The objective of this thesis was to investigate the role of hydroxyapatite and silicate-substituted hydroxyapatite synthetic bone graft substitute (SBG) material properties in modulating the processes of protein adsorption and desorption, and their combined role in the subsequent regulation of cell attachment, proliferation and differentiation on the surfaces of these materials in vitro. As a result of their purported role in promoting osteogenic behaviour in vivo the materials parameters selected for investigation were chemistry (stoichiometric hydroxyapatite (HA) versus 0.8wt% silicate-substituted hydroxyapatite (SA)) and strut porosity (20% versus 30% strut porosity). Cell attachment and response to different SBG was assessed to samples in the ‘as received’ condition as well as after a series of sequentially varied pre-treatments with solutions of phosphate buffered saline or cell culture media either unsupplemented or in combination with mixed serum proteins and/or Fibronectin (Fn). This enabled investigation of the effect of sample chemistry and strut porosity on mixed serum protein interactions and Fn adsorption under both competitive and non-competitive conditions, and the study of subsequent regulation of cell attachment and response as a consequence of pre-treatment. Results showed that serum protein interactions were key to modulation of cell response to chemistry, and there was evidence that for Fn this may be related to conformational changes in the adsorbed protein rather than its level of enrichment in the protein interlayer. In terms of the materials properties investigated strut porosity was found to be the most dominant factor in the regulation of cell response, where SBG with 30% strut porosity promoted human mesenchymal stem cell (hMSC) osteoblastic differentiation. Moreover hMSC response to SBG with 30% strut porosity seemed to be less sensitive to pre-treatment. In conclusion, the results of these experiments indicate that strut porosity more directly influences the cellular response to HA and SA BGS than chemistry in vitro. Moreover, the role that Fn and other serum proteins have in regulating this response is dependent on the physiological environment and BGS chemistry.

Recentes estudos em animais tem demonstrado pronunciada reabsorção da tábua óssea vestibular, após a colocação de implantes imediatos. A realização de cirurgias sem retalho para a colocação de implantes imediatos, e a utilização de enxertos ósseos nos gaps, representam alternativas viáveis para minimizar a reabsorção da tábua óssea vestibular e, dessa forma, otimizar a osseointegração. O presente trabalho se propôs a investigar a remodelação da tábua óssea vestibular, associada ou não ao enxerto ósseo sintético no gap entre a superfície do implante e a tábua vestibular, em cirurgias sem retalho. Neste contexto, implantes posicionados ao nível da tábua óssea vestibular, e 2.0 mm subcrestal foram comparados. Metodologicamente, os pré-molares mandibulares bilaterais de 8 cães foram extraídos sem retalho, 4 implantes foram instalados nos alvéolos de cada lado, e posicionados 2.0 mm da tábua óssea vestibular originando o gap. Os seguintes grupos foram testados: implantes equicrestal associado com o enxerto ósseo sintético (grupo teste equicrestal-GTEC), implantes equicrestal com coágulo sanguíneo (grupo controle-GCEC), implantes 2.0 mm subcrestal associado com o enxerto ósseo sintético (grupo teste subcrestal-GTSC) e implantes 2.0 mm subcrestal com coágulo sanguíneo (grupo controle-GCSC). Uma semana após as cirurgias, próteses metálicas foram instaladas. Marcadores ósseos foram administrados 1, 2, 4 e 12 semanas após as cirurgias para a análise da fluorescência. Doze semanas após a colocação dos implantes os animais foram sacrificados. Para a análise radiográfica, cortes vestíbulo-linguais foram realizados nos blocos com