Comparison of the capacity of enamel matrix derivative gel and enamel matrix derivative in liquid formulation to adsorb to bone grafting materials.

BACKGROUND The use of an enamel matrix derivative (EMD) has been shown to enhance periodontal regeneration (e.g., formation of root cementum, periodontal ligament, and alveolar bone). However, in certain clinical situations, the use of EMD alone may not be sufficient to prevent flap collapse or provide sufficient stability of the blood clot. Data from clinical and preclinical studies have demonstrated controversial results after application of EMD combined with different types of bone grafting materials in periodontal regenerative procedures. The aim of the present study is to investigate the adsorption properties of enamel matrix proteins to bone grafts after surface coating with either EMD (as a liquid formulation) or EMD (as a gel formulation). METHODS Three different types of grafting materials, including a natural bone mineral (NBM), demineralized freeze-dried bone allograft (DFDBA), or a calcium phosphate (CaP), were coated with either EMD liquid or EMD gel. Samples were analyzed by scanning electron microscopy or transmission electron microscopy (TEM) using an immunostaining assay with gold-conjugated anti-EMD antibody. Total protein adsorption to bone grafting material was quantified using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kit for amelogenin. RESULTS The adsorption of amelogenin to the surface of grafting material varied substantially based on the carrier system used. EMD gel adsorbed less protein to the surface of grafting particles, which easily dissociated from the graft surface after phosphate-buffered saline rinsing. Analyses by TEM revealed that adsorption of amelogenin proteins were significantly farther from the grafting material surface, likely a result of the thick polyglycolic acid gel carrier. ELISA protein quantification assay demonstrated that the combination of EMD liquid + NBM and EMD liquid + DFDBA adsorbed higher amounts of amelogenin than all other treatment modalities. Furthermore, amelogenin proteins delivered by EMD liquid were able to penetrate the porous surface structure of NBM and DFDBA and adsorb to the interior of bone grafting particles. Grafting materials coated with EMD gel adsorbed more frequently to the exterior of grafting particles with little interior penetration. CONCLUSIONS The present study demonstrates a large variability of adsorbed amelogenin to the surface of bone grafting materials when enamel matrix proteins were delivered in either a liquid formulation or gel carrier. Furthermore, differences in amelogenin adsorption were observed among NBM, DFDBA, and biphasic CaP particles. Thus, the potential for a liquid carrier system for EMD, used to coat EMD, may be advantageous for better surface coating.

In vivo degradation of magnesium plate/screw osteosynthesis implant systems: Soft and hard tissue response in a calvarial model in miniature pigs.

Biodegradable magnesium plate/screw osteosynthesis systems were implanted on the frontal bone of adult miniature pigs. The chosen implant geometries were based on existing titanium systems used for the treatment of facial fractures. The aim of this study was to evaluate the in vivo degradation and tissue response of the magnesium alloy WE43 with and without a plasma electrolytic surface coating. Of 14 animals, 6 received magnesium implants with surface modification (coated), 6 without surface modification (uncoated), and 2 titanium implants. Radiological examination of the skull was performed at 1, 4, and 8 weeks post-implantation. After euthanasia at 12 and 24 weeks, X-ray, computed tomography, and microfocus computed tomography analyses and histological and histomorphological examinations of the bone/implant blocks were performed. The results showed a good tolerance of the plate/screw system without wound healing disturbance. In the radiological examination, gas pocket formation was found mainly around the uncoated plates 4 weeks after surgery. The micro-CT and histological analyses showed significantly lower corrosion rates and increased bone density and bone implant contact area around the coated screws compared to the uncoated screws at both endpoints. This study shows promising results for the further development of coated magnesium implants for the osteosynthesis of the facial skeleton.

