Ectopic mineralization of articular cartilage in the bullfrog Rana catesbeiana and its possible involvement in bone closure

Mineralization of the articular cartilage is a pathological condition associated with age and certain joint diseases in humans and other mammals. In this work, we describe a physiological process of articular cartilage mineralization in bullfrogs. Articular cartilage of the proximal and distal ends of the femur and of the proximal end of the tibia-fibula was studied in animals of different ages. Mineralization of the articular cartilage was detected in animals at 1 month post-transformation. This mineralization, which appeared before the hypertrophic cartilage showed any calcium deposition, began at a restricted site in the lateral expansion of the cartilage and then progressed to other areas of the epiphyseal cartilage. Mineralized structures were identified by von Kossa's staining and by in vivo incorporation of calcein green. Element analysis showed that calcium crystals consisted of poorly crystalline hydroxyapatite. Mineralized matrix was initially spherical structures that generally coalesced after a certain size to occupy larger areas of the cartilage. Alkaline phosphatase activity was detected at the plasma membrane of nearby chondrocytes and in extracellular matrix. Apoptosis was detected by the TUNEL (TDT-mediated dUTP-biotin nick end-labeling) reaction in some articular chondrocytes from mineralized areas. The area occupied by calcium crystals increased significantly in older animals, especially in areas under compression. Ultrastructural analyses showed clusters of needle-like crystals in the extracellular matrix around the chondrocytes and large blocks of mineralized matrix. In 4-year-old animals, some lamellar bone (containing bone marrow) occurred in the same area as articular cartilage mineralization. These results show that the articular cartilage of R. catesbeiana undergoes precocious and progressive mineralization that is apparently stimulated by compressive forces. We suggest that this mineralization is involved in the closure of bone extremities, since mineralization appears to precede the formation of a rudimentary secondary center of ossification in older animals.

Desenvolvimento de biocerâmicas porosas de hidroxiapatita para utilização como scaffolds para regeneração óssea

Biocerâmicas porosas tem aplicações biomédicas importantes como preenchimento de defeitos ósseos e scaffolds na engenharia de tecidos. A hidroxiapatita (HA, Ca10(PO4)6(OH)2) que apresenta semelhança química e estrutural com a fase mineral dos ossos e dos dentes, é biocompatível e osteocondutiva, e tem excelente afinidade química e biológica com os tecidos ósseos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver biocerâmicas porosas HA para utilização como scaffold para regeneração óssea empregando-se a técnica de réplica da esponja polimérica. A pasta biocerâmica de HA foi obtida por via úmida utilizando hidróxido de cálcio [Ca(OH)2] e ácido fosfórico (H3PO4) e impregnada em esponjas de poliuretano com diferentes densidades. Tratamento térmico a 600°C por 1h foi realizado para eliminação da esponja seguido da sinterização a 1100°C por 2 horas. Os scaffolds apresentaram a HA como fase majoritária, elevada porosidade (> 70%) e poros com tamanhos variando na ordem de macro (>100μm) e microporosidade (1-20μm), sendo estes fatores adequados para a aplicação como scaffolds para regeneração óssea.

Síntese de hidroxiapatita pelo método sol-gel utilizando precursores alternativos: nitrato de cálcio e ácido fosfórico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência dos íons K+ e Mg2+ na obtenção de apatitas biomiméticas

O crescimento da hidroxiapatita - HA, tanto no meio biológico quanto em soluções aquosas como a Synthetic Body Fluid - SBF, ocorre em meio contendo, além dos elementos Ca e P, elementos-traços essenciais tais como: Mg2+, HCO3-, K+ e Na+. Alguns destes elementos são conhecidos como inibidores do crescimento da HA, como Mg2+ e HCO3-. Neste trabalho, estudou-se a influência dos íons K+ e Mg2+ na formação de apatitas sobre substratos metálicos de Ti c.p. previamente tratados com NaOH 5M. Os efeitos destes íons no recobrimento obtidos, antes e após o tratamento térmico a 800ºC, foram analisados por microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X - EDX, difratometria de raios-X - DRX e espectroscopia no infravermelho - IV e mostraram que o efeito inibitório do Mg2+ na formação da HA se manifesta após o tratamento térmico. Diferentemente, o crescimento cristalino da HA não foi afetado pela presença do íon K+. Além disso, a formação de apatita carbonatada se deu também em soluções que não continham o íon CO3(2-) em sua composição.

Fosfatos de cálcio de interesse biológico: importância como biomateriais, propriedades e métodos de obtenção de recobrimentos

For decades the Hydroxyapatite (HA) was only bioceramic of calcium phosphate system used for bone replacement and regeneration, due to its similarity to the mineral phase of bones and teeth. Because its slow degradation, other calcium phosphate classified as biodegradable started to awaken interest, such as: amorphous calcium phosphate (ACP), octacalcium phosphate (OCP) and tricalcium phosphate (TCP). This work presents the evolution of the use of other calcium phosphates due to their better solubility than the HA, comparing their main physical-chemical and biological properties. Are also presented the main methods used to obtain bioceramic coatings on metal and polymer surfaces.

Biomateriais: deposição de hidroxiapatita sobre superfície de Ti-cp modificada por aspersão térmica

The osseointegrated titanium implants are reliable and safe alternatives to treatments for long periods of time. For surface modification, thermal aspersion of TiO2 was used. The samples with and without TiO2 were treated with NaOH and SBF in order to obtain a layer of HA. Characterization was done by SEM and FTIR. The images of HA obtained by SEM show a uniform morphology and a porous structure with spherical particles. The IR spectra show that the surface of Ticp/ TiO2 is more favorable for the HA deposit, as can be seen by the increase of the crystalline structure and the very intense and defined bands of the OH group of HA that is verified about 3571 and 630 cm-1. Thus the Ticp/ TiO2 surface presents a satisfactory nucleation of HA when compared to Ticp.

Biomimetic apatite formation on Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) using modified biomimetic solution

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Recobrimento de apatitas in vitro sobre titânio: influência do tratamento térmico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Utilização experimental de hidroxiapatita sintética em alvéolos dentários de gatos domésticos (Felis catus): estudo clínico, radiográfico e histomorfométrico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

População microbiana total e solubilizadora de fosfato em solo submetido a diferentes sistemas de cultivo

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes espécies de plantas, fontes de fósforo e calagem sobre a população microbiana total e solubilizadora de fosfato. Foram isolados fungos e bactérias capazes de solubilizar hidroxiapatita, proporcionando P solúvel. O experimento utilizado foi em blocos ao acaso com fatorial 3x3x2. E os fatores avaliados foram espécies de plantas (controle, braquiária e guandu), fertilizantes (controle, superfosfato simples e fosfato de rocha, ambos na dose de 400 kg ha-1 de P(2)0(5) ) e calagem (com e sem calcário). A população bacteriana cresceu pelo efeito da calagem, e a de fungos aumentou, independentemente da calagem, nas parcelas cultivadas com braquiária e fertilizadas com superfosfato. Foi constatado incremento de biomassa-P microbiana sobre o controle por influência da braquiária (23,9%), do superfosfato (30,9%) e da calagem (46,9%). O número de bactérias solubilizadoras foi favorecido pela calagem ou pelo plantio de guandu adubado com fosfato natural ou com braquiária sem adubação. Os fungos solubilizadores aumentaram na ausência de planta ou de adubação e na presença de guandu com fosfato natural. Finalmente, a calagem favoreceumais o crescimento dos fungos solubilizadores, em comparação com o controle, nos tratamentos fosfato natural, braquiária ou guandu.

Estudo in vivo de um sistema de liberação de drogas constituído por hidroxiapatita e cisplatina

Um sistema de liberação constituído por hidroxiapatita e cisplatina foi testado em ratos para avaliação da liberação local e sistêmica do antineoplásico cisplatina. Os animais que receberam os implantes com a droga desenvolveram efeitos colaterais ao tratamento, sendo os mais comuns: anorexia, diarréia, epistaxe e necrose cutânea no sítio de implantação; cerca de 45% deste animais morreram, indicando intoxicação. Amostras de sangue e dos tecidos hepático, renal e muscular de todos os animais pertencentes ao experimento foram submetidas à detecção das concentrações de cisplatina, revelando a cinética de liberação da droga pelo sistema proposto.

Effect of bovine bone morphogenetic proteins on radius fracture healing in rabbits

OBJETIVO: Investigar a influência de Proteínas Morfogenéticas Ósseas de origem bovina (bBMPs) ligadas a hidroxiapatita mais colágeno na consolidação de fraturas instáveis do rádio. MÉTODOS: em 15 coelhos com aproximadamente 5,5 meses de idade e peso médio de 3,5kg foi realizada uma fratura transversa na porção média da diáfise do rádio de ambos os membros. Na fratura do rádio direito foi aplicada mistura de bBMPs ligadas à hidroxiapatita (bBMP-HA) e colágeno bovino como aglutinante e na do rádio esquerdo, considerada controle, nenhum tratamento foi usado. Os coelhos (cinco por período) foram submetidos à eutanásia aos 30, 60 e 90 dias após a cirurgia para realização do processamento histológico e análise microscópica. RESULTADOS: A análise histológica descritiva revelou que a consolidação foi similar para os membros tratado e controle. Pela análise histomorfométrica, a área de novo osso foi em média 867442,16 mm², 938743.00 mm² e 779621,06 mm² para os membros controles e 841118,47 mm², 788038,76mm² e 618587,24 mm² para os membros tratados, aos 30, 60 e 90 dias, respectivamente. Desta forma, aos 60 dias de pós-operatório a área de novo osso foi 12.17% maior no membro tratado com bBMP-HA/colágeno em relação ao membro controle (p<0.05, teste de Tukey). em ambos os membros a área de novo osso aumentou durante o período experimental até a total consolidação da fratura. CONCLUSÃO: Baseado nos resultados obtidos foi possível concluir que a mistura de bBMP-HA/colágeno induziu pequena, porém significante melhora na consolidação da fratura.

In vitro evaluation of three different biomaterials as scaffolds for canine mesenchymal stem cells

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

PRISMLESS ENAMEL IN HUMAN NON-ERUPTED DECIDUOUS MOLAR TEETH: A SCANNING ELECTRON MICROSCOPIC STUDY

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Artrodese do carpo em gatos associada à hidroxiapatita

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)