os implantes individualizados, e imagens digitais radiográficas foram obtidas. Para a análise histomorfométrica, lâminas foram preparadas através dos blocos seccionados. A análise radiográfica revelou que o grupo teste subcrestal apresentou maior perda da tábua óssea vestibular com diferença estatisticamente significante quando comparado com os grupos equicrestais (p<0,05). Não foi observada diferença significativa entre os grupos em relação à distância linear, e a presença ou ausência de neoformação tecidual no gap residual. A avaliação histomorfométrica demonstrou resultados significativos para o grupo teste equicrestal, sem perda da tábua óssea vestibular. Em relação aos outros parâmetros, o grupo controle subcrestal apresentou melhores resultados. A nova formação de tecido ósseo foi determinada pela quantificação da fluorescência dos marcadores em áreas adjacentes e distantes às superfícies dos implantes. As áreas adjacentes mostraram diferentes resultados entre os grupos, e pequeno um decréscimo na 12a semana, exceto para o grupo controle subcrestal, que apresentou um aumento. As áreas distantes mostraram um aumento contínuo na formação óssea. Os implantes equicrestais apresentaram insignificativa perda da tábua óssea vestibular. No entanto, os implantes subcrestais mostraram maior perda da tábua óssea vestibular, mesmo com a presença do enxerto ósseo. No entanto, a tábua vestibular manteve-se sempre coronal ao ombro do implante. Ambos os grupos equicrestais e subcrestais testes e controles foram beneficiados nas fases iniciais do processo de formação óssea como evidenciado pela análise de fluorescência. / Recent studies in animals have shown pronounced resorption of the buccal bone plate after immediate implantation. The use of flapless surgical procedures prior to the installation of immediate implants, as well as the use of synthetic bone graft in the gaps represent viable alternatives to minimize buccal bone resorption and to favor osseointegration. The aim of this study was to evaluate the healing of the buccal bone plate following immediate implantation using the flapless approach, and compare this process with sites in which a synthetic bone graft was or was not inserted into the gap between the implant and the buccal bone plate. Lower bicuspids from 8 dogs were bilaterally extracted without the use of flaps and 4 implants were installed in the alveoli in each side of the mandible and were positioned 2.0 mm from the buccal bone plate (gap). Four groups were devised: 2.0 mm subcrestal implants (3.3 x 8 mm) using bone grafts (SCTG), 2.0 mm subcrestal implants without bone grafts (SCCG), equicrestal implants (3.3 x 10 mm) with bone grafts (ECTG) and equicrestal implants without bone grafts (ECCG). One week following the surgical procedures, metallic prostheses were installed and within 12 weeks the dogs were sacrificed. The blocks containing the individual implants were turned sideways and radiographic imaging was obtained to analyze the remodeling of the buccal bone plate. In the analysis of the resulting distance between the implant shoulder and the bone crest (IS-BC), statistically significant differences were found in the SBTG when compared to the ECTG (p=0.02) and ECCG (p=0.03). For meanvalue comparison of the resulting linear distance between the implant surface and the buccal plate (GAP-L) no statistically significant difference was found between all the groups (p>0.05). The same result was observed in the parameter for presence or absence of tissue formation between the implant surface and buccal plate (GAPA). Equicrestally placed implants, in this methodology, presented little or no loss of the buccal bone. The subcrestally positioned implants presented loss of buccal bone, even though synthetic bone graft was used. The buccal bone, however, was always coronal to the implant shoulder.

