Efeitos da intrusão ortodôntica na reparação de lesões de furca grau III em cães, e da presença de TNFα e/ou IL-β 1 na mecanoresposta de células ósseas in vitro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Compósitos CNTs/biocerâmico para a estimulação elétrica óssea in situ

The present thesis aims to develop a biocompatible and electroconductor bone graft containing carbon nanotubes (CNTs) that allows the in situ regeneration of bone cells by applying pulsed external electrical stimuli. The CNTs were produced by chemical vapor deposition (CVD) by a semi-continuous method with a yield of ~500 mg/day. The deposition parameters were optimised to obtain high pure CNTs ~99.96% with controlled morphologies, fundamental requisites for the biomedical application under study. The chemical functionalisation of CNTs was also optimised to maximise their processability and biocompatibility. The CNTs were functionalised by the Diels-Alder cycloaddition of 1,3-butadiene. The biological behaviour of the functionalised CNTs was evaluated in vitro with the osteoblastic cells line MG63 and in vivo, by subcutaneous implantation in rats. The materials did not induce an expressed inflammatory response, but the functionalised CNTs showed a superior in vitro and in vivo biocompatibility than the non-functionalised ones. Composites of ceramic matrix, of bioglass (Glass) and hydroxyapatite (HA), reinforced with carbon nanotubes (CNT/Glass/HA) were processed by a wet approach. The incorporation of just 4.4 vol% of CNTs allowed the increase of 10 orders of magnitude of the electrical conductivity of the matrix. In vitro studies with MG63 cells show that the CNT/Glass/HA composites guarantee the adhesion and proliferation of bone cells, and stimulate their phenotype expression, namely the alkaline phosphate (ALP). The interactions between the composite materials and the culture medium (α-MEM), under an applied electrical external field, were studied by scanning vibrating electrode technique. An increase of the culture medium electrical conductivity and the electrical field confinement in the presence of the conductive samples submerged in the medium was demonstrated. The in vitro electrical stimulation of MG63 cells on the conductive composites promotes the increase of the cell metabolic activity and DNA content by 130% and 60%, relatively to the non-stimulated condition, after only 3 days of daily stimulation of 15 μA for 15 min. Moreover, the osteoblastic gene expression for Runx2, osteocalcin (OC) and ALP was enhanced by 80%, 50% and 25%, after 5 days of stimulation. Instead, for dielectric materials, the stimulus delivering was less efficient, giving an equal or lower cellular response than the non-stimulated condition. The proposed electroconductive bone grafts offer exciting possibilities in bone regeneration strategies by delivering in situ electrical stimulus to cells and consequent control of the new bone tissue formation rate. It is expected that conductive smart biomaterials might turn the selective bone electrotherapy of clinical relevance by decreasing the postoperative healing times.

Effects of antihypertensive drugs in the differentiation and activation of human bone cells

O osso é um tecido metabolicamente ativo e a sua remodelação é importante para regular e manter a massa óssea. Esse processo envolve a reabsorção do material ósseo por ação dos osteoclastos e a síntese de novo material ósseo mediado pelos osteoblastos. Vários estudos têm sugerido que a pressão arterial elevada está associada a alterações no metabolismo do cálcio, o que leva ao aumento da perda de cálcio e da remoção de cálcio do osso. Embora as alterações no metabolismo ósseo sejam um efeito adverso associado a alguns fármacos antihipertensores, o conhecimento em relação a este efeito terapêutico ligado com os bloqueadores de canais de cálcio é ainda muito escasso. Uma vez que os possíveis efeitos no osso podem ser atribuídos à ação antihipertensiva dessas moléculas, ou através de um efeito direto nas atividades metabólicas ósseas, torna-se necessário esclarecer este assunto. Devido ao facto de que as alterações no metabolismo ósseo são um efeito adverso associado a alguns fármacos antihipertensores, o objetivo deste trabalho é avaliar o efeito que os bloqueadores dos canais de cálcio exercem sobre as células ósseas humanas, nomeadamente osteoclastos, osteoblastos e co-culturas de ambos os tipos celulares. Verificou-se que os efeitos dos fármacos antihipertensores variaram consoante o fármaco testado e o sistema de cultura usado. Alguns fármacos revelaram a capacidade de estimular a osteoclastogénese e a osteoblastogénese em concentrações baixas. Independentemente da identidade do fármaco, concentrações elevadas revelaram ser prejudiciais para a resposta das células ósseas. Os mecanismos intracelulares através dos quais os efeitos foram exercidos foram igualmente afetados de forma diferencial pelos diferentes fármacos. Em resumo, este trabalho demonstrou que os bloqueadores dos canais de cálcio utilizados possuem a capacidade de afetar direta- e indiretamente a resposta de células ósseas humanas, cultivadas isoladamente ou co-cultivadas. Este tipo de informação é crucial para compreender e prevenir os potenciais efeitos destes fármacos no tecido ósseo, e também para adequar e eventualmente melhorar a terapêutica antihipertensora de cada paciente.

Characterization of the effects of antiepileptic drugs on bone metabolism: in vitro studies with human osteoblastic and osteoclastic cells

Bone is constantly being molded and shaped by the action of osteoclasts and osteoblasts. A proper equilibrium between both cell types metabolic activities is required to ensure an adequate skeletal tissue structure, and it involves resorption of old bone and formation of new bone tissue. It is reported that treatment with antiepileptic drugs (AEDs) can elicit alterations in skeletal structure, in particular in bone mineral density. Nevertheless, the knowledge regarding the effects of AEDs on bone cells are still scarce. In this context, the aim of this study was to investigate the effects of five different AEDs on human osteoclastic, osteoblastic and co-cultured cells. Osteoclastic cell cultures were established from precursor cells isolated from human peripheral blood and were characterized for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity, number of TRAP+ multinucleated cells, presence of cells with actin rings and expressing vitronectin and calcitonin receptors and apoptosis rate. Also, the involvement of several signaling pathways on the cellular response was addressed. Osteoblastic cell cultures were obtained from femur heads of patients (25-45 years old) undergoing orthopaedic surgery procedures and were then studied for cellular proliferation/viability, ALP activity, histochemical staining of ALP and apoptosis rate. Also the expression of osteoblast-related genes and the involvement of some osteoblastogenesis-related signalling pathways on cellular response were addressed. For co-cultured cells, osteoblastic cells were firstly seeded and cultured. After that, PBMC were added to the osteoblastic cells and co-cultures were evaluated using the same osteoclast and osteoblast parameters mentioned above for the corresponding isolated cell. Cell-cultures were maintained in the absence (control) or in the presence of different AEDs (carbamazepine, gabapentin, lamotrigine, topiramate and valproic acid). All the tested drugs were able to affect osteoclastic and osteoblastic cells development, although with different profiles on their osteoclastogenic and osteoblastogenic modulation properties. Globally, the tendency was to inhibit the process. Furthermore, the signaling pathways involved in the process also seemed to be differently affected by the AEDs, suggesting that the different drugs may affect osteoclastogenesis and/or osteoblastogenesis through different mechanisms. In conclusion, the present study showed that the different AEDs had the ability to directly and indirectly modulate bone cells differentiation, shedding new light towards a better understanding of how these drugs can affect bone tissue.

Influência do treinamento resistido e do raloxifeno no metabolismo ósseo de ratas Wistar

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

Efeito da deficiência de magnésio na dieta sobre a densidade e o metabolismo ósseo ao redor de implantes com osseointegração estabelecida: estudos em ratos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e caracterização de compósitos poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno)/titanato de bário para uso em regeneração tecidual guiada

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito da deficiência de magnésio sobre o metabolismo do tecido ósseo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito da aPDT na osseointegração de implantes em alvéolos contaminados

Objective: The aim of this study is to evaluate by histometric and immunohistochemistry analysis the effects of antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) in alveolar prior to placement of mini-implants in animals with or without induced periodontal disease. Material and method: Thirty-two rats were used. Periodontal disease (PD) was induced by ligature in the lower left first molar. After 7 days of PD evolution, it was performed removal of the ligature and extraction of the left lower first molars in all animals. Thus, animals were divided into 2 groups (n=16) according to the treatments in the dental alveolus before immediate implant installation: MD (control) : mechanical debridement (MD), irrigation with 1 ml of saline solution followed by implant installation; aPDT- MD, irrigation with 1 ml of Toluidine Blue-O and low intensity laser (LLLT) and implant installation. Eight animals from each group were euthanized at 15 and 30 days after the installation of mini-implants. Specimens were processed for histologic, immunohistochemical and histometric analysis. The histometric data were processed for statistical analysis (Kruskall-Wallis and Dunn test; p <0.05). Result: In treatment analysis, results indicated that there was a greater BIC in implants installed in uncontaminated alveolus treated with a PDT ( p<0,05) and greater imuno-reactivity to OPG in bone issue treated with aPDT. Conclusion: The aPDT proved to be effective in bone loss control in no contaminated area and it has increased the bone loss and metabolic activity in alveolus irradiated prior to implant installation.

