Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this work was investigating the physic-chemical effects of the individual and simultaneous replacement of Ca2+ ions for Mg2+, Sr2+ and Mn2+ onto the crystalline structure of hydroxyapatite (HA). The X-ray analyses indicated that the substitution of Ca2+ for other ions after synthesis caused a remarkable decreasing of the crystallinity index comparatively to the pure HA. The lattice parameters revealed that the addition of Mg2+ and Mn2+ lead to a slight reduction of the cell unit volume. After calcination, o Mn2+ changed its oxidation state being introduced at the PO4 3- sites as MnO4 3- groups. The thermal treatment strongly increased the crystallite growth for all samples, and also promoted the change from elongated crystals before calcination to spherical ones after calcination. The simultaneous insertion of three ions in the HA lattice seemed generate a favorable situation for organizing the apatite crystal once the crystallinity index was the highest among the samples and the measured lattice parameters were quite close to those calculated to the pure HA. The samples containing Sr2+ ((HA-Sr e HA-Mn/Sr/Mg) were denser than those containing Mg2+ (HA-Mg) and Mn2+ (HA-Mn). However, the HA-Sr was more soluble than HA-Mn or HA-Mg. The use of three elements with different ionic radii in substitution to the Ca2+ allowed the creation of a new HA ceramic with a high level of crystallinity and a satisfactory thermal stability for applying in the production of bioceramic devices. / O objetivo principal desse trabalho foi estudar o efeito da incorporação individual e simultânea dos íons Sr2+, Mn2+ e Mg2+ sobre as características físicoquímicas da hidroxiapatita visando sua utilização na engenharia de tecido ósseo. As análises de raio X das cerâmicas produzidas indicaram que a introdução de metais à rede da hidroxiapatita (HA), após a síntese, causou uma diminuição significativa no nível de cristalinidade das amostras em relação à HA padrão. Os parâmetros de rede calculados revelaram que a substituição do cálcio por Mg2+ e Mn2+ levou a uma leve contração da célula unitária, comparando-se à HA pura. Após calcinação, o Mn2+ muda de estado de oxidação entrando na rede cristalina da HA também sob a forma MnO4 3- nos sítios do PO4 3-. A calcinação favoreceu o crescimento dos cristalitos em todas as amostras, e promoveu a mudança de cristais antes alongados para cristais mais esféricos. A introdução dos três íons simultaneamente parece criar uma situação mais favorável à ordenação do cristal, uma vez que o índice de cristalinidade medido foi o mais alto entre as amostras não calcinadas e os parâmetros de rede foram muito próximos àqueles observados para a HA pura. As amostras contendo Sr2+ foram as mais compactas, e as amostras contendo Mg2+ e Mn2+, as mais porosas. No entanto, a HA-Sr foi a mais solúvel das amostras enquanto que a HA-Mn foi a menos solúvel. Assim, a introdução dos três íons à rede da HA possibilitou a criação de um material de elevada estabilidade térmica com potencial para aplicação como uma biocerâmica.

