PESQUISA VETERINÁRIA BRASILEIRA

Abstract in English:

Microporous bioceramics of calcium phosphate and biphasic hydroxyapatite and tricalcium phosphate beta (HA/TCP- β) in the form of microporous granules biomaterials are research subjects and stand out as bone substitutes in biomedical application. The biphasic bioceramics are biocompatible, bioactive, osteoinductive and promote osseointegration when applied in vivo or through simulated. Another aspect of such differential solubility bioceramics is associated with the capacity that these biomaterials exhibit when applied in biological environment, enabling the gradual release of calcium and phosphate ions to the biological environment they are absorbable and promote neogenesis of new bone tissue. The biphasic bioceramics of calcium phosphate also have promising applications in traumatology in the repair of injured bone and controlled release of drugs in the bone structure treatments. The performance of these biomaterials as bone substitutes and controlled release of drugs, are associated, their physical, chemical, morphological and surface. The aim of this study was to make morphological, microstructural of biomaterials by the technique of scanning electron microscopy (SEM), physics with X-ray diffraction (XRD) and Arthur method for determination of open porosity. The theoretical density of biphasic biomaterials was determined by theoretical method of biphasic concentrations. Finally, we conducted evaluation of osteogenesis and osseointegration behavior of different biomaterials of calcium phosphates in vivo tests on sheep. In vivo tests were performed on tibias of sheep up to of 03 months. The biomaterials implanted were hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate-β (β-TCP) and biphasic compositions as HA/TCP-β in rates: 80/20, 20/80, 70/30 and 30/70. Eight crossbred Texel sheep, with 12 months of age and average weight of 30 kg (±5 kg) were used, in which were produced three bone defects in the tibia, four of these defects were filled with biomaterials, and two by bone fragments (autograft), as control group. The animals were euthanized at 03 months after implantation of biomaterials. After euthanasia, the tibias were collected for evaluation using the scanning electron microscopy technique (SEM). The results show that the microporous biomaterial granules are formed by an irregular morphology with grain size between 200 μm and 500μm, another finding was microporous interconnected microstructure of biomaterials. The result showed that the open porosity of the biomaterials exhibit porosity greater than 68%. The theoretical density was relatively similar between the granulates biomaterials of calcium phosphates and suggest good capacity of osteogenesis for all biomaterials, with the biphasic absorption of the biomaterial introduced 20/80 and more rapid bone formation when compared with other biomaterials evaluated in study.

• Bioceramic characterization calcium phosphate microstructured sheep biomaterial hydroxyapatite beta-tricalcium phosphate bone formation surgery

Abstract in Portuguese:

As biocerâmicas microporosas de fosfatos de cálcio e bifásicas de hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta (HA/TCP-β) na forma de biomateriais granulados microporosos, são temas de pesquisas e se destacam como substitutos ósseos em aplicações biomédicas. As biocerâmicas bifásicas são biocompatíveis, bioativas, osteoindutoras e promovem a osteointegração, quando aplicados in vivo ou em meio simulado. Outro ponto diferencial dessas biocerâmicas está associado à capacidade de solubilidade que esses biomateriais apresentam quando aplicados em meio biológico, permitindo a liberação gradual de íons cálcio e fosfatos para o meio biológico, estes são absorvíeis e promovem a neoformação de um novo tecido ósseo. As biocerâmicas bifásicas de fosfatos de cálcio também se apresentam promissores em aplicações traumatológicas na reparação do tecido ósseo traumatizado e na liberação controlada de medicamentos, em tratamentos da estrutura óssea. O desempenho desses biomateriais como substitutos ósseos e na liberação controlada de medicamentos, estão associados, as suas características físicas, químicas, morfológicas e de superfície. O objetivo desse estudo foi realizar a caracterização morfológica, microestrutural dos biomateriais pela técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), física com difratometria de raios X (DRX) e método de Arthur para determinação da porosidade aberta. A densidade teórica dos biomateriais bifásicos foi determinada pelo método teórico das concentrações bifásicas. Por fim, se realizou avaliação do comportamento da neoformação óssea e osteointegração dos diferentes biomateriais de fosfatos de cálcio em testes in vivo em ovinos. Os testes in vivo foram realizados em tíbias de ovinos com tempo de implantação de 03 meses. Os biomateriais implantados foram hidroxiapatita (HA), fosfato tricálcico-β (TCP-β) e composições bifásicas HA/TCP-β nas proporções: 80/20, 20/80, 70/30 e 30/70. Foram utilizadas 08 ovelhas mestiças Texel, com 12 meses de idade e peso médio de 30 kg (±5 kg), nas quais foram produzidos três defeitos ósseos em cada tíbia, sendo que quatro desses defeitos foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos (autoenxerto), grupo controle. Os animais foram eutanasiados aos 03 meses após a implantação dos biomateriais. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação com o uso da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados encontrados mostram que os biomateriais granulados microporosos são formados por uma morfologia irregular com tamanho de grânulos entre 200 μm e 500μm, outra constatação foi microestrutura microporosa interconectada dos biomateriais. O resultado obtido da porosidade aberta mostrou que os biomateriais apresentam porosidade superior a 68%. A densidade teórica se apresentou semelhante entre os biomateriais granulados de fosfatos de cálcio e sugerem boa capacidade de neoformação óssea para todos os biomateriais, sendo que o bifásico 20/80 apresentou absorção do biomaterial e neoformação óssea mais rápida quando comparada com os outros biomateriais avaliados neste estudo.

• Biocerâmica fosfato de cálcio microestruturada ovinos biomaterial hidroxiapatita fosfato tricálcico-β neoformação óssea cirurgia

Abstract in English:

ABSTRACT.- Costa B.D., Moraes A.N., Camargo N.H., Oleskovicz N., Gava A., Dallabrida A.L., Regalin D. & Lima M.P.A. 2015. [Bone formation and osteointegration of micro and nanostructured biomaterial in sheep.] Neoformação óssea e osteointegração de biomateriais micro e nanoestruturados em ovinos. Pesquisa Veterinária Brasileira 35(2):177-187. Departamento de Medicina Veterinária, Centro de Ciências Agroveterinárias, Universidade do Estado de Santa Catarina, Av. Luis de Camões 2090, Conta Dinheiro, Lages, SC 88520-000, Brazil. E-mail: bruna_ditzel@yahoo.com.br Bone replacement is often required in veterinary clinics and hospitals routine, even because fractures, bone tumors or any orthopedic disease that entail in bone loss. In this sense, biomaterials capable of promoting this substitution, avoiding the use of bone grafts or transplants have been searched. The aim of this study was evaluated the osteoregenerative capacity of biomaterials in different compositions, implanted in sheep’s tibia. Eight female, mongrel sheeps, 12 months old, weighting 28,5±7,4kg were obtained for this study. Three bone defects, 6mm each, in both tibias, a total of six bone defects, were produced, being four of them treated with four different types of biomaterials and two with autogenous bone grafts, as a control group. The biomaterials implanted were: hydroxyapatite (HA), beta-tricalcium phosphate (TCP-β), hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate 60:40 (HA/TCP-β 60:40) and the nanocomposite hydroxyapatite and alumina (HA/Al2O3 5%). The animals were allocated in two groups: Group 60 (n=04), in which the animals were euthanized sixty days after the implantation of the biomaterials and Group 90 (n=04), in which the animals were euthanized ninety days after the procedure. Were performed radiograph images on the preoperative period, immediate postoperative and at 30, 60 and 90 days of postoperative period, to excluded any previously disease or postoperative complications that could compromise this research. After euthanasia, the tibias were collected for macro and microscopic evaluation, which was accessed by scanning electron microscopy (SEM) and optic microscopy. The results suggest that HA, TCP-β and HA/TCP-β present a great osteoregenerative capacity. The last one seems to be better for a long-term outcome, due its best control in the solubilization and releasing of calcium and phosphates ions through the biological environment during bone formation. The nanocomposite HA/Al2O3 5% didn’t show a good response on this study, and we suggest new researches to better evaluate the potential and applicability of this new biomaterial. We concluded that HA, TCP-β and HA/TCP-β 60:40 presented excellent capacity of bone repair, and could be used as bone substituts; the association HA/TCP-β (60:40) is superior due his intermediary velocity of absortion comparing to HA and TCP-β isolated, providing adequate supporting to the neoformed tissue; the HA/Al2O3 5% showed incompatibility, causing rejection reaction by the host and insignificant formation of bone tissue, suggesting further research on this material.

• Osteointegration bone formation osteointegração neoformação óssea

Abstract in Portuguese:

RESUMO.- Costa B.D., Moraes A.N., Camargo N.H., Oleskovicz N., Gava A., Dallabrida A.L., Regalin D. & Lima M.P.A. 2015. [Bone formation and osteointegration of micro and nanostructured biomaterial in sheep.] Neoformação óssea e osteointegração de biomateriais micro e nanoestruturados em ovinos. Pesquisa Veterinária Brasileira 35(2):177-187. Departamento de Medicina Veterinária, Centro de Ciências Agroveterinárias, Universidade do Estado de Santa Catarina, Av. Luis de Camões 2090, Conta Dinheiro, Lages, SC 88520-000, Brazil. E-mail: bruna_ditzel@yahoo.com.br A substituição de parte do tecido ósseo se faz necessária muitas vezes na rotina cirúrgica, seja em função de fraturas, neoplasias ósseas ou enfermidades ortopédicas que acarretem em perda óssea. Neste sentido, têm se buscado biomateriais capazes de promover esta substituição, evitando o uso de enxertos ou transplantes ósseos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteoregenerativa de biomateriais em diferentes composições, em tíbias de ovinos. Foram utilizadas oito ovelhas mestiças texel, com 12 meses de idade e peso médio de 28,5±7,4kg. Após adequada preparação anestésica e cirúrgica, foram produzidos três defeitos ósseos na diáfise das tíbias em sua face medial, totalizando seis defeitos de 6mm cada, sendo que quatro foram preenchidos por biomateriais, e dois por fragmentos ósseos retirados do próprio animal (autocontrole). Os materiais implantados foram: hidroxiapatita (HA), tricálcio fosfato-β (TCP-β), hidroxiapatita/tricálcio fosfato-b 60/40 (HA/TCP-b 60/40) e o nanocompósito hidroxiapatita/alumina a 5% (HA/Al2O3 a 5%). Os animais foram alocados em dois grupos: Grupo 60 (n=04), em que os animais foram eutanasiados após 60 dias da colocação dos implantes e Grupo 90 (n=04), em que a eutanásia ocorreu 90 dias após a colocação dos implantes. Foram realizadas radiografias nos períodos pré-operatório, imediatamente após o procedimento e aos 30, 60 e 90 dias de pós-operatório, a fim de excluir qualquer alteração prévia ou complicação pós-operatória, capaz de comprometer o estudo. Após a eutanásia, foram coletadas as tíbias para avaliação macro e microscópica, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica. Os resultados encontrados mostraram uma boa capacidade de neoformação óssea e uma lenta absorção da HA. O TCP-β foi rapidamente absorvido e apresentou boa capacidade osteoindutiva e osteocondutiva, sendo observada neoformação óssea no interior dos grânulos deste biomaterial. O composto bifásico HA/TCP-β (60/40) apresentou o melhor resultado a longo prazo, devido ao melhor controle na solubilização e liberação dos íons cálcio e fosfatos para o meio biológico durante o processo de neoformação óssea. O biomaterial nanocompósito HA/Al2O3 a 5% não apresentou resultados promissores neste estudo, e sugerem-se novas pesquisas a fim de investigar melhor o potencial e aplicabilidade deste novo biomaterial. Conclui-se que a hidroxiapatita, o tricálcio fosfato-β e a associação HA/TCP-β (60/40) apresentam excelente capacidade de reparação óssea, podendo ser utilizados como substitutos ósseos; a associação HA/TCP-β (60/40) é o melhor dentre os biomateriais estudados, pois apresenta velocidade de absorção intermediária em relação à HA e ao TCP-β isolados, fornecendo ainda uma sustentação adequada ao tecido neoformado; o biomaterial HA/Al2O3 5% se mostrou incompatível, provocando reação de rejeição por parte do hospedeiro e com insignificante formação de tecido ósseo, sugerindo novas pesquisas acerca deste material.