Aspectos biológico-celulares da osseointegração baseados nas superfícies de implantes

Osseointegration involves a cascade of biological events, which can be accelerated by modifying the micro and/or nanometric topography of dental implant surfaces. Considering that different treatment types modify the titanium surface giving it a more pronounced rough topography, and physicochemical changes that appear to positively influence the osseointegration process, a literature review was made on the main types of surface treatments and their influence on the biological and cellular aspects of osseointegration, with publications dating from 1969 until the present moment. Although the precise role of the implant surface on the osseointegration of dental implants is not completely clear, the specific effects of implant surface on bone regeneration, initial kinetics, and evolution of mechanical properties have shown to be quite promising. Thus, based on dental implant surface modifications, osseointegration can be defined as a process by which rigid asymptomatic fixation of an alloplastic material can be achieved and kept in close contact with bone tissue, being resistant to early and late functional loads. This process can be modulated by an appropriate treatment of the alloplastic material surface.

Modelo numérico mecanobiológico para a obtenção da matriz de rigidez estrutural e da densidade mineral na remodelagem óssea

Neste trabalho é proposto um modelo mecanobiológico de remodelagem óssea para a estimativa de variações, provocadas por perturbações mecânicas ou biológicas, na matriz de rigidez estrutural da escala macroscópica e na densidade mineral em uma região do osso. Na cooperação entre as áreas da saúde e da engenharia, como nos estudos estruturais de biomecânica no sistema esquelético, as propriedades mecânicas dos materiais devem ser conhecidas, entretanto os ossos possuem uma constituição material altamente complexa, dinâmica e variante entre indivíduos. Sua dinâmica decorre dos ciclos de absorção e deposição de matriz óssea na remodelagem óssea, a qual ocorre para manter a integridade estrutural do esqueleto e adaptá-lo aos estímulos do ambiente, sejam eles biológicos, químicos ou mecânicos. Como a remodelagem óssea pode provocar alterações no material do osso, espera-se que suas propriedades mecânicas também sejam alteradas. Na literatura científica há modelos matemáticos que preveem a variação da matriz de rigidez estrutural a partir do estímulo mecânico, porém somente os modelos mais recentes incluíram explicitamente processos biológicos e químicos da remodelagem óssea. A densidade mineral óssea é um importante parâmetro utilizado no diagnóstico de doenças ósseas na área médica. Desse modo, para a obtenção da variação da rigidez estrutural e da densidade mineral óssea, propõe-se um modelo numérico mecanobiológico composto por cinco submodelos: da dinâmica da população de células ósseas, da resposta das células ao estímulo mecânico, da porosidade óssea, da densidade mineral óssea e, baseado na Lei de Voigt para materiais compósitos, da rigidez estrutural. Os valores das constantes das equações dos submodelos foram obtidos de literatura. Para a solução das equações do modelo, propõe-se uma implementação numérica e computacional escrita em linguagem C. O método de Runge-Kutta-Dorman-Prince, cuja vantagem consiste no uso de um passo de solução variável, é utilizado no modelo para controlar o erro numérico do resultado do sistema de equações diferenciais. Foi realizada uma avaliação comparativa entre os resultados obtidos com o modelo proposto e os da literatura dos modelos de remodelagem óssea recentes. Conclui-se que o modelo e a implementação propostos são capazes de obter variações da matriz de rigidez estrutural macroscópica e da densidade mineral óssea decorrentes da perturbação nos parâmetros mecânicos ou biológicos do processo de remodelagem óssea.

Caracterização de osteoblastos diferenciados de células-tronco mesenquimais da medula óssea de ratos espontâneamente hipertensos (SHR)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Regeneração óssea com células estaminais da polpa dentária

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Aspectos antropológicos de las terapias con células madre

Resumen: Las células madre tienen dos características naturales únicas, que son su capacidad de división celular indefinida, y de regeneración y reparación de tejidos. Esto genera un gran interés en las áreas de investigación y tratamiento de enfermedades que aún no tienen cura y son motivadoras de una importante fuente de esperanza para los pacientes. Surge, entonces, el dilema ético de definir cuáles serán los recursos para obtenerlas, procesarlas y determinar la seguridad y eficacia de su uso en la aplicación clínica. Un enfoque personalista ontológico considerará la protección de todos los participantes en los procesos de investigación: los donantes de células, los participantes de la investigación y los pacientes que serán beneficiarios de estos tratamientos, de manera de proteger a todos los involucrados sin exponer a riesgos a unos para salvar a otros.

Células estaminales embrionarias y el verdadero progreso

Declaración pública del Instituto de Bioética. Facultad de Ciencias Médicas. Pontificia Universidad Católica Argentina. Ciudad de Buenos Aires, martes 10 de marzo de 2009.