Orientadores: Antonio Celso Fonseca de Arruda, Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:25:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_GuineaBrasilCamargo_M.pdf: 3592565 bytes, checksum: f97086f3c3d7b2f1c44e717c77abe11f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A engenharia tecidual, que tem como objetivo a reconstrução de tecidos de animais, enfrenta um desafio: a construção de suportes. Uma das propriedades relevantes desse eventual material é a sua taxa de absorção, que deve ser inversamente proporcional à taxa de crescimento tecidual. Nesse sentido, a poli ( -caprolactona) (PCL), que é um polímero biocompatível e bioreabsorvível, mostra-se ser um material promissor para reconstruções ósseas, já que possui uma taxa de reabsorção lenta. Esse polímero, por não ser capaz de atrair células osteoblásticas, deve ter a adição de cerâmicas bioativas com o propósito de fortalecer a estrutura do suporte. Adicionalmente, deve atuar como um condutor para a proliferação de células ósseas. O objetivo deste trabalho foi desenvolver suportes tridimensionais de poli ( -caprolactona) com fibras ou whiskers de hidroxiapatita. A estrutura deve ser porosa de modo a permitir a vascularização dessa área e consequentemente a osteocondução. Foram sintetizados reagentes primários tais como monetita e carbonato de cálcio, para a sinterização de fosfato tricálcico ( -TCP), que ao ser hidrolisado resultou em whiskers de hidroxiapatita. As fibras de hidroxiapatita foram obtidas pelo método de molten salt utilizando a hidroxiapatita precipitada. As cerâmicas foram caracterizadas por análises de difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os suportes passaram por testes mecânicos de compressão e testes in vitro, além de MEV e DRX. Os resultados indicaram que os suportes poliméricos com adição de whiskers de hidroxiapatita apresentaram-se mais resistentes à compressão. A presença de whiskers, diferentemente das fibras, caracterizou-se como reforço na matriz polimérica. Os resultados do teste de imersão em fluído corpóreo mostraram que os suportes com whiskers de hidroxiapatita, diferentemente das fibras, resultaram em deposição de apatita em suas superfícies / Abstract: Tissue engineering, which aim is the reconstruction of animal tissues, faces a challenge: the building supports. One of the relevant properties of any material is its rate of absorption, which should be inversely proportional to the rate of tissue growth. Accordingly, to the poly ( -caprolactone) (PCL), which is a biocompatible polymer and bioresorbable shows to be a promising material for bone reconstruction since it has a slow rate of resorption. This polymer, for not being able to attract osteoblastic cells, should have the addition of bioactive ceramics in order to strengthen the supporting structure. Additionally, it should acts as an inducer for the proliferation of bone cells. The objective of this study was to develop three-dimensional scaffolds of poly ( -caprolactone) with fibers and whiskers of hydroxyapatite. The structure should be porous to allow vascularization of this area and consequently the osteoinduction. Were synthesized reagents such as monetita and calcium carbonate, for sintering of tricalcium phosphate ( -TCP), which when hydrolyzed results in hydroxyapatite whiskers. The fibers of hydroxyapatite were obtained by the method molten salt using precipitated hydroxyapatite. The ceramics were characterized by analysis of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF) and scanning electron microscopy (SEM). The scaffolds were tested by mechanical compression and in vitro tests, in addition to SEM and XRD. The results indicated that the scaffolds with the addition of hydroxyapatite whiskers were more resistant to compression. The presence of whiskers, unlike fiber, characterized as reinforcement in polymer matrix. The test results of immersion in body fluid showed that the scaffolds with hydroxyapatite whiskers, unlike fiber, aimed to the deposition of apatite on their surfaces / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The main objective of this work was to study the individual and simultaneous incorporation of Zn2+ and Ag+ ions and their effects on physical-chemical characteristics of the hydroxyapatite (HA) for their application in bone tissue engineering. The chemical analyses confirmed the presence of 0.10% of Zn2+ and 0.13% of Ag+ (relatively to the quantity of Ca2+ ions). The insertion of the metal ions into HA did not cause significant modifications in the crystallinity index compared to pure HA. In the same way, no phase transformation was verified after insertion. No effect was noticed on the lattice parameters after the insertion of Zn2+ comparatively to those calculated to the pure HA. Conversely, the insertion of Ag+ induced a remarkable contraction of the unit cell volume. The thermal treatment strongly increased the crystallite growth for all samples, and also promoted the change from stretched crystals before calcination to spherical ones after calcination. The immersion of the specimens in the simulated body fluid (SBF) allowed the incorporation of carbonate into the HA structure, causing a significant reduction in the crystallite size, accompanied by a stretched and crystallinity index. / O principal objetivo desse trabalho foi estudar a incorporação individual e simultânea dos íons Zn2+ e Ag+ e seus efeitos sobre as características físico-químicas da hidroxiapatita (HA) visando sua aplicação na engenharia tecidual óssea. Análises químicas confirmaram a presença de 0,10% de Zn2+ e 0,13% de Ag+ (em relação à quantidade de Ca2+ presente). A síntese da HA enriquecida com os metais não causou modificações significativas do índice de cristalinidade em relação a HA pura e nem induziu a transformação de fases das amostras, após calcinação. O Zn2+ não afetou de forma significativa os parâmetros de rede em relação àqueles calculados para a HA pura. Já a entrada do Ag+ produziu uma grande contração da célula unitária. Com relação ao alongamento do cristal, foi possível observar que após a calcinação houve uma tendência dos cristais em adquirir formas mais esféricas. A imersão das amostras em solução simuladora do plasma sanguíneo (SBF) proporcionou a entrada de carbonato na HA, provocando ainda uma redução significativa do tamanho dos cristalitos, acompanhada de uma diminuição no alongamento e no índice de cristalinidade em relação aquelas que não entraram em contato com a solução.

