Este estudo teve como finalidade analisar experimentalmente a aplicação de diferentes tamanhos de grânulos de hidroxiapatita em falhas ósseas produzidas em ambos os fêmures de ratos machos da raça Wistar e investigar as correlações dos tamanhos dos grânulos com a quantidade de tecido ósseo neoformado. Cada falha óssea foi preenchida com um dos três tamanhos de grânulos de hidroxiapatita utilizados neste estudo (212 &#956, 500&#956 e 1000&#956). Os animais foram divididos em 3 grupos experimentais compostos por 15 animais cada, sendo que cada grupo foi sacrificado de acordo com a data do sacrifício: 30, 90 e 180 dias de período de pós-operatório, respectivamente e posteriormente submetidos ao estudo histológico. No terceiro grupo experimental, foi também realizado estudo radiológico no período de pós-operatório imediato, aos 30, 90 e 180 dias. O grupo controle, composto por 10 animais, que não tiveram preenchimento de suas falhas ósseas , foram submetidos aos estudos histológico e radiológico nos mesmos períodos que o terceiro grupo experimental. De acordo com os resultados dos estudos radiológico e histológico, concluiu-se que a hidroxiapatita empregada foi biocompatível, no entanto, atrasou o processo de reparação óssea na falha, enquanto que o grupo controle apresentou os melhores resultados, com completa reorganização da falha óssea com apenas 90 dias de período de pós-operatório. / This study evaluated the hydroxyapatite granules osteointegration in defects produced on both femurs of Wistar rats. The defects were filled with one of the three different sizes of hydroxyapatite granules (212&#956, 500&#956 and 1000&#956). The rats were divided in 3 groups of 15 animals, which were sacrificed at 30, 90 and 180 days after the operation, followed by histological study of the femurs and radiological study ofthe latter group. The control group, of 10 animals, had no fllling of it\'s defects and had radiological study and were sacrificed at 180 days after the operation, followed by histological study. It concludes from radiological and histological studies that all sizes of hydroxyapatite granules applied were biocompatible, although it delayed the bone repair. In this study the bone restoration was better observed on the control group.

Este estudo teve como finalidade analisar experimentalmente a aplicação de diferentes tamanhos de grânulos de hidroxiapatita em falhas ósseas produzidas em ambos os fêmures de ratos machos da raça Wistar e investigar as correlações dos tamanhos dos grânulos com a quantidade de tecido ósseo neoformado. Cada falha óssea foi preenchida com um dos três tamanhos de grânulos de hidroxiapatita utilizados neste estudo (212 &#956, 500&#956 e 1000&#956). Os animais foram divididos em 3 grupos experimentais compostos por 15 animais cada, sendo que cada grupo foi sacrificado de acordo com a data do sacrifício: 30, 90 e 180 dias de período de pós-operatório, respectivamente e posteriormente submetidos ao estudo histológico. No terceiro grupo experimental, foi também realizado estudo radiológico no período de pós-operatório imediato, aos 30, 90 e 180 dias. O grupo controle, composto por 10 animais, que não tiveram preenchimento de suas falhas ósseas , foram submetidos aos estudos histológico e radiológico nos mesmos períodos que o terceiro grupo experimental. De acordo com os resultados dos estudos radiológico e histológico, concluiu-se que a hidroxiapatita empregada foi biocompatível, no entanto, atrasou o processo de reparação óssea na falha, enquanto que o grupo controle apresentou os melhores resultados, com completa reorganização da falha óssea com apenas 90 dias de período de pós-operatório. / This study evaluated the hydroxyapatite granules osteointegration in defects produced on both femurs of Wistar rats. The defects were filled with one of the three different sizes of hydroxyapatite granules (212&#956, 500&#956 and 1000&#956). The rats were divided in 3 groups of 15 animals, which were sacrificed at 30, 90 and 180 days after the operation, followed by histological study of the femurs and radiological study ofthe latter group. The control group, of 10 animals, had no fllling of it\'s defects and had radiological study and were sacrificed at 180 days after the operation, followed by histological study. It concludes from radiological and histological studies that all sizes of hydroxyapatite granules applied were biocompatible, although it delayed the bone repair. In this study the bone restoration was better observed on the control group.

