a estrutura química, conteúdo de PA, solubilidade e outros fatores inerentes ao extrato / The aim of this study was to elucidate the interaction between proanthocyanidin based extracts (PA), a natural and non-toxic cross-linker, and type I dentin collagen. The hypothesis is that if a stronger and more stable collagen layer is chemically engineered, the resultant hybrid layer will be stronger and less prone to degradation. So, this research was divided into four phases: 1) PA validation as an exogenous cross-linking agent, testing the elastic modulus (E) of demineralized dentin treated with various PA based extracts (grape seed-GSE, cocoa seed-CSE, cranberry-CRE, cinnamon-CNE, and açai berry-ACE), exposure times (10, 30, 60, 120, 240 min), and long term effectiveness (immediate, 3, 6 and 12 months); 2) Evaluation of different parameters related to PA solutions, like solubility (water, ethanol and acetone), manufacturer (GSE and CSE) and concentration (0.65%, 3.25% 6.5%, 15% and 30%), E was also obtained by micro-flexural strength measurements of demineralized dentin matrix, 3) Characterization of PA treated dentin (GSE and CSE): water sorption, calorimetry and enzymatic degradation and 4) Analyze the bond strength ( BS) of PA treated dentin (GSE / CSE) with commercial adhesives systems (Adapter Single Bond Plus-SB and One Step Plus-OS), varying concentration (6.5% and 30%), exposure time (1, 10 and 60 min) and long-term effectiveness (immediate, 3, 6 and 12 months). Data were statistically analyzed at a 95% confidence interval. GSE and CSE extracts showed a time-dependant effect and were able to improve and stabilize the E of the organic matrix. CRE and CNE extracts were able to maintain the E of collagen matrices constant after 12 months artifical saliva storage. ACE and controls groups showed no effect over dentin organic matrix, did not prevent degradation and consequently reduced the mechanical properties. Herbal extraction process and other pharmacognostic parameters have an important influence on extract solubility as well as constitution, therefore GSE is better dissolved in water and CSE in acetone-water. GSE effect on demineralized dentin is concentration-dependant, with highest E values at 30% GSE concentration. Dentin treated with PA-based agents was more resistant against enzymatic degradation, less susceptible to water sorption and showed a higher denaturation temperature. As compared to the controls, GSE stabilized the dentin-resin bond strength values over a period of one year for both adhesives, however better results were achieved with SB. CSE showed less predictable results depending on the adhesive system used. One minute treatment with 30% GSE was capable of increasing short-term BS and stabilizing it for at least 6 months. Increased mechanical properties and stability of dentin matrix can be achieved by the use of PA-rich collagen crosslinkers regarding inherent characteristics of the natural compounds as chemical structure, solubility and PA content.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:41:16Z : No. of bitstreams: 1 leopoldo_as_dr_botfm_prot.pdf: 3513369 bytes, checksum: 922f5bbd3b24a15e940c8cfa86cf1680 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / not available

Resumo: O desenvolvimento de novos materiais é uma área de pesquisas que ganha cada vez mais importância nos meios acadêmicos e industriais. Essa área de pesquisa é vital para a adequação dos materiais existentes às necessidades de aplicação, pois estas estão em constante mudança. O desenvolvimento de biofilmes exige a disponibilidade de um composto - normalmente um hidrocolóide - que possua a propriedade de formar uma matriz filmogênica. O colágeno de origem bovina possui tal propriedade e, por ser abundante no Brasil, é uma matéria-prima interessante para a produção de biofilmes. Por outro lado, para melhorar as características mecânicas e de barreira à umidade dos filmes finais, além do hidrocolóide principal, em geral são adicionadas outras substâncias à matriz filmogênica. O objetivo desse trabalho foi caracterizar física e quimicamente as fibras e pó de colágeno, obtidos a partir de pele bovina, como matérias-primas potencialmente formadoras de filme, bem como avaliar a influência das proporções de fibra e pó de colágeno usadas nas propriedades dos filmes. Nesse sentido, para as matérias-primas, foram realizadas as seguintes análises: composição centesimal, solubilidade em água, isotermas de sorção de água, aminograma, granulometria, calorimetria diferencial de varredura, espectroscopia de infravermelho e reologia da solução filmogênica. A fibra e o pó de colágeno apresentam, praticamente, o mesmo teor de proteína em sua composição e a diferença entre eles, além do formato, aparece na solubilidade em água, que se supõe ser, em parte, devida à diferença de tamanho entre as partículas. Na caracterização dos filmes, realizaram-se testes de tração, solubilidade e permeabilidade ao vapor de água, determinação de cor e opacidade e microscopia. / Abstract: The development of new materials is a research area that has received increasing importance in the academic and industrial. This research area is vital for adaptation of existent materials to application needs, since they are in constant change. The biofilms development demands the availability of a material - usually a hydrocolloid - that possesses the property of forming a filmogenic matrix. The collagen of bovine origin possesses such property and, for being abundant in Brazil, it is an interesting raw material for edible and biodegradable films production. On the other hand, in order to improve the mechanical and water vapor barrier characteristics of the final films, in addition to the main hydrocolloid, other substances are generally added to the film forming solution. The objective of this work was to determine the physical and chemical characteristic of collagen fibers and powder, obtained from bovine skin, as potentially film forming raw materials. The following analyses were accomplished: centesimal composition, solubility in water, water sorption isotherms, aminogram, size distribution, differential scanning calorimetric, FTIR and rheology of the filmogenic solution. The collagen fiber and powder present practically the same protein content and in addition to particles shape the main difference between them, appears in the solubility in water that is supposed to be, partly, due to the size difference between fiber and powder particles. The characterization was accomplished by traction tests and the measurement of solubility and water vapor permeability, color and opacity as well as by microscopy. The objective was evaluating the influence of collagen fiber and powder proportions on the films. In this case, fibers could act as reinforcement composite to the film forming matrix, with the peculiarity of being a system where the polymer and the composite ...(Complete abstract click eletronic access below) / Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Coorientador: Paulo José do Amaral / Banca: Fábio Yamashita / Banca: José Francisco Lopes Filho / Mestre