Comparison of two protocols of periosteal distraction osteogenesis in a rabbit calvaria model

The regenerative pathways during periosteal distraction osteogenesis may be influenced by the local environment composed by cells, growth factors, nutrition and mechanical load. The aim of the present study was to evaluate the influence of two protocols of periosteal distraction on bone formation. Custom made distraction devices were surgically fixed onto the calvariae of 60 rabbits. After an initial healing period of 7 days, two groups of animals were submitted to distraction rates of 0.25 and 0.5 mm/24 h for 10 days, respectively. Six animals per group were sacrificed 10 (mid-distraction), 17 (end-distraction), 24 (1-week consolidation), 31 (2-week consolidation) and 77 days (2-month consolidation) after surgery. Newly formed bone was assessed by means of micro-CT and histologically. Expression of transcripts encoding tissue-specific genes (BMP-2, RUNX2, ACP5, SPARC, collagen I α1, collagen II α1 and SOX9) was analyzed by quantitative PCR. Two patterns of bone formation were observed, originating from the old bone surface in Group I and from the periosteum in Group II. Bone volume (BV) and bone mineral density (BMD) significantly increased up to the 2-month consolidation period within the groups (p < 0.05). Significantly more bone was observed in Group II compared to Group I at the 2-month consolidation period (p < 0.001). Expression of transcripts encoding osteogenic genes in bone depended on the time-point of observation (p < 0.05). Low level of transcripts reveals an indirect role of periosteum in the osteogenic process. Two protocols of periosteal distraction in the present model resulted in moderate differences in terms of bone formation.

Efeitos da remoção do disco e cartilagem articular no crescimento e microarquitetura óssea da mandíbula de ratos: análise por microtomografia

Alterações na articulação emporomandibular (ATM) comumente geram desequilíbrios musculares que estão associados à alterações no tecido ósseo. Esta articulação pode sofrer a influência de traumas, fatores congênitos ou desordens de crescimento. Estudos sobre alterações de crescimento do complexo maxilomandibular decorrentes de problemas da ATM são escassos. O objetivo deste trabalho foi avaliar por meio da microtomografia os efeitos da remoção do disco articular e a remoção conjugada do disco e cartilagem articular no crescimento e na microarquitetura óssea da mandíbula de ratos. Trinta ratos da raça Wistar com um mês de idade foram divididos em três grupos: CTR (controle operado); RD (remoção de disco articular) e RDC (remoção conjugada do disco e cartilagem articular). Apenas o lado direito foi operado; o lado esquerdo permaneceu intacto. Após dois meses de acompanhamento, os ratos foram sacrificados e as hemimandíbulas escaneadas em microtomógrafo A remoção do disco articular e a remoção conjugada do disco e cartilagem articular alteram o volume e microestrutura do osso trabecular da mandíbula de ratos jovens. Estas duas intervenções provocaram uma queda na qualidade de parâmetros da microestrutura do trabeculado do processo angular e diminuição do crescimento da hemimandíbula do lado operado.

Development and transplantation of a mineralized matrix formed by osteoblasts in vitro for bone regeneration

The use of extracellular matrix materials as scaffolds for the repair and regeneration of tissues is receiving increased attention. The current study was undertaken to test whether extracellular matrix formed by osteoblasts in vitro could be used as a scaffold for osteoblast transplantation and induce new bone formation in critical size osseous defects in vivo. Human osteoblasts derived from alveolar bone were cultured in six-well plates until confluent and then in mineralization media for a further period of 3 weeks to form an osteoblast-mineralized matrix complex. Histologically, at this time point a tissue structure with a connective tissue-like morphology was formed. Type I collagen was the major extracellular component present and appeared to determine the matrix macrostructure. Other bone-related proteins such as alkaline phosphatase (ALP), bone morphogenetic protein (BMP)-2 and -4, bone sialoprotein (BSP), osteopontin (OPN), and osteocalcin (OCN) also accumulated in the matrix. The osteoblasts embedded in this matrix expressed mRNAs for these bone-related proteins very strongly. Nodules of calcification were detected in the matrix and there was a correlation between calcification and the distribution of BSP and OPN. When this matrix was transplanted into a critical size bone defect in skulls of inummodeficient mice (SCID), new bone formation occurred. Furthermore, the cells inside the matrix survived and proliferated in the recipient sites, and were traceable by the human-specific Alu gene sequence using in situ hybridization. It was found that bone-forming cells differentiated from both transplanted human osteoblasts and activated endogenous mesenchymal cells. This study indicates that a mineralized matrix, formed by human osteoblasts in vitro, can be used as a scaffold for osteoblast transplantation, which subsequently can induce new bone formation.

Tooth Mobility, Periodontal Ligament Space, and the Alveolus During Periodontal Health, Disease, and Disuse

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-07

Tensões ósseas peri-implantares em implantes colocados justa e infra crestalmente

Este trabalho divide-se em duas partes distintas: uma longa e detalhada revisão bibliográfica acerca das temáticas anatomia peri-implantar, espaço biológico, osso alveolar, osteointegração, cone Morse e platform-switching e FEA (Finit Element Analisys) ; e um estudo sobre tensões peri-implantares em implantes do tipo cone Morse colocados infra e justa crestalmente. Foi possível concluir com este estudo laboratorial que os implantes colocados justacrestalmente apresentam melhores resultados biomecanicamente, ou seja, apresentam um menor volume de osso em tensão. Materiais e métodos: Foi realizada uma pesquisa bibliográfica na PubMed e Medline explorando os seguintes items: “osteointegração”, “saucerização”, “platform switching”, “cone Morse”, “osso alveolar”, “anatomina peri-implantar”, “espaço biológico”, “osteoclastos”, “osteoblastos”, “remodelação óssea”, “colocação de implantes justacrestalmente”, “colocação de implantes infra-crestalmente” e “análise de FEA”. Na bibliografia encontrada com as temáticas supra-citadas foi feita uma cuidadosa selecção de acordo com aquilo a que este trabalho se propunha. Simultaneamente, um modelo 3D de dois implantes, um de conexão externa hexagonal e outro de conexão interna do tipo cone Morse, exactamente iguais com exceção da já referida conexão, de 10mm de comprimento e 4mm de diâmetro, foram inseridos num bloco ósseo obtido através de uma CT e sujeitos a uma força axial de 150N e uma força oblíqua de 150N a 45º, tendo sido avaliados por uma análise de elementos finitos.

Correção de colapsos da crista alveolar com tecidos duros

Introdução: Uma adequada planificação é condição sine qua non para o êxito do tratamento com implantes. No entanto, nem sempre a colocação dos implantes na posição tridimensional ideal é, logo à partida, viável. Neste contexto, a correção dos colapsos da crista óssea com tecidos duros assume especial importância. Objetivos: O objetivo desta revisão narrativa é avaliar a eficácia dos diversos procedimentos existentes para aumento do rebordo com tecidos duros, de forma a facilitar a escolha do tratamento ideal. Materiais e Métodos: Pesquisou-se nas bases de dados MEDLINE, B-on e Google Académico. As palavras-chave utilizadas foram: “guided bone regeneration”, “ridge augmentation”, “seibert classification”, “alveolar bone splitting”, “horizontal bone augmentation” e “vertical bone augmentation”. Deu-se especial ênfase a revisões sistemáticas e meta-análises. A pesquisa foi limitada a artigos publicados em inglês, espanhol e em português até abril de 2016. Foram ainda consultados os livros “Tratado de Periodontia Clínica e Implantologia Oral” de Lindhe et al. (2005), “Implantes Dentais Contemporâneos” de Misch et al. (2009) e “Reabilitação com implantes endo-ósseos” de Alcoforado et al. (2008). Resultados: De um modo geral, todos os procedimentos analisados obtiveram altas taxas de sobrevivência aquando da reabilitação com implantes. No entanto, não houve diferenças significativas entre as diversas técnicas que possam levar a uma conclusão relevante sobre qual a melhor técnica a utilizar para este tipo de procedimento. Conclusão: Há evidências insuficientes para sugerir qual a técnica que deve ser preferida para o aumento de rebordo com tecidos duros, pelo que mais estudos são necessários.

Prevenção da reabsorção óssea alveolar após extração dentária

Introdução: O processo alveolar é o conjunto de osso que se encontra em redor da raiz do dente. Este osso é sensível a uma variedade de fatores ambientais e fisiológicos que influenciam a sua integridade e o seu funcionamento. Como tal, a sua formação assim como a sua preservação é dependente da presença contínua do dente. A reabsorção do processo alveolar após extração dentária é uma consequência natural e fisiológica indesejável, que pode dificultar a colocação de um implante dentário na posição desejada. Com o aumento cada vez mais das demandas estéticas em medicina dentária, torna-se, portanto, necessário prevenir que a reabsorção óssea provoque este defeito na arcada dentária. Objetivos: Realizar uma revisão bibliográfica sobre as várias técnicas e materiais para preservação do rebordo alveolar, a fim de prevenir ou minimizar a reabsorção alveolar após extração dentária. Material e Métodos: A pesquisa foi realizada nas bases de dados Pubmed, B-on e Scielo, não foi aplicado nenhum limite temporal, e os critérios de inclusão foram artigos em língua inglesa e portuguesa. Num total de 164 artigos, selecionaram-se 82 estritamente relacionados com o tema. Os artigos excluídos desviavam-se do objetivo do trabalho ou eram inconclusivos. Selecionaram-se, também, capítulos do livro Clinical Periodontology and Implant Dentistry Volume 1 e 2, dos autores Niklaus P.Lang e Jan Lindhe. Desenvolvimento: De modo a compreender como o processo alveolar reabsorve, deve-se ter em conta as várias técnicas que se podem realizar para permitir uma boa quantidade de osso remanescente na arcada adequada a cada caso para uma possível reabilitação. As técnicas de preservação do osso alveolar após extração passam pela realização de técnicas cirúrgicas minimamente invasivas, estabilização do coágulo pelo princípio da cicatrização por primeira intenção usando membranas ou retalhos, preenchimento do alvéolo dentário com materiais de enxerto ou substitutos ósseos, terapias combinadas com a colocação de implantes imediatos e o recurso a células e fatores de crescimento. Conclusão: A preservação alveolar tem grande importância para uma posterior reabilitação oral com implantes com maior quantidade de osso disponível do que quando não é feita qualquer tipo de preservação. A extração das peças dentárias deve ser feita com cuidado para preservar ao máximo ou não danificar as superfícies ósseas remanescentes. É aconselhado que o encerramento da ferida seja por primeira intenção e que proporcione estabilidade ao coágulo, podendo ser usado retalhos ou mesmo membranas. O uso de enxertos ósseos tem uma importante função de proporcionar uma matriz para o coágulo se formar e promover o processo de cicatrização. O método de implante imediato, para além de ser bastante usado, tem como finalidade o conforto para o paciente de não ser submetido a uma posterior cirurgia para colocação do mesmo e, simultaneamente, mantem a estabilidade dos tecidos moles. Ainda uma técnica menos usada é com células e fatores de crescimento que proporciona uma cicatrização mais rápida e um aumento do potencial regenerativo dos tecidos.

EVIDENCE FOR MECHANICAL STRAINS INFLUENCE IN OSTEOPHYTE DEVELOPMENT

Purpose: Osteophytes are osteo-cartilaginous metaplastic tissue outgrowths of bone capped by cartilage usually found in degenerative and inflammatory joint disease. The presence and degree of maturity of osteophytes, along with joint space narrowing, are the main radiographic criteria for diagnosis and grading osteoarthritis (OA). Although osteophytes are known for being anatomic signs of advanced OA, they can occur in non-symptomatic joints, in joints with no other observable alterations, and in early stage OA. It remains unclear if they develop from molecular, physiological and/or mechanical stimuli. We hypothesized that mechanical strains play a role in osteophyte development. The overall objective of this thesis was to find evidence that osteophytes are influenced by mechanical strains. Methods: The first project was to develop a mechanically-induced osteophyte animal model. One single impact load that was reported to induce moderate joint damage was applied to the periosteum of the rat knee. Animals were sacrificed at four time points to characterize the evolution of damaged tissue and the joint by histology. A second study using human mature hip osteophytes was conducted to evaluate if mature osteophyte presented histological signs of proliferating and developmental processes. The histological characterization of mature osteophyte was used to compare findings of the mechanically-induced osteophyte in the animal model to validate the use of this rodent model in studying some aspect of osteophyte development of human. Lastly, a detailed three-dimensional (3D) radiological morphometric analysis was performed on microscopic computed tomography (µCT) scanned femoral heads collected from total hip arthroplasty patients presenting mature hip osteophytes. Quantitative morphometric measures of osteophytes internal structure was compared to three regions of the femoral head of known quality of organisation and mechanical constraint. Results and Conclusion: Osteophyte can be mechanically induced by a single load impact to the joint periosteum, indicating that a moderate trauma to the periosteal layer of the joint may play a role in osteophyte development. Mature osteophytes have proliferation, developing and remodelling zones and have trabecular structures. Mechanically-induced osteophytes and mature osteophytes presented similar histological composition. Mature osteophytes have organized internal structure. These results provide evidence that mechanical strain can influence osteophyte development.

Percutaneous vertebroplasty: a new animal model.

Background Context Percutaneous vertebroplasty (PVP) is a minimally invasive surgical procedure and is frequently performed in humans who need surgical treatment of vertebral fractures. PVP involves cement injection into the vertebral body, thereby providing rapid and significant pain relief. Purpose The testing of novel biomaterials depends on suitable animal models. The aim of this study was to develop a reproducible and safe model of PVP in sheep. Study Design This study used ex vivo and in vivo large animal model study (Merino sheep). Methods Ex vivo vertebroplasty was performed through a bilateral modified parapedicular access in 24 ovine lumbar hemivertebrae, divided into four groups (n=6). Cerament (Bone Support, Lund, Sweden) was the control material. In the experimental group, a novel composite was tested—Spine-Ghost—which consisted of an alpha-calcium sulfate matrix enriched with micrometric particles of mesoporous bioactive glass. All vertebrae were assessed by micro-computed tomography (micro-CT) and underwent mechanical testing. For the in vivo study, 16 sheep were randomly allocated into control and experimental groups (n=8), and underwent PVP using the same bone cements. All vertebrae were assessed postmortem by micro-CT, histology, and reverse transcription-polymerase chain reaction (rt-PCR). This work has been supported by the European Commission under the 7th Framework Programme for collaborative projects (600,000–650,000 USD). Results In the ex vivo model, the average defect volume was 1,275.46±219.29 mm3. Adequate defect filling with cement was observed. No mechanical failure was observed under loads which were higher than physiological. In the in vivo study, cardiorespiratory distress was observed in two animals, and one sheep presented mild neurologic deficits in the hind limbs before recovering. Conclusions The model of PVP is considered suitable for preclinical in vivo studies, mimicking clinical application. All sheep recovered and completed a 6-month implantation period. There was no evidence of cement leakage into the vertebral foramen in the postmortem examination.

Reprodutibilidade das mensurações da espessura das tábuas ósseas na tomografia computadorizada Cone-Beam utilizando diferentes protocolos de aquisição de imagem

INTRODUÇÃO: quanto menor a dimensão do voxel, maior a nitidez da imagem de tomografia computadorizada Cone-Beam (TCCB), porém, maior a dose de radiação emitida. OBJETIVOS: avaliar e comparar a reprodutibilidade da mensuração da espessura das tábuas ósseas vestibular e lingual em imagens de TCCB, utilizando diferentes protocolos de aquisição de imagem com variação da dimensão do voxel. MÉTODOS: exames de TCCB foram tomados de 12 mandíbulas humanas secas, com dimensão do voxel de 0,2; 0,3 e 0,4mm, no aparelho i-CAT Cone-Beam 3-D Dental Imaging System. No software i-CAT Viewer, foi mensurada a espessura das tábuas ósseas vestibular e lingual, em um corte axial passando 12mm acima do forame mentoniano do lado direito. A reprodutibilidade intraexaminador foi avaliada por meio da aplicação do teste t pareado. Para a comparação interexaminadores, foi utilizado o teste t independente. Os resultados foram considerados com o nível de significância de 5%. RESULTADOS: observou-se uma excelente reprodutibilidade interexaminadores para os três protocolos avaliados. A reprodutibilidade intraexaminadores foi muito boa, com exceção de algumas regiões dos dentes anteriores, que mostraram diferenças estatisticamente significativas, independentemente da dimensão do voxel. CONCLUSÃO: a mensuração da espessura das tábuas ósseas vestibular e lingual em imagens de TCCB mostrou boa precisão para exames obtidos com voxel de 0,2; 0,3 ou 0,4mm. A reprodutibilidade das mensurações na região anterior da mandíbula foi mais crítica do que na região posterior.

Padronização de um método para mensuração das tábuas ósseas vestibular e lingual dos maxilares na Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (Cone Beam)

INTRODUÇÃO: a espessura das tábuas ósseas que recobrem os dentes por vestibular e lingual constitui um dos fatores limitantes da movimentação dentária. O avanço tecnológico em Imaginologia permitiu avaliar detalhadamente essas regiões anatômicas por meio da utilização da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC). OBJETIVO: descrever e padronizar, pormenorizadamente, um método para mensuração das tábuas ósseas vestibular e lingual dos maxilares nas imagens de tomografia computadorizada de feixe cônico. METODOLOGIA: a padronização digital da posição da imagem da face deve constituir o primeiro passo antes da seleção dos cortes de TCFC. Dois cortes axiais de cada maxilar foram empregados para a mensuração da espessura do osso alveolar vestibular e lingual. Utilizou-se como referência a junção cemento-esmalte dos primeiros molares permanentes, tanto na arcada superior quanto na inferior. RESULTADOS: cortes axiais paralelos ao plano palatino foram indicados para avaliação quantitativa do osso alveolar na maxila. Na arcada inferior, os cortes axiais devem ser paralelos ao plano oclusal funcional. CONCLUSÃO: o método descrito apresenta reprodutibilidade para utilização em pesquisas, assim como para a avaliação clínica das repercussões periodontais da movimentação dentária, ao permitir a comparação de imagens pré e pós-tratamento.

Digital subtraction radiographic analysis of the combination of bioabsorbable membrane and bovine morphogenetic protein pool in human periodontal infrabony defects

OBJECTIVES: This study assessed the bone density gain and its relationship with the periodontal clinical parameters in a case series of a regenerative therapy procedure. MATERIAL AND METHODS: Using a split-mouth study design, 10 pairs of infrabony defects from 15 patients were treated with a pool of bovine bone morphogenetic proteins associated with collagen membrane (test sites) or collagen membrane only (control sites). The periodontal healing was clinically and radiographically monitored for six months. Standardized pre-surgical and 6-month postoperative radiographs were digitized for digital subtraction analysis, which showed relative bone density gain in both groups of 0.034 ± 0.423 and 0.105 ± 0.423 in the test and control group, respectively (p>0.05). RESULTS: As regards the area size of bone density change, the influence of the therapy was detected in 2.5 mm² in the test group and 2 mm² in the control group (p>0.05). Additionally, no correlation was observed between the favorable clinical results and the bone density gain measured by digital subtraction radiography (p>0.05). CONCLUSIONS: The findings of this study suggest that the clinical benefit of the regenerative therapy observed did not come with significant bone density gains. Long-term evaluation may lead to a different conclusions.

Influência da proporção entre as alturas do ramo mandibular e dentoalveolar posterior na inclinação do plano mandibular

OBJETIVO: avaliar a existência de correlação entre a proporção da altura do ramo mandibular (AR) com a altura dentoalveolar posterior total (ADAPT) e a inclinação do plano mandibular (PM). MÉTODOS: dois examinadores avaliaram 81 telerradiografias laterais de pacientes, com idades a partir de 18 anos, do arquivo do curso de especialização em Ortodontia e Ortopedia Facial da Faculdade de Odontologia da UFBA. As radiografias foram digitalizadas, os pontos marcados e as medidas obtidas através do programa Radiocef 1.0. Mediu-se a inclinação do plano mandibular para caracterizar o padrão vertical da face e dividir as radiografias em três grupos: grupo de face normal (GN), de 22º a 28º, de face curta (GC), menor que 22º, e de face longa (GL), maior que 28º. A inclinação do plano palatino serviu como critério de exclusão, sendo que valores abaixo de -2,5° ou acima de 3,5º foram excluídos. Desta forma, 46 telerradiografias laterais totalizaram a amostra. RESULTADOS: a AR diferiu entre GC e GL, porém não houve diferença estatisticamente significante para as alturas dentoalveolares posteriores. Houve baixa correlação entre a AR e a ADAPT nos grupos, no entanto, a correlação da proporção entre essas alturas com a inclinação do PM mostrou-se estatisticamente significante e negativa. CONCLUSÃO: este é um fator a ser levado em consideração na avaliação do PM, quando do diagnóstico e tratamento das displasias verticais dentofaciais.