O nióbio possui potencial para ser um metal de grande aplicabilidade, tanto na engenharia como na área médica; porém a literatura médica a respeito deste material é escassa. Para que o nióbio de pureza 97,47% possa ser utilizado como material de implante e permita a osteointegração se faz necessário avaliá-lo quanto a sua biocompatibilidade e potencial de mineralização. Para tanto é importante compreender os eventos celulares e moleculares que ocorrem na interface nióbio-célula. Neste estudo foram utilizadas as técnicas laboratoriais de Alamar Blue, coloração de Alizarin Red, assim como a expressão de genes, importantes na ocorrência de mineralização e manutenção das células osteoblásticas, utilizando a técnica de qPCR. As células em contato direto com o nióbio obtiveram atividade celular indiferente em relação ao material controle. O nióbio possibilita a aposição de depósitos de cálcio e a adesão celular em sua superfície, comprovando a osteoindução, osteocondução e osteogênese. A análise do qPCR comprovou estatisticamente pelo método Livak que o nióbio é um material com potencial de osteointegração. O entendimento dos resultados obtidos nos testes de biocompatibilidade, mineralização e expressão gênica comprovaram que o metal nióbio é biocompatível e possui propriedades osteointegrativas, pode ser indicado como um material para implante e que permite a osteointegração. / Niobium has the potential to be a metal with wide applicability in engineering and in the medical field; but the medical literature regarding the behavior of this material is scarce. It is required to evaluate the biocompatibility and mineralization of the niobium (94,47% purity) if it would be used as an implant material and osteointegrate material. Therefore, it is important to understand the cellular and molecular events that occur in the material-cell interface. In this study we used laboratory techniques of Alamar Blue, Alizarin Red staining, as well as gene expression of important genes in the mineralization and maintenance of osteoblastic cells by qPCR technique. The cells in direct contact with the niobium obtained indifferent cellular activity compared to the control material. Niobium allowed affixing calcium deposits and cell adhesion on its surface, proving its osteoinductive, osteoconductive and osteogenesis properties. The qPCR analysis proved statistically by Livak method that niobium is a material with osseointegration potential. An understanding of the biocompatibility, mineralization and gene expression led us to conclusion that the niobium metal is biocompatible and with osteointegrative properties which can be indicated as an implant material that allows osteointegration.

Innerhalb dieser Arbeit sollte das Osteointegrationsvermögen von vier neuartigen calciumhaltigen Keramikbeschichtungen für knochenersetzende Implantate (FA-CZP, Ca4Ti3O10, GB14, 602020)auf Ti6Al4V Grundkörpern unter besonderer Berücksichtigung ihrer Resorbierbarkeit in vivo untersucht und bewertet werden. Als Vergleich dienten eine herkömmliche Hydroxylapatitbeschichtung und unbeschichtete, aufgeraute Ti6Al4V- Implantate. Die Probekörper wurden in die distale Femurmetaphyse bei Kaninchen implantiert. Nach Versuchszeiten von 2, 4, 6, 12 und 24 Wochen wurden die implantattragenden Knochenproben histologisch- morphologisch und quantitativ histomorphometrisch untersucht. FA-CZP (langzeitstabil) verursachte eine Mineralisierungsstörung im Interface und iste deshalb als Knochersatzmaterial nicht zu empfehlen. Ca4Ti3O10 als langzeitstabile dünne Beschichtung ermöglichte im Vergleich zu unbeschichteten Ti6Al4V- Implantaten initial eine Stimulation der Knochenneubildung und stellt -frühzeitiger als diese- direkten Knochenkontakt her. Die beiden schnell resorbierbaren Keramiken, GB14 und 602020, beweisen, dass mit einer Erhöhung der Löslichkeit eine Steigerung der osteogenen Reaktivität im orthotopen Lager verbunden ist. 602020 war stark abbaubar. Histomorphologisch war das korreliert mit einer vermehrten Osteoblasten- und Osteoidproliferation im Interface, was sekundär zu einer verzögerten Knochenreifung führte. GB14 als moderat resorbierbares Material zeigte insgesamt die besten Resultate. GB14 förderte im Vergleich zu HA die Knochenneubildung und -differenzierung. Resorbierbare Keramiken können als Beschichtungen die knöcherne Integration von Implantaten fördern. Ihre Degradation sollte dabei idealerweise mit der Knochenneubildung synchronisiert sein.

O nióbio possui potencial para ser um metal de grande aplicabilidade, tanto na engenharia como na área médica; porém a literatura médica a respeito deste material é escassa. Para que o nióbio de pureza 97,47% possa ser utilizado como material de implante e permita a osteointegração se faz necessário avaliá-lo quanto a sua biocompatibilidade e potencial de mineralização. Para tanto é importante compreender os eventos celulares e moleculares que ocorrem na interface nióbio-célula. Neste estudo foram utilizadas as técnicas laboratoriais de Alamar Blue, coloração de Alizarin Red, assim como a expressão de genes, importantes na ocorrência de mineralização e manutenção das células osteoblásticas, utilizando a técnica de qPCR. As células em contato direto com o nióbio obtiveram atividade celular indiferente em relação ao material controle. O nióbio possibilita a aposição de depósitos de cálcio e a adesão celular em sua superfície, comprovando a osteoindução, osteocondução e osteogênese. A análise do qPCR comprovou estatisticamente pelo método Livak que o nióbio é um material com potencial de osteointegração. O entendimento dos resultados obtidos nos testes de biocompatibilidade, mineralização e expressão gênica comprovaram que o metal nióbio é biocompatível e possui propriedades osteointegrativas, pode ser indicado como um material para implante e que permite a osteointegração. / Niobium has the potential to be a metal with wide applicability in engineering and in the medical field; but the medical literature regarding the behavior of this material is scarce. It is required to evaluate the biocompatibility and mineralization of the niobium (94,47% purity) if it would be used as an implant material and osteointegrate material. Therefore, it is important to understand the cellular and molecular events that occur in the material-cell interface. In this study we used laboratory techniques of Alamar Blue, Alizarin Red staining, as well as gene expression of important genes in the mineralization and maintenance of osteoblastic cells by qPCR technique. The cells in direct contact with the niobium obtained indifferent cellular activity compared to the control material. Niobium allowed affixing calcium deposits and cell adhesion on its surface, proving its osteoinductive, osteoconductive and osteogenesis properties. The qPCR analysis proved statistically by Livak method that niobium is a material with osseointegration potential. An understanding of the biocompatibility, mineralization and gene expression led us to conclusion that the niobium metal is biocompatible and with osteointegrative properties which can be indicated as an implant material that allows osteointegration.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第24479号 / 医博第4921号 / 新制||医||1062(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 安達 泰治, 教授 別所 和久, 教授 長尾 美紀 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

O vitrocerâmico formado a partir de cristais de anortita, como fase principal (CaAl2Si2O8), foi manufaturado para avaliações iniciais quanto à transformação de fase e de biocompatibilidade. Através da análise do estudo dilatométrico, verificou-se as faixas de temperaturas, onde o material sofre alterações microestruturais, através do processo de sinterização. Juntamente com essa análise, seguindo o mesmo ciclo de sinterização, através do tratamento térmico sob vácuo, com microscopia acoplada, registrou-se as imagens obtidas no exato momento em que as transformações microestruturais do material aconteceram. Para a avaliação de biocompatibilidade foi utilizado ensaios in vitro e in vivo, preconizados pela Internacional Standards Organization (ISO) 10993-5 e 10993-6, sendo utilizado (testes in vitro) a linhagem celular McCoy. Esse método, permitiu concluir a não citotoxicidade do vitrocerâmico, mesmo em altas concentrações do extrato e/ou material diretamente com as células não houve lise celular. Esses resultados obtidos viabilizaram os experimentos in vivo, que compreendeu a análise da toxicidade sistêmica a implantação do material em teste, diretamente ao tecido ósseo de cobaias (Rattus norvegicus albinus), durante 30 dias. A histologia da região do implante demonstrou caráter de biocompatibilidade in vivo do vitrocerâmico com cristais de anortita. Os resultados obtidos nesse estudo, corroboram para o direcionamento deste vitrocerâmico, em outros aspectos de avaliação, no âmbito de engenharia e sugere possível utilização do mesmo como biomaterial. / The vitroceramic formed starting from anortithe crystals as main phase (CaAl2Si2O8), it was manufactured for initial evaluations as for the phase transformation and biocompatibility. The analysis of the dilatometric study, it was verified the strips of temperatures, where the material suffers microstructures alterations, through the sinterization process. Together with that analysis, following the same sinterization cycle, through the thermal treatment under vacuum, with coupled microscopy, it registered images obtained in the exact moment in that the microstructure transformations of the material. For the biocompatibility evaluation it was used in vitro and in vivo tests, extolled by Standard International Organization (ISO) 10993-5 and 10993-6, being used (tests in vitro) the cellular lineage McCoy. This methods, allowed to conclude the non citotoxicity of the anorthite, even in high concentrations of the extract and/or material directly with the cells there was not cellular lise. Those obtained results made possible the experiments alive in, that it understood the analysis of the systemic toxicity and the implantation of the material in test, directly to the bone of animals (Rattus norvegicus albinus), for 30 days. The histological area of the implant, demonstrated character in vivo biocompatibility of the vitroceramic with anorthite crystals. The results obtained in that study, they corroborate for the direction of this vitrocerâmic, in other evaluation aspects, in the engineering extent and is suggests possible use of the same as biomaterial.

O vitrocerâmico formado a partir de cristais de anortita, como fase principal (CaAl2Si2O8), foi manufaturado para avaliações iniciais quanto à transformação de fase e de biocompatibilidade. Através da análise do estudo dilatométrico, verificou-se as faixas de temperaturas, onde o material sofre alterações microestruturais, através do processo de sinterização. Juntamente com essa análise, seguindo o mesmo ciclo de sinterização, através do tratamento térmico sob vácuo, com microscopia acoplada, registrou-se as imagens obtidas no exato momento em que as transformações microestruturais do material aconteceram. Para a avaliação de biocompatibilidade foi utilizado ensaios in vitro e in vivo, preconizados pela Internacional Standards Organization (ISO) 10993-5 e 10993-6, sendo utilizado (testes in vitro) a linhagem celular McCoy. Esse método, permitiu concluir a não citotoxicidade do vitrocerâmico, mesmo em altas concentrações do extrato e/ou material diretamente com as células não houve lise celular. Esses resultados obtidos viabilizaram os experimentos in vivo, que compreendeu a análise da toxicidade sistêmica a implantação do material em teste, diretamente ao tecido ósseo de cobaias (Rattus norvegicus albinus), durante 30 dias. A histologia da região do implante demonstrou caráter de biocompatibilidade in vivo do vitrocerâmico com cristais de anortita. Os resultados obtidos nesse estudo, corroboram para o direcionamento deste vitrocerâmico, em outros aspectos de avaliação, no âmbito de engenharia e sugere possível utilização do mesmo como biomaterial. / The vitroceramic formed starting from anortithe crystals as main phase (CaAl2Si2O8), it was manufactured for initial evaluations as for the phase transformation and biocompatibility. The analysis of the dilatometric study, it was verified the strips of temperatures, where the material suffers microstructures alterations, through the sinterization process. Together with that analysis, following the same sinterization cycle, through the thermal treatment under vacuum, with coupled microscopy, it registered images obtained in the exact moment in that the microstructure transformations of the material. For the biocompatibility evaluation it was used in vitro and in vivo tests, extolled by Standard International Organization (ISO) 10993-5 and 10993-6, being used (tests in vitro) the cellular lineage McCoy. This methods, allowed to conclude the non citotoxicity of the anorthite, even in high concentrations of the extract and/or material directly with the cells there was not cellular lise. Those obtained results made possible the experiments alive in, that it understood the analysis of the systemic toxicity and the implantation of the material in test, directly to the bone of animals (Rattus norvegicus albinus), for 30 days. The histological area of the implant, demonstrated character in vivo biocompatibility of the vitroceramic with anorthite crystals. The results obtained in that study, they corroborate for the direction of this vitrocerâmic, in other evaluation aspects, in the engineering extent and is suggests possible use of the same as biomaterial.

Innerhalb dieser Arbeit sollte das Osteointegrationsvermögen von vier neuartigen calciumhaltigen Keramikbeschichtungen für knochenersetzende Implantate (FA-CZP, Ca4Ti3O10, GB14, 602020)auf Ti6Al4V Grundkörpern unter besonderer Berücksichtigung ihrer Resorbierbarkeit in vivo untersucht und bewertet werden. Als Vergleich dienten eine herkömmliche Hydroxylapatitbeschichtung und unbeschichtete, aufgeraute Ti6Al4V- Implantate. Die Probekörper wurden in die distale Femurmetaphyse bei Kaninchen implantiert. Nach Versuchszeiten von 2, 4, 6, 12 und 24 Wochen wurden die implantattragenden Knochenproben histologisch- morphologisch und quantitativ histomorphometrisch untersucht. FA-CZP (langzeitstabil) verursachte eine Mineralisierungsstörung im Interface und iste deshalb als Knochersatzmaterial nicht zu empfehlen. Ca4Ti3O10 als langzeitstabile dünne Beschichtung ermöglichte im Vergleich zu unbeschichteten Ti6Al4V- Implantaten initial eine Stimulation der Knochenneubildung und stellt -frühzeitiger als diese- direkten Knochenkontakt her. Die beiden schnell resorbierbaren Keramiken, GB14 und 602020, beweisen, dass mit einer Erhöhung der Löslichkeit eine Steigerung der osteogenen Reaktivität im orthotopen Lager verbunden ist. 602020 war stark abbaubar. Histomorphologisch war das korreliert mit einer vermehrten Osteoblasten- und Osteoidproliferation im Interface, was sekundär zu einer verzögerten Knochenreifung führte. GB14 als moderat resorbierbares Material zeigte insgesamt die besten Resultate. GB14 förderte im Vergleich zu HA die Knochenneubildung und -differenzierung. Resorbierbare Keramiken können als Beschichtungen die knöcherne Integration von Implantaten fördern. Ihre Degradation sollte dabei idealerweise mit der Knochenneubildung synchronisiert sein.

Los aloinjertos óseos estructurales han supuesto una alternativa al tratamiento de los tumores óseos de miembros con posibilidad de cirugía de conservación del miembro. Presentamos un estudio retrospectivo observacional del manejo de los aloinjertos óseos estructurales en tumores óseos de huesos largos en nuestro hospital, durante los años 1993 a 2010, en el que obtenemos una muestra de 37 pacientes subsidiarios de esta técnica quirúrgica. Mediante la obtención de datos clínicos de la muestra aplicamos las escalas de funcionalidad de MANKIN y EVACOM HUVA con resultados excelentes, muy buenos o buenos del 84%, y con los datos radiológicos aplicamos la escala de osteointegración ISOLS con un 95,6% de resultados excelentes a los 24 meses. Estos resultados nos muestran que los aloinjertos óseos estructurales constituyen una técnica válida y reproducible en pacientes con tumores óseos destructivos de huesos largos. / Structural bone allografts have supposed an alternative in the treatment of limb bone tumors with a chance of limb-saving surgery. We present an observational retrospective study of the use of structural bone allografts in bone tumors of long bones in our hospital between January 1993 and January 2010, with a sample of 37 patients subsidiary of this surgical technique. Obtaining clinical information from our sample we apply Mankin and EVACOM HUVA functional scales with excellent, very good and good results in a 84%, and with the radiologic information we apply the ISOLS osteointegration scale, with a 95.6% of excellent results after 24 months. These results show us that structural bone allografts constitute a valid and reproducible technique in patients with destructive bone tumors of long bones.