Orientador: Jose Angelo Camilli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T00:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_EveliseAline_M.pdf: 1118469 bytes, checksum: 6b9e5d9f187903596cc09bef1862eaa1 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O consumo de álcool ou nicotina é prejudicial à integridade do tecido ósseo, conseqüentemente, pode dificultar ou até mesmo impedir a fixação e manutenção dos implantes osseointegráveis. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos do etanol e nicotina sobre a resistência mecânica do osso e a neoformação óssea ao redor de implantes de hidroxiapatita, quando consumidos isoladamente e simultaneamente. Foram utilizados 20 ratos divididos em quatro grupos de 05, sendo controle (CT), álcool (A), nicotina (N) e nicotina+álcool (N+A). Após quatro semanas de consumo de álcool e/ou nicotina, corpos cerâmicos densos (HAD) e porosos (HAP) de hidroxiapatita foram implantados em cavidades produzidas cirurgicamente nas tíbias. Após as cirurgias os animais continuaram a consumir álcool e/ou nicotina. Completado noventa dias, os animais foram sacrificados e as tíbias e fêmures isolados para o processamento histológico e ensaio mecânico. Em todos os animais foi encontrado tecido ósseo junto aos corpos cerâmicos de HAD e HAP. O volume de osso formado ao redor dos corpos cerâmicos foi maior no grupo CT em relação aos demais grupos. Os animais do grupo N+A foram aqueles que apresentaram menor volume de osso neoformado. Nos animais do grupo A ocorreu formação de menor volume de osso ao redor dos implantes em relação aos animais do grupo Nicotina. A menor resistência do osso a cargas mecânicas foi encontrada nos animais do grupo N, A e N+A, respectivamente. De acordo com os resultados podemos concluir que o consumo de nicotina ou álcool produziu efeito negativo sobre a resistência mecânica do osso e osteogênese ao redor dos implantes de HAD e HAP. Em adição, o consumo simultâneo das duas substâncias intensificou os efeitos deletérios / Abstract: The consumption of alcohol or nicotine is harmful to the integrity and mechanical resistance of the bone. Consequently, it can difficult or even prevent the osseintegration and maintenance of bone implants. The objective of the present work was to evaluate the effects of the ethanol and nicotine on the mechanical resistance of the bone and newly formed bone around hydroxyapatite implants, when consumed separated and simultaneously. A total of 20 adults rats were divided into 4 groups of 5 rats each, being control (CT), alcohol (A), nicotine (N) and nicotine+alcohol (N+A). After four weeks of consumption of alcohol and nicotine, dense (HAD) and porous (HAP) ceramic bodies of hydroxyapatite were implanted in cavities produced surgically in the tibiae. After the implantation the animals continued to consume alcohol and nicotine. Completed ninety days, the animals were sacrificed and the tibiae and femurs were isolated to histological and mechanical studies. In all animals was founded newly formed bone around the ceramic bodies of HAD and HAP. The bone volume formed around of the ceramic bodies was larger in the group CT than that founded in the other groups. The animals of the group N+A presented smaller volume of newly formed bone. In the animals of the group A was founded smaller volume o bone than in the animals of the group N. The resistance of the femur to mechanical loads was smaller in the animals that consumed N+A, A e N respectively. In agreement with the results we can conclude that the nicotine or alcohol consumption produced negative effect on the mechanical resistance of the bone and osteogenesis around the HAD and HAP implants. In addition, the simultaneous consumption of the two substances intensified the harmful effects / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_LeonardoRibeiro_M.pdf: 5401743 bytes, checksum: 54304af70cd892b8330f9b76b6da4067 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A hidroxiapatita e a titânia são cerâmicas muito pesquisadas no mundo inteiro, graças às suas excelentes qualidades em diversas áreas, porém neste trabalho o foco foi a sua utilização