Recentes estudos em animais tem demonstrado pronunciada reabsorção da tábua óssea vestibular, após a colocação de implantes imediatos. A realização de cirurgias sem retalho para a colocação de implantes imediatos, e a utilização de enxertos ósseos nos gaps, representam alternativas viáveis para minimizar a reabsorção da tábua óssea vestibular e, dessa forma, otimizar a osseointegração. O presente trabalho se propôs a investigar a remodelação da tábua óssea vestibular, associada ou não ao enxerto ósseo sintético no gap entre a superfície do implante e a tábua vestibular, em cirurgias sem retalho. Neste contexto, implantes posicionados ao nível da tábua óssea vestibular, e 2.0 mm subcrestal foram comparados. Metodologicamente, os pré-molares mandibulares bilaterais de 8 cães foram extraídos sem retalho, 4 implantes foram instalados nos alvéolos de cada lado, e posicionados 2.0 mm da tábua óssea vestibular originando o gap. Os seguintes grupos foram testados: implantes equicrestal associado com o enxerto ósseo sintético (grupo teste equicrestal-GTEC), implantes equicrestal com coágulo sanguíneo (grupo controle-GCEC), implantes 2.0 mm subcrestal associado com o enxerto ósseo sintético (grupo teste subcrestal-GTSC) e implantes 2.0 mm subcrestal com coágulo sanguíneo (grupo controle-GCSC). Uma semana após as cirurgias, próteses metálicas foram instaladas. Marcadores ósseos foram administrados 1, 2, 4 e 12 semanas após as cirurgias para a análise da fluorescência. Doze semanas após a colocação dos implantes os animais foram sacrificados. Para a análise radiográfica, cortes vestíbulo-linguais foram realizados nos blocos com os implantes individualizados, e imagens digitais radiográficas foram obtidas. Para a análise histomorfométrica, lâminas foram preparadas através dos blocos seccionados. A análise radiográfica revelou que o grupo teste subcrestal apresentou maior perda da tábua óssea vestibular com diferença estatisticamente significante quando comparado com os grupos equicrestais (p<0,05). Não foi observada diferença significativa entre os grupos em relação à distância linear, e a presença ou ausência de neoformação tecidual no gap residual. A avaliação histomorfométrica demonstrou resultados significativos para o grupo teste equicrestal, sem perda da tábua óssea vestibular. Em relação aos outros parâmetros, o grupo controle subcrestal apresentou melhores resultados. A nova formação de tecido ósseo foi determinada pela quantificação da fluorescência dos marcadores em áreas adjacentes e distantes às superfícies dos implantes. As áreas adjacentes mostraram diferentes resultados entre os grupos, e pequeno um decréscimo na 12a semana, exceto para o grupo controle subcrestal, que apresentou um aumento. As áreas distantes mostraram um aumento contínuo na formação óssea. Os implantes equicrestais apresentaram insignificativa perda da tábua óssea vestibular. No entanto, os implantes subcrestais mostraram maior perda da tábua óssea vestibular, mesmo com a presença do enxerto ósseo. No entanto, a tábua vestibular manteve-se sempre coronal ao ombro do implante. Ambos os grupos equicrestais e subcrestais testes e controles foram beneficiados nas fases iniciais do processo de formação óssea como evidenciado pela análise de fluorescência. / Recent studies in animals have shown pronounced resorption of the buccal bone plate after immediate implantation. The use of flapless surgical procedures prior to the installation of immediate implants, as well as the use of synthetic bone graft in the gaps represent viable alternatives to minimize buccal bone resorption and to favor osseointegration. The aim of this study was to evaluate the healing of the buccal bone plate following immediate implantation using the flapless approach, and compare this process with sites in which a synthetic bone graft was or was not inserted into the gap between the implant and the buccal bone plate. Lower bicuspids from 8 dogs were bilaterally extracted without the use of flaps and 4 implants were installed in the alveoli in each side of the mandible and were positioned 2.0 mm from the buccal bone plate (gap). Four groups were devised: 2.0 mm subcrestal implants (3.3 x 8 mm) using bone grafts (SCTG), 2.0 mm subcrestal implants without bone grafts (SCCG), equicrestal implants (3.3 x 10 mm) with bone grafts (ECTG) and equicrestal implants without bone grafts (ECCG). One week following the surgical procedures, metallic prostheses were installed and within 12 weeks the dogs were sacrificed. The blocks containing the individual implants were turned sideways and radiographic imaging was obtained to analyze the remodeling of the buccal bone plate. In the analysis of the resulting distance between the implant shoulder and the bone crest (IS-BC), statistically significant differences were found in the SBTG when compared to the ECTG (p=0.02) and ECCG (p=0.03). For meanvalue comparison of the resulting linear distance between the implant surface and the buccal plate (GAP-L) no statistically significant difference was found between all the groups (p>0.05). The same result was observed in the parameter for presence or absence of tissue formation between the implant surface and buccal plate (GAPA). Equicrestally placed implants, in this methodology, presented little or no loss of the buccal bone. The subcrestally positioned implants presented loss of buccal bone, even though synthetic bone graft was used. The buccal bone, however, was always coronal to the implant shoulder.