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Previous issue date: 2009-04-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Bioactive materials have the ability to bond and to integrate with bone tissue by forming a biologically active bonelike apatite layer, which has chemical and structural properties equivalent to the mineral phase of living bone. This process is determined by chemical reactions, whose products also influence the attachment, the proliferation, the differentiation and the mineralizing capacity of bone cells. Cellular responses contribute to the bioactive behavior, which is known for being higher in glass materials. However, as low mechanical properties are also inherent characteristics of glasses, researchers from Federal University of Sao Carlos were stimulated to develop nucleation and growth thermal treatments for the obtainment of the Biosilicate®, a fully-crystallized bioactive glassceramic of the quaternary system P2O5-Na2O-CaO-SiO2. Although a high in vitro osteogenic potential of this novel glass-ceramic has been previously demonstrated, its in vivo effects have not been investigated yet. To contribute to this knowledge, two studies were developed. The first one aimed to investigate the in vivo biological performance of Biosilicate® in bone defects of rat tibias, by means of hystomorphometric and biomechanical analyses 20 days after the surgical procedure. This study revealed that the fully-crystallized Biosilicate® has good bone-forming and bone-bonding properties. Hence, the second study aimed to compare the kinetics of the bone reactions to two different granulometric distributions of this novel glass-ceramic. Although they were both efficient for bone formation, smaller-sized particles of Biosilicate® showed partial reabsortion, which was accompanied by a more pronounced osteogenic activity within the period of time studied. Since positive results were obtained, the search for scaffolds that could serve as supports for the guided bone regeneration had started. A third study preliminarily evaluated cell culture and cocultures in porous structures made of Biosilicate® and of other chemical compositions that were specifically developed for this purpose. The findings suggest that, when in adjusted conditions, the scaffolds can create favorable cellular responses for bone tissue engineering purposes. Taken togheter, these studies point to a promising potential and provide directives for the use of Biosilicate® in bone regenerative processes. / Materiais bioativos possuem a capacidade de se ligar ao tecido ósseo por meio da formação de uma interface apatítica que apresenta similaridade química e estrutural com a fase mineral dos ossos. Esse processo ocorre devido a uma série de reações químicas, cujos produtos também influenciam a adesão, a proliferação, a diferenciação e a capacidade de mineralização da matriz pelas células ósseas. As respostas celulares contribuem para o comportamento bioativo, que é conhecido por ter maiores índices em materiais vítreos. No entanto, como baixas propriedades mecânicas também são características inerentes aos vidros, pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos foram estimulados a empregarem nucleação e tratamentos térmicos especiais para o desenvolvimento do Biosilicato®, uma vitrocerâmica biotiva, totalmente cristalina, pertencente ao sistema quaternário P2O5-Na2O-CaO-SiO2. Embora um elevado potencial osteogênico in vitro tenha sido demonstrado para esta vitrocerâmica, seus efeitos in vivo ainda não são conhecidos. Para auxiliar este entendimento, foram desenvolvidos dois estudos. O primeiro teve como objetivo investigar o desempenho biológico in vivo do Biosilicato® particulado em defeitos ósseos em tíbias de ratos, por meio de análises histomorfométricas e biomecânicas 20 dias após o procedimento cirúrgico. Este estudo evidenciou que o Biosilicato® parece favorecer a formação óssea in vivo e o estabelecimento de fortes ligações com o tecido neoformado. Com isso, o objetivo do segundo estudo foi comparar a cinética das reações ósseas frente a duas diferentes distribuições granulométricas desta nova vitrocerâmica. Embora ambas tenham sido eficientes para a formação óssea, as partículas de Biosilicato® com menores diâmetros demonstraram reabsorção parcial no período estudado, que foi acompanhada de uma maior atividade osteogênica. Com os resultados positivos obtidos nestas investigações, iniciou-se uma busca para o desenvolvimento de matrizes porosas que pudessem servir de suporte para a regeneração guiada do tecido ósseo. Um terceiro estudo preliminarmente avaliou monoculturas e coculturas celulares em matrizes porosas de Biosilicato® e de outras novas composições químicas desenvolvidas especificamente para este propósito. Os achados sugerem que, quando em condições adequadas, as matrizes avaliadas podem produzir respostas celulares favoráveis ao seu emprego na engenharia do tecido ósseo. Estes estudos, de maneira conjunta, apontam para um potencial promissor e fornecem diretrizes para o emprego do Biosilicato® no favorecimento de processos regenerativos ósseos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/5107 |
| Date | 03 April 2009 |
| Creators | Granito, Renata Neves |
| Contributors | Oishi, Jorge |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Fisioterapia, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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