como biomateriais. Neste trabalho é apresentada a síntese e a caracterização de hidroxiapatita e titânia nanoestruturadas e a fabricação e caracterização de compósitos a partir destes materiais. Os métodos de obtenção de hidroxiapatita foram as rotas sol-gel convencional, sol-gel com sacarose e sol-gel com glicose. Para a síntese da titânia foi utilizado um método desenvolvido no laboratório. Foram utilizados na caracterização da hidroxiapatita: difração de raios X associado com a equação de Scherrer, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Para a titânia foram utilizados os mesmos tipos de caracterização, porém com a adição da espectroscopia Raman. Os resultados foram excelentes podendo ser destacados: baixo custo dos reagentes, facilidade de realização dos processos de síntese, pequenos nanocristalitos com 52 a 100nm para hidroxiapatita e 27 a 62nm para a titânia. O compósito apresentou boa distribuição entre as partículas de hidroxiapatita e titânia e uma evidente melhora na resistência à compressão quando comparado com o pó compactado de hidroxiapatita sem reforço / Abstract: Hydroxyapatite and titania are ceramics which have been given a lot of attention around world because of their outstanding properties in multiple fields such as the one of biomaterials which is the aim of this work. The synthesis and caracterization of nanostructured hydroxyapatite and titania, for composites fabrication is presented in this work. The synthetic routes employed for the hydroxyapatite synthesis were the conventional sol-gel process, the sol-gel process with sucrose, and sol-gel process with glucose. The synthesis of titania was performed by a method developed in the laboratory. Hydroxyapatite characterization was made by: X-ray diffraction associate with the Scherrer equation, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy and compression mechanical test. For titania it was used the same characterization procedures, however, they were complemented with Raman spectroscopy. From the results it could be concluded that the synthesis methods employed were efficient in obtaining nanocrystallites sized from 52 to 100nm and from 27 at 62nm for hydroxyapatite and titania, respectively. On the composite formulation hydroxyapatite and titania particles were well distributed and its mechanical resistance were higher than the one obtained by the hydroxyapatite without the titania reinforcement / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

A utilização de substitutos ósseos para recuperação da função perdida é uma constante busca dentro da área médica. Por isso os biomateriais têm recebido uma atenção muito grande por parte da comunidade científica, dentre eles os materiais a base de fosfato de cálcio. A hidroxiapatita, Ca10 (PO4)6 (OH) 2, tem sido muito estudada, pois além de representar a constituição da massa dos ossos naturais e dentes em 30 a 70%, possui propriedades de bioatividade e osteocondutividade, favorecendo e auxiliando o crescimento do tecido ósseo. Em contrapartida, infecções bacterianas podem surgir após o implante ocasionando a perda da funcionalidade a curto e médio prazo. Várias alternativas estão sendo testadas, geralmente associadas ao uso de antibióticos convencionais incorporados aos biomateriais. Uma alternativa a tais antibióticos seria a utilização de metais que possuem propriedades antibacterianas. A prata (Ag) é conhecida como um metal bactericida e por isso ganhou lugar de destaque dentre os estudos como um aliado importante no controle das infecções pós-cirúrgicas. Este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar o efeito antimicrobiano da adição de íons de prata em hidroxiapatita. Foram obtidos pós de hidroxiapatita contendo prata (HAAg), nas concentrações de 0,1M; 0,01M e 0,001M pelo método de precipitação em temperatura ambiente e por imersão do pó de hidroxiapatita em soluções aquosas. As fases cristalinas e os grupamentos iônicos foram analisados para cada condição por técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho (IV) respectivamente. As informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos foi realizado pela técnica de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV EDS). As avaliações antimicrobianas foram realizadas por ensaios qualitativos e quantitativos, o ensaio qualitativo utilizou o teste de halo de difusão em disco para Staphylococcus aureus e Escherichia coli e o ensaio quantitativo utilizou contagem de bactérias para as cepas de Staphylococcus aureus. Os resultados de DRX e IV indicaram que independentemente do método de obtenção da HAAg foi possível observar a presença de prata metálica caracterizada pelos picos em 2θ=38,1º e 44,3º nas amostras HAAg0,1Im, HAAg0,1Pr e HAAg0,01Pr. Observou-se também a presença de AgO, correspondente ao pico em 2θ=37,5º nas amostras de HAAg0,01Pr e HAAg0,001Pr. Nos espectros de IV estão presentes as bandas que caracterizam a fase HA, referentes aos grupamentos PO43-, OH- e CO32-. Analisados em conjunto os ensaios qualitativos e quantitativos, as amostras HAAg0,01Im e HAAg0,001Im sintetizadas por imersão indicaram os melhores resultados para o ensaio de disco difusão, por apresentarem formação de halo inibição do crescimento bacteriano para a bactéria S. aureus. Para os ensaios quantitativos as amostras obtidas por precipitação com concentrações 0,1M e 0,01M de prata apresentaram melhor resultado por inibirem o crescimento bacteriano para as cepas S. aureus. / The use of bone substitutes for recovery of lost function is a constant search within the medical field. So biomaterials have received a very large attention from the scientific community, including the materials the basis of calcium phosphate. Hydroxyapatite, Ca10(PO4)6(OH)2, has been studied as apart from representing the natural constitution of the mass of bones and teeth in 30 to 70 % , has properties of bioactivity and osteoconductivity, encouraging and assisting the growth of bone tissue. In contrast, bacterial infections can arise after implantation causing the loss of functionality in the short and medium term. Several alternatives are being tested, usually associated with the use of conventional antibiotics incorporated into biomaterials. An alternative would be to use antibiotics such metals that possess antibacterial properties. Silver (Ag) is known as a bactericidal metal and so gained a prominent place among the studies as an important ally in the control of post- surgical infections. This study aimed to synthesize, characterize and evaluate the antimicrobial effect of adding silver ions into hydroxyapatite. Were obtained hydroxyapatite powders containing silver (Haag) at concentrations 0,1M; 0,01M and 0,001M by the precipitation method at room temperature and by immersion the hydroxyapatite powder in aqueous solutions of AgNO3. The crystalline phases and the ionic groups were analyzed for each condition by techniques of X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR) respectively. The information on the morphology and identification of chemical elements was performed by the technique of scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM EDS). The antimicrobial evaluations were carried out by qualitative and quantitative assays, the assay used a qualitative diffusion halo disk test for Staphylococcus aureus, Escherichia coli and quantitative assay employed bacteria count for Staphylococcus aureus strains. The results of XRD and IR indicated that regardless of the method of obtaining Haag was possible to observe the presence of metallic silver characterized by peaks in 2θ=38,1º and 44,3º in HAAg0,1Im samples, HAAg0,1Pr and HAAg0,01Pr. It also observed the presence of AgO, corresponding to the peak in 2θ=37,5º in samples HAAg0,01Pr and HAAg0,001Pr. In the IR spectra are present bands that characterize the HA phase, referring to groups PO43-, OH- and CO32-. Taken together qualitative and quantitative assays, and HAAg0,01Im HAAg0,001Im synthesized by soaking samples showed the best results for the disk diffusion test by presenting halo formation bacterial growth inhibition for S. aureus. For quantitative assays, the samples obtained by precipitation with concentrations 0,1M and 0,01M silver showed better results by inhibiting bacterial growth for Staphylococcus aureus strains.

