Avaliação comparativa do potencial osteocondutor de quatro diferentes substitutos ósseos em defeitos críticos em calvárias de coelhos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação in vivo do efeitos do osso bovino desproteinizado revestido com estrôncio sobre o reparo ósseo

Pós-graduação em Ciências Odontológicas - FOAR

Avaliação in vivo do efeitos do osso bovino desproteinizado revestido com estrôncio sobre o reparo ósseo

Pós-graduação em Ciências Odontológicas - FOAR

Rehabilitative treatment of cleft lip and palate: experience of the Hospital for Rehabilitation of Craniofacial Anomalies - USP (HRAC-USP) - Part 3: Oral and Maxillofacial Surgery

This paper presents the treatment protocol of maxillofacial surgery in the rehabilitation process of cleft lip and palate patients adopted at HRAC-USP. Maxillofacial surgeons are responsible for the accomplishment of two main procedures, alveolar bone graft surgery and orthognathic surgery. The primary objective of alveolar bone graft is to provide bone tissue for the cleft site and then allow orthodontic movements for the establishment of an an adequate occlusion. When performed before the eruption of the maxillary permanent canine, it presents high rates of success. Orthognathic surgery aims at correcting maxillomandibular discrepancies, especially anteroposterior maxillary deficiencies, commonly observed in cleft lip and palate patients, for the achievement of a functional occlusion combined with a balanced face.

Biomimetica per l'ingegneria tissutale dell'osso

Reconstruction of bone is needed for high bone loss due to congenital deformities, trauma or neoplastic diseases. Commonly, orthopaedic surgical treatments are autologus or allogenic bone implant or prosthetic implant. A choice to the traditional approaches could be represented by tissue engineering that use cells (and/or their products) and innovative biomaterials to perform bone substitutes biologically active as an alternative to artificial devices. In the last years, there was a wide improvement in biology on stem cells potential research and in biomedical engineering through development of new biomaterials designed to resemble the physiological tissues. Tissue engineering strategies and smart materials aim together to stimulate in vivo bone regeneration. This approaches drive at restore not only structure integrity and/or function of the original tissue, but also to induce new tissue deposition in situ. An intelligent bone substitute is now designed like not only a scaffold but also as carrier of regeneration biomolecular signals. Biomimetics has helped to project new tissue engineered devices to simulate the physiological substrates architecture, such extracellular matrix (ECM), and molecular signals that drive the integration at the interface between pre-existing tissue and scaffold. Biomimetic strategies want to increase the material surface biological activity with physical modifications (topography) o chemical ones (adhesive peptides), to improve cell adhesion to material surface and possibly scaffold colonization. This study evaluated the effects of biomimetic modifications of surgical materials surface, as poly-caprolattone (PCL) and titanium on bone stem cells behaviour in a marrow experimental model in vitro. Two biomimetic strategies were analyzed; ione beam irradiation, that changes the surface roughness at the nanoscale, and surface functionalization with specific adhesive peptides or Self Assembled Monolayers (SAMs). These new concept could be a mean to improve the early (cell adhesion, spreading..) and late phases (osteoblast differentiation) of cell/substrate interactions.

Coating of surfaces of composite materials with enzymatically formed biosilica

Die Bildung kieselsäurehaltiger Spicula in marinen Schwämmen ist nur möglich durch die enzymatische Aktivität des Silicatein- in Verbindung mit der stöchiometrischen Selbstassemblierung des Enzyms mit anderen Schwammproteinen. Die vorliegende Arbeit basiert auf einem biomimetischen Ansatz mit dem Ziel, unterschiedliche Oberflächen für biotechnologische und biomedizinische Anwendungen mit Biosilica und Biotitania zu beschichten und zu funktionalisieren. Für biotechnologische Anwendungen ist dabei das Drucken von Cystein-getaggtem Silicatein auf Gold-Oberflächen von Bedeutung, denn es ermöglichte die Bildung definierter Biotitania-Strukturen (Anatas), welche als Photokatalysator den Abbau eines organischen Farbstoffs bewirkten. Des Weiteren zeigte sich die bio-inspirierte Modifikation von Tyrosin-Resten an rekombinantem Silicatein-(via Tyrosinase) als vielversprechendes Werkzeug zur Beschleunigung der Selbstassemblierung des Enzyms zu mesoskaligen Filamenten. Durch eine solche Modifikation konnte Silicatein auch auf der Oberfläche von anorganischen Partikeln immobilisiert werden, welches die Assemblierung von anorganisch-organischen Verbundwerkstoffen in wäßriger Umgebung förderte. Die resultierenden supramolekularen Strukturen könnten dabei in bio-inspirierten und biotechnologischen Anwendungen genutzt werden. Weiterhin wurde in der vorliegenden Arbeit die Sekundärstruktur von rekombinantem Silicatein- (Monomer und Oligomer) durch Raman Spektroskopie analysiert, nachdem das Protein gemäß einer neu etablierten Methode rückgefaltet worden war. Diese Spektraldaten zeigten insbesondere Änderungen der Proteinkonformation durch Solubilisierung und Oligomerisierung des Enzyms. Außerdem wurden die osteoinduzierenden und osteogenen Eigenschaften unterschiedlicher organischer Polymere, die herkömmlich als Knochenersatzmaterial genutzt werden, durch Oberflächenmodifikation mit Silicatein/Biosilica verbessert: Die bei der Kultivierung knochenbildender Zellen auf derart oberflächenbehandelten Materialien beobachtete verstärkte Biomineralisierung, Aktivierung der Alkalischen Phosphatase, und Ausbildung eines typischen zellulären Phänotyps verdeutlichen das Potential von Silicatein/Biosilica für der Herstellung neuartiger Implantat- und Knochenersatzmaterialien.

Wear particles and surface topographies are modulators of osteoclastogenesis in vitro

Prosthetic and osteosynthetic implants from metal alloys will be indispensable in orthopedic surgery, as long as tissue engineering and biodegradable bone substitutes do not lead to products that will be applied in clinical routine for the repair of bone, cartilage, and joint defects. Therefore, the elucidation of the interactions between the periprosthetic tissues and the implant remains of clinical relevance and several factors are known to affect the longevity of implants. Within this study, the effects of metal particles and surface topography on the recruitment of osteoclasts was investigated in vitro in a coculture of osteoblasts and bone marrow cells. The cells were grown in the presence of particles of different sizes and chemical composition or on metal discs with polished or sandblasted surfaces, respectively. At the end of the culture, newly formed osteoclasts were counted. Osteoclastogenesis was reduced when particles were added directly to the coculture. The effect depended on the size of the particles, small particles exerting stronger effects than larger ones. The chemical composition of the particles, however, did not affect the development of osteoclasts. In cocultures grown on sandblasted surfaces, osteoclasts developed at higher rates than they did in cultures on polished surfaces. The data demonstrate that wear particles and implant surfaces affect osteoclastogenesis and thus may be involved in the induction of local bone resorption and the formation of osteolytic lesions, leading eventually to the loosening of orthopedic implants.

Absorbable collagen membranes for periodontal regeneration: a systematic review

Guided tissue regeneration (GTR) with bioabsorbable collagen membranes (CM) is commonly used for the treatment of periodontal defects. The objective of this systematic review of randomized clinical trials was to assess the clinical efficacy of GTR procedures with CM, with or without bone substitutes, in periodontal infrabony defects compared with that of open flap debridement (OFD) alone. Primary outcomes were tooth loss and gain in clinical attachment level (CAL). Screening of records, data extraction, and risk-of-bias assessments were performed by two reviewers. Weighted mean differences were estimated by random effects meta-analysis. We included 21 reports on 17 trials. Risk of bias was generally high. No data were available for the primary outcome tooth loss. The summary treatment effect for change in CAL for GTR with CM compared with OFD was 1.58 mm (95% CI, 1.27 to 1.88). Despite large between-trial heterogeneity (I2 = 75%, p < .001), all trials favored GTR over OFD. No differences in treatment effects were detected between trials of GTR with CM alone and trials of GTR with CM in combination with bone substitutes (p for interaction, .31). GTR with CM, with or without substitutes, may result in improved clinical outcomes compared with those achieved with OFD alone. Our findings support GTR with CM for the treatment of infrabony periodontal defects.

Biomaterials for promoting periodontal regeneration in human intrabony defects: a systematic review

Intrabony periodontal defects are a frequent complication of periodontitis and, if left untreated, may negatively affect long-term tooth prognosis. The optimal outcome of treatment in intrabony defects is considered to be the absence of bleeding on probing, the presence of shallow pockets associated with periodontal regeneration (i.e. formation of new root cementum with functionally orientated inserting periodontal ligament fibers connected to new alveolar bone) and no soft-tissue recession. A plethora of different surgical techniques, often including implantation of various types of bone graft and/or bone substitutes, root surface demineralization, guided tissue regeneration, growth and differentiation factors, enamel matrix proteins or various combinations thereof, have been employed to achieve periodontal regeneration. Despite positive observations in animal models and successful outcomes reported for many of the available regenerative techniques and materials in patients, including histologic reports, robust information on the degree to which reported clinical improvements reflect true periodontal regeneration does not exist. Thus, the aim of this review was to summarize, in a systematic manner, the available histologic evidence on the effect of reconstructive periodontal surgery using various types of biomaterials to enhance periodontal wound healing/regeneration in human intrabony defects. In addition, the inherent problems associated with performing human histologic studies and in interpreting the results, as well as certain ethical considerations, are discussed. The results of the present systematic review indicate that periodontal regeneration in human intrabony defects can be achieved to a variable extent using a range of methods and materials. Periodontal regeneration has been observed following the use of a variety of bone grafts and substitutes, guided tissue regeneration, biological factors and combinations thereof. Combination approaches appear to provide the best outcomes, whilst implantation of alloplastic material alone demonstrated limited, to no, periodontal regeneration.

Desenvolvimento de hidroxiapatita contendo prata via precipitação e imersão: avaliação do efeito antimicrobiano

A utilização de substitutos ósseos para recuperação da função perdida é uma constante busca dentro da área médica. Por isso os biomateriais têm recebido uma atenção muito grande por parte da comunidade científica, dentre eles os materiais a base de fosfato de cálcio. A hidroxiapatita, Ca10 (PO4)6 (OH) 2, tem sido muito estudada, pois além de representar a constituição da massa dos ossos naturais e dentes em 30 a 70%, possui propriedades de bioatividade e osteocondutividade, favorecendo e auxiliando o crescimento do tecido ósseo. Em contrapartida, infecções bacterianas podem surgir após o implante ocasionando a perda da funcionalidade a curto e médio prazo. Várias alternativas estão sendo testadas, geralmente associadas ao uso de antibióticos convencionais incorporados aos biomateriais. Uma alternativa a tais antibióticos seria a utilização de metais que possuem propriedades antibacterianas. A prata (Ag) é conhecida como um metal bactericida e por isso ganhou lugar de destaque dentre os estudos como um aliado importante no controle das infecções pós-cirúrgicas. Este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar o efeito antimicrobiano da adição de íons de prata em hidroxiapatita. Foram obtidos pós de hidroxiapatita contendo prata (HAAg), nas concentrações de 0,1M; 0,01M e 0,001M pelo método de precipitação em temperatura ambiente e por imersão do pó de hidroxiapatita em soluções aquosas. As fases cristalinas e os grupamentos iônicos foram analisados para cada condição por técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho (IV) respectivamente. As informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos foi realizado pela técnica de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV EDS). As avaliações antimicrobianas foram realizadas por ensaios qualitativos e quantitativos, o ensaio qualitativo utilizou o teste de halo de difusão em disco para Staphylococcus aureus e Escherichia coli e o ensaio quantitativo utilizou contagem de bactérias para as cepas de Staphylococcus aureus. Os resultados de DRX e IV indicaram que independentemente do método de obtenção da HAAg foi possível observar a presença de prata metálica caracterizada pelos picos em 2θ=38,1º e 44,3º nas amostras HAAg0,1Im, HAAg0,1Pr e HAAg0,01Pr. Observou-se também a presença de AgO, correspondente ao pico em 2θ=37,5º nas amostras de HAAg0,01Pr e HAAg0,001Pr. Nos espectros de IV estão presentes as bandas que caracterizam a fase HA, referentes aos grupamentos PO43-, OH- e CO32-. Analisados em conjunto os ensaios qualitativos e quantitativos, as amostras HAAg0,01Im e HAAg0,001Im sintetizadas por imersão indicaram os melhores resultados para o ensaio de disco difusão, por apresentarem formação de halo inibição do crescimento bacteriano para a bactéria S. aureus. Para os ensaios quantitativos as amostras obtidas por precipitação com concentrações 0,1M e 0,01M de prata apresentaram melhor resultado por inibirem o crescimento bacteriano para as cepas S. aureus.

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.

Tratamento regenerativo para a peri-implantite

A peri-implantite é uma patologia que ocorre nos tecidos adjacentes dos implantes, onde ocorre uma perda óssea em redor do implante, podendo levar à sua perda. Vários mecanismos terapêuticos têm sido propostos na tentativa de travar a evolução desta patologia, como é o caso do tratamento regenerativo, onde se recorre ao uso de membranas e enxertos ou substitutos ósseos. O tratamento regenerativo tem sido alvo de grande discussão, uma vez que é impossível saber de que maneira cada paciente pode reagir à aplicação desta terapia, para além de que os resultados existentes nos estudos atuais reportam uma escassez no tratamento por completo da patologia. No entanto, os estudos existentes demonstram bons resultados e relatam que a sua aplicação é promissora no tratamento da peri-implantite, nomeadamente na redução dos parâmetros clínicos (profundidade de sondagem e hemorragia pós-sondagem) e dos parâmetros radiográficos (preenchimento ósseo).

Advanced Bioactive Inorganic Materials for Bone Regeneration and Drug Delivery

Bioceramics play an important role in repairing and regenerating bone defects. Annually, more than 500,000 bone graft procedures are performed in the United states and approximately 2.2 million are conducted worldwide. The estimated cost of these procedures approaches $2.5billion per year. Around 60% of the bone graft substitutes available on the market involve bioceramics. It is reported that bioceramics in the world market increase by 9% per year. For this reason, the research of bioceramics has been one of the most active areas during, the past several years. Considering the significant importance of bioceramics, our goal was to compile this book to review the latest research advances in the field of bioceramics. The text also summarizes our work during the past 10 years in an effort to share innovative concepts, design of bioceramisc, and methods for material synthesis and drug delivery. We anticipate that this text will provide some useful information and guidance in the bioceramics field for biomedical engineering researchers and material scientists. Information on novel mesoporous bioactive glasses and silicate-based ceramics for bone regeneration and drug delivery are presented. Mesoporous bioactive glasses have shown multifunctional characteristics of bone regeneration and drug delivery due to their special mesopore structures,whereas silicated-based bioceramics, as typical third-generation biomaterials,possess significant osteostimulation properties. Silica nanospheres with a core-shell structure and specific properties for controllable drug delivery have been carefully reviewed-a variety of advanced synthetic strategies have been developed to construct functional mesoporous silica nanoparticles with a core-shell structure, including hollow, magnetic, or luminescent, and other multifunctional core-shell mesoporous silica nanoparticles. In addition, multifunctional drug delivery systems based on these nanoparticles have been designed and optimized to deliver the drugs into the targeted organs or cells,with a controllable release fashioned by virtue of various internal and external triggers. The novel 3D-printing technique to prepare advanced bioceramic scaffolds for bone tissue engineering applications has been highlighted, including the preparation, mechanical strength, and biological properties of 3D-printed porous scaffolds of calcium phosphate cement and silicate bioceramics. Three-dimensional printing techniques offer improved large-pore structure and mechanical strength. In addition , biomimetic preparation and controllable crystal growth as well as biomineralization of bioceramics are summarized, showing the latest research progress in this area. Finally, inorganic and organic composite materials are reviewed for bone regeneration and gene delivery. Bioactive inorganic and organic composite materials offer unique biological, electrical, and mechanical properties for designing excellent bone regeneration or gene delivery systems. It is our sincere hope that this book will updated the reader as to the research progress of bioceramics and their applications in bone repair and regeneration. It will be the best reward to all the contributors of this book if their efforts herein in some way help reader in any part of their study, research, and career development.