Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Sistema híbrido macroporoso para enxertos ósseos aloplásticos
Autor(es): ALMEIDA, Kleber de Arruda
Primeiro Orientador: QUEIROZ, Alvaro Antonio Alencar de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: TRZESNIAK, Piotr
Resumo: Há, na medicina e na odontologia, uma crescente necessidade de novos biomateriais que apresentem uma resposta tecidual controlada e confiável, como por exemplo, biomateriais que substituem e/ou estimulem a formação de um novo tecido ósseo e que depois serão reabsorvidos. Uma variedade de enxertos ósseos aloplásticos, sintetizados a partir de polímeros biodegradáveis associados à hidroxiapatita, têm sido objeto de considerável interesse clínico e científico. Os compósitos polímeros/cerâmicas alcançaram uma aceitação em medicina e odontologia nas áreas de reparação óssea e defeitos periodontais com relativas vantagens sobre os enxertos alógenos e aloplásticos entre elas, a de ser uma fonte ilimitada, e de apresentar baixo custo e ausência de reações imunológicas. Em estudos experimentais, a hidroxiapatita tem mostrado excelentes propriedades mineralizadoras e de reparação óssea, mas têm sido encontradas algumas dificuldades quanto a suas aplicações em defeitos periodontais. O uso de polímeros biodegradáveis, tais como os poliésteres alifáticos na obtenção de materiais compósitos injetáveis e homogêneos, tem sido de utilização comum na área médica. A poli (ε-caprolactona) (PCL) tem sido usada em diversas aplicações médicas, mas com poucas aplicações na regeneração de tecido ósseo. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver e testar novos compostos biologicamente ativos, com potencial uso na reparação óssea, baseados na associação entre a hidroxiapatita (HA) e o PCL:I2 macroporoso. O monômero ε-caprolactona foi polimerizado pela quebra de cadeia na presença da HA usando o iodo como catalisador para formar um poliéster macroporoso PCL:I2 com uma massa molecular média (Mw) de 32.900 g.mol-1. O compósito PCL:I2/HA teve a sua estrutura porosa e o tamanho de poro controlado durante a polimerização por abertura de anel do monômero ε-caprolactona. O compósito PCL:I2/HA foi esterilizado mediante exposição a 25 kGy de raios gama (60Co), e implantado para estudar suas propriedades osteocondutivas em tíbias de coelhos. Os dados quantitativos para o estudo da evolução histomorfométrica foram coletados pela observação microscópica de secções coradas com hematoxicilina/eosina (HE) de xii fragmentos ósseos para posterior análise com auxilio da visão computacional. A citotoxicidade do compósito PCL:I2/HA in vitro foi analisada em função da sobrevivência de células de ovário de hamster chinês (CHO), e a atividade antimicrobiana do compósito PCL:I2/HA foi estudada contra bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus. O compósito PCL:I2/HA testado mostrou melhor atividade antimicrobiana contra a E. coli do que contra o S. aureus. As novas cerâmicas de HA, recentemente desenvolvidas com o PCL:I2 macroporoso, melhoraram a reparação do tecido ósseo observada 20 dias após o implante. A análise histológica após a implantação do compósito PCL:I2/HA mostrou um material osteocondutor que favoreceu o crescimento de células ósseas, sugerindo um compósito potencialmente bioativo.
Abstract: In medicine and dentistry, there is an increasing need for new biomaterials that can gain predictable and controlled tissue responses. For instance, biomaterials serving, as bone graft substitutes should initiate new bone formation, after which they should get resorbed and replaced by bone tissue. A variety of synthetic bone grafts from composites based on biodegradable polymers and hydroxyapatite (HA) has been the subject of considerable scientific and clinical interest. The biodegradable polymer/ceramics composites have gained acceptance in dentistry and medicine for repairing bone and periodontal defects with advantages relatively to autografts and allografts such as unlimited supply, low cost and absence of immunugenicity. In experimental studies hydroxyapatite (HA) have shown excellent bone forming and mineralizing properties, but their application into periodontal tissue defects has been difficult. The use of biodegradable polymers such as aliphatic polyesters to obtain homogeneous injectable composite materials has become a common practice in medicine field. Poly(ε-caprolactone) (PCL) has been used in several medical applications, but as such they do not enhance the bone tissue regeneration. The main objective of this work was to develop and to test novel biologically active composites based on hydroxyapatite (HA) and macroporous PCL:I2 with potential for use in bone repair. The monomer ε-caprolactone (ε-CL) was polymerized in bulk in the presence of HA using I2 as a catalyst to form a macroporous polyester (PCL) having a weight-average molecular weight (Mw) of 32,900 g.mol-1. The PCL:I2/HA composite had macropore structure and pore sizes that are closely controlled during the ring-opening polymerization of ε-caprolactone monomer. The PCL:I2/HA composite was sterilized by gamma rays from a 60Co source at 25 kGy and their osteoinductive property was evaluated after implantation in the rabbit tibia. Quantitative data for histomorphometric evaluation was collected with microscopic observation on the stained bone sections and computational vision analysis. The in vitro citotoxicity to CHO cells based on cell viability with Chinese hamster ovary cells (CHO) and antimicrobial activities against xiv Escherichia coli and Staphylococcus aureus were examined. The tested PCL:I2/HA composite showed better antimicrobial activity against E. coli than against S. aureus. The newly developed HA ceramic with macroporous PCL:I2 improves bone tissue recolonization after 20 days of implantation. The histological analysis after PCL:I2/HA implantation revealed an osteoinductive material that supported bone cell growth suggesting a potentially bioactive composite.
Palavras-chave: Poli (ε-caprolactona)
Hidroxiapatita hibridizada
Osteocondução
Compósito biodegradável
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Materiais para Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2578
Data do documento: 7-Out-2004
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