Na engenharia de tecidos os biomateriais são usados tanto para induzir a formação óssea no tecido adjacente quanto agir como matriz temporária de células e outros agentes. Compósitos biodegradáveis a base de hidroxiapatita, colágeno e quitosana foram preparados como arcabouços para permitir a regeneração óssea. Este estudo teve como objetivo avaliar a toxicidade celular in vitro de novos compósitos de substituição óssea e o seu comportamento biológico após implantação subcutânea no processo de remodelação e cicatrização tecidual. Foram confeccionadas mantas a base de hidroxiapatita (HA), obtida por desproteinização e calcinação do osso bovino, colágeno (Col), obtido por tratamento alcalino do tendão bovino e quitosana (Qui), extraída do gládio de lula, nas seguintes proporções: B1) HA (mistura de partículas <0,2 mm e entre 0,2 e 1,18 mm, proporção 1:1) + Blenda (Col 1% + Qui 0,5%, proporção 1:1), proporção HA:Blenda 1:5; B2) HA (mistura de partículas <0,2 mm e entre 0,2 e 1,18 mm, na proporção 1:1) + Col 1%, proporção HA:Col 1:5; B3) HA (partículas <0,2 mm) + Col 1%, na proporção 1:5. O teste de citotoxicidade in vitro foi realizado pelo método de difusão de extrato em solução (brometo de tetrazolio - MTT). Os biomateriais descritos acima foram avaliados juntamente com o controle positivo (látex), sendo que todos foram submetidos a procedimentos de extração de acordo as normas da ISO10993-5. O meio de cultura foi utilizado como controle negativo. Foram utilizadas duas linhagens celulares: células tumorais de laringe humana HEp (ATCC-CCL-23) e células normais de rim de macaco verde africano (Cercopithecus aethiops) VERO (n=3). A citotoxicidade foi avaliada em um espectrofotômetro (absorbância de 570nm). No teste de biocompatibilidade as amostras foram implantadas no subcutâneo da região dorsal de 51 ratos Wistar. Histomorfometria de espessura e qualidade da cápsula fibrosa, interface implante-tecido, infiltrado inflamatório e crescimento celular interno foram realizados aos 3, 7 e 28 dias após cirurgia (n=5). Imunohistoquímica foi realizada para caracterizações adicionais do infiltrado de macrófagos. No teste de citotoxicidade as linhagens celulares mostraram resultados semelhantes. Não houve diferença entre os compósitos e o controle negativo. Foi demonstrado que os compósitos avaliados não apresentaram efeitos tóxicos em comparação ao controle positivo. No teste subcutâneo a qualidade e a espessura da cápsula não apresentaram diferenças significantes entre os biomateriais e os períodos de implantação. A resposta celular inflamatória aos 7 dias foi mais intensa no biomaterial B1, seguido pelo biomaterial B2 e B3. Uma baixa reação de corpo estranho foi observada em todos os biomateriais, caracterizada pela presença de poucos macrófagos. Ocorreu um intenso crescimento celular no interior do biomaterial B3 aos 28 dias. A análise histológica sugere que esses biomateriais são bem tolerados com baixa reação tecidual inflamatória. Concluímos que os três biomateriais avaliados não apresentaram evidências de citotoxicidade in vitro e, in vivo, mostraram uma boa biocompatibilidade. Esses materiais mostraram-se bons candidatos a matrizes para engenharia de tecidos e enxertos para regeneração óssea. / The biodegradable hydroxyapatite / chitosan / collagen composites of similar composition of the normal human bone were prepared as a biomimetic scaffold for bone replacement and regeneration. The aim of the present study was to evaluate the in vitro cytotoxicity of three new bone grafts and the influence of these synthetic grafts on the inflammatory response and remodeling of connective tissue during wound-healing process. Three biomaterials were developed: B1 = hydroxyapatite (particles size <0,2 mm + between 0,2 and 1,18 mm) / collagen 1% / chitosan 0.5%; B2 = hydroxyapatite (particles size <0,2 mm + between 0,2 and 1,18 mm) / collagen 1% and B3 = hydroxyapatite (particles size <0,2 mm) / collagen 1%. These biomaterials were investigated using a tetrazolium-based calorimetric assay (MTT assay). Latex was used as positive control and the culture medium as a negative control. Two cell lines were used to evaluate the effect of cell type on the toxicity results: human tumor cells HEp-2 (ATCC-CCL23) and monkey normal cells (VERO). Extracts from the biomaterials were obtained according to ISO 10993-12 standards. The cytotoxicity was assessed in a spectrophotometer (the absorbance was read at 570 nm). There were two independent experiments in triplicates. All values were expressed as mean values \'+ OU -\' standard deviation. In the biocompatibility test the samples were implanted subcutaneously in the dorsal lumbar region of 51 Wistar rats. Histomorphometric evaluation of capsule thickness, capsule quality, implant-tissue interface, infiltrate / inflammation and cellular growth within implant was performed 3, 7 and 28 days post-operatively (n=5). Immunohistochemistry was performed for further characterization of the macrophages infiltrate. In cytotoxicity test the cell lines showed similar results. There is no difference in values between the composites and negative control. The values of composites were significant different than the positive control. It was showed that none of the tested composites presents toxic effects for the cell lines evaluated in comparison with positive control. In the subcutaneous test the capsule thickness and capsule quality didn\'t show significant differences between the biomaterials and time of implantation. The biomaterial B1 showed significant difference in inflammatory cellular response than B2 and B3 at 7 days. A low ongoing foreign body reaction was observed in all biomaterials characterized by infiltration of few macrophages. A significant cellular growth within the B3 was observed at 28 days. Histological analysis suggested that the biomaterials were well tolerated with low inflammatory response. According to this study, the three bone grafts evaluated showed no evidence of cytotoxicity and good biocompatibility which makes them suitable candidates to design of bone replacement graft material.

Estudos dosimétricos em hidroxiapatita (HAp) podem ser utilizados para a determinação da dose absorvida em tecidos duros em diversas situações, tais como acidentes radiológicos, controle de processos de esterilização e datação arqueológica. Essa tese apresenta estudos da resposta à dose de radiação tanto do sinal de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) quanto de termoluminescência (TL) para HAp. A fauna de mamíferos fósseis encontrada na Planície Costeira do Rio Grande do Sul é conhecida desde o final do século XIX, porém ainda pouco se sabe sobre seu contexto bio e cronoestratigráfico. Neste trabalho foram datadas, por RPE, onze amostras de dentes de mamíferos extintos, coletados no Arroio Chuí e ao longo da praia, proveniente do sul da costa do Rio Grande do Sul. As idades obtidas para essas amostras contribuem para um melhor entendimento da origem dos depósitos fossilíferos. Em um segundo momento do trabalho, é proposto um novo procedimento de decomposição de espectros complexos de RPE, voltados para a dosimetria e datação. O método consiste na utilização de funções do pacote de funções do software \"Easyspin\", que é gratuito, associadas a métodos de minimização de funções. Após a validação, o método foi aplicado na decomposição de espectro de duas amostras de dentes de Stego-mastodon waringi, provenientes do nordeste do Brasil. A decomposição visa verificar o efeito que tem as componentes sobrepostas ao sinal dosimétrico sobre o cálculo da dose acumulada e mostrou-se útil para melhorar a precisão na determinação da dose. Por fim, hidroxiapatita sintética carbonatada do tipo-A e hidroxiapatita natural extraída de dentes fósseis foram caracterizadas por TL. Os resultados obtidos por essa técnica mostrou que esses dois tipos de amostra são capazes de responder a radiação ionizante. Contudo, esses mesmos resultados também revelaram a impossibilidade de se fazer dosimetria por termoluminescência com fins à datação, para esse tipo de amostra. / Dosimetric studies on hydroxyapatite (HAp) can be used to determine the absorbed dose in hard tissues in several situation, such as radiologic accidents, control of sterilization process and archaeological dating. This PhD thesis presents studies about radiation dose response assessed by electron paramagnetic resonance (EPR) as well as thermoluminescence in HAp. The fossil mammalian fauna from the Coastal Plain of Rio Grande do Sul State has been known since the late XIX century; however, its biostratigraphic and chronostratigraphic context is still poorly known. The present works describes the results of electron spin resonance (ESR) dating on teeth of extinct mammals collected along the Chuí Creek and coastline. The ages obtained for these samples contribute to a better knowledge about the origin of these fossil. In a second stage of this work, we propose a new EPR spectrum deconvolution (or decomposition) procedure aimed to dosimetry and dating. The method uses the EasySpin (a freeware software) set of functions associated with minimization procedures. After validation, the method was applied in spectrum deconvolution of two Stegomastodon waringi enamel samples, originated from northeast of Brazil. The spectrum econvolution is aimed to verify the superposed components effects on the dosimetric signal over the accumulated dose calculation. The results have shown to be helpful in improving the dose calculation accuracy. In the last stage of this work, synthetic carbonated A-typ hydroxyapatite and natural one were investigated by Thermoluminescence. The obtained results shown that the two samples respond linearly to the ionizing radiation dose. However, the short thermoluminescent glow-peak lifetime suggest that it\'s inadequate for dating purpose.

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.

Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Antonio Celso Fonseca de Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:48:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_GuineaBrasilCamargo_D.pdf: 9557754 bytes, checksum: 02a2fe1340ad1877992a3e0b603d0ad0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A variedade de sítios anatômicos e diferentes propriedades mecânicas são essenciais para o êxito em cirurgias de reconstrução óssea, com isso tratamentos envolvendo fraturas complexas, perda óssea e próteses são beneficiadas com o uso dos biomateriais. Com o presente estudo, buscou-se uma proposta original no uso de um biomaterial compósito para implantes na região da mandíbula, a singularidade deste dispositivo é a estrutura física do material, que é composto por um núcleo denso em uma matriz porosa. As influências das estruturas e dos materiais utilizados foram analisadas por caracterizações físicas, químicas e as atividades celulares em ensaios in vitro, analisando o comportamento dessas em condições similares ao ambiente de implantação o que permitiu qualificar este biomaterial. Para tanto, foram sintetizados reagentes primários para a síntese de fosfato tricálcico (?-TCP), que ao ser hidrolisado resultou em whiskers de hidroxiapatita. As cerâmicas foram caracterizadas pelas análises de difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaio de citotoxicidade. As diversas composições poliméricas e compósitas foram analisadas utilizando os resultados obtidos pelos ensaios de ângulo de contato, calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscópio de força atômica (MFA), microscopia óptica com luz polarizada (MO), ensaio mecânico de tração e ensaios in vitro com células U20S. Os suportes tridimensionais passaram por análises como de: ensaio mecânico de compressão e ensaios in vitro com células tronco mesenquimais. Os estudos foram realizados para a verificação do potencial de aplicação clínica desse material na engenharia tecidual óssea. As amostras que se apresentaram mais promissoras foram as de composições poli (?-caprolactona) / ácido oléico/ hidroxiapatita e poli caprolactona/ ácido oléico. Resistência mecânica, hidrofilicidade, rugosidade, cristalinidade, espraiamento celular e osteoindução foram os critérios utilizados neste trabalho. Os resultados obtidos demostraram-se promissores e irão incentivar pesquisas futuras envolvendo estes materiais / Abstract: The variety of anatomical sites and different mechanical properties are essential to the success of surgery bone reconstruction. Treatments involving this complex fractures, bone loss and prosthetics are benefited with the use of biomaterials. In the present study, we sought to an original use of a composite biomaterial for implants in the jaw area; the uniqueness of this device is the physical structure of the material, which is composed of a dense core in a porous matrix. The influences of structures and materials were analyzed by characterizing the physical, chemical and cellular activities in in vitro assays, analyzing the behavior of those in similar conditions to the deployment environment which would allow qualifying this biomaterial. Therefore, primers were synthesized reagents for the synthesis of tricalcium phosphate (?-TCP), which when hydrolyzed resulted in hydroxyapatite whiskers. The ceramics were characterized by analysis of X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM) and cytotoxicity assay. The various compositions were analyzed using the results obtained by contact angle tests, differential scanning calorimetry (DSC), atomic force microscope (AFM); optical microscopy with polarized light (OM), mechanical tests and in vitro assays with cells U20S. The scaffolds have undergone analyzes as: mechanical compression test and in vitro assays with mesenchymal stem cells. Studies were conducted to verify the potential clinical application of this material in bone tissue engineering. Because the analysis of the results of the characterizations, the samples which were the most promising compositions of poly (?-caprolactone) / oleic acid and poly(?- caprolactone)/ oleic acid/ hydroxyapatite. Mechanical strength, hydrophilicity, roughness, crystallinity, cell spreading and osteoinduction were the criteria used in this work. The results showed to be promising and will encourage future research involving these materials / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica