Bioactive Glass Particles in Two-Dimensional and Three-Dimensional Osteogenic Cell Cultures

Abstract This study aimed to investigate the influence of a three-dimensional cell culture model and bioactive glass (BG) particles on the expression of osteoblastic phenotypes in rat calvaria osteogenic cells culture. Cells were seeded on two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) collagen with BG particles for up to 14 days. Cell viability and alkaline phosphatase (ALP) activity was performed. Cell morphology and immunolabeling of noncollagenous bone matrix proteins were assessed by epifluorescence and confocal microscopy. The expressions of osteogenic markers were analyzed using RT-PCR. Mineralized bone-like nodule formation was visualized by microscopy and calcium content was assessed quantitatively by alizarin red assay. Experimental cultures produced a growing cell viability rate up to 14 days. Although ALP activity at 7 days was higher on BG cultures, cells on 3D and 3D+BG had an activity decrease of ALP at 14 days. Three-dimensional conditions favored the immunolabeling for OPN and BSP and the expression of ALP and COL I mRNAs. BG particles influenced positively the OC and OPN mRNAs expression and calcified nodule formation in vitro. The results indicated that the 3D cultures and BG particles contribute to the expression of osteoblastic phenotype and to differentiated and mineralized matrix formation.

Resumo O objetivo deste estudo foi investigar a influência do modelo de cultura celular tridimensional e das partículas de vidro bioativo (BG) sobre a expressão fenotípica de culturas de células osteogênicas da calvária de ratos. As células foram mantidas em culturas sobre superfícies colágenas bi-dimensionais (2D) e em géis de colágeno tridimensional (3D) com e sem partículas de BG até 14 dias. Foram avaliadas: viabilidade celular, atividade de fosfatase alcalina (ALP), morfologia celular e imunomarcação de proteínas da matriz não-colágena do osso através de epifluorescência e microscopia confocal. As expressões de marcadores osteogênicos foram analisadas utilizando RT-PCR. A formação de nódulos mineralizados foi visualizada através de microscopia e o conteúdo de cálcio foi avaliado quantitativamente pelo Alizarina Red. As culturas experimentais produziram uma taxa crescente de viabilidade até 14 dias. Embora a atividade ALP em 7 dias tenha sido maior em culturas com BG, as células em 3D e 3D+BG apresentaram uma diminuição da atividade ALP aos 14 dias. As condições tridimensionais favoreceram a imunomarcação para OPN e BSP e a expressão de mRNAs para ALP e COL I. As partículas de BG influenciaram positivamente a expressão do mRNAs para OPN e OC e a formação de nódulos calcificados in vitro. Os resultados indicaram que as culturas em 3D e partículas BG contribuíram para a expressão do fenótipo osteoblástico e para a diferenciação e formação de matriz mineralizada.

Effect of Early Membrane Removal on the Treatment of Mandibular Class II Furcation Defects - A Controlled Clinical Trial with Re-entry after 12 Months

In a previous study in dogs, the early removal of expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) membrane (2 weeks after placement) showed histomorphometric results (of new bone, cementum and periodontal ligament) similar to that obtained with membrane removal at 4 weeks after placement. This study evaluated the influence of early removal of an ePTFE membrane on the treatment of Class II furcation defects. Twelve patients who provided 12 pairs of mandibular furcation defects were recruited for the study. Baseline clinical measurements were recorded: plaque index (PI), gingival index (GI), bleeding on probing (BOP), probing depth (PD), gingival margin position (GMP) and relative clinical attachment level (RCAL). Full flaps were elevated and hard tissue measurements were performed during the surgery: relative vertical (RVBL) and horizontal (RHBL) bone level. The ePTFE membranes were adapted and sutured to their correspondent tooth and removed at 2 weeks in the test group (TGr) and at 4 weeks in the control group (CGr). After 1 year all sites were re-entered, and soft and hard tissue measurements were recorded. There were no statistically significant differences between TGr and CGr for any baseline measurement. After 12 months, there were no statistically significant differences between TGr and CGr in the PD (p=0.74), GMP (p=0.76) and RCAL (p=0.44) values. However, the RHBL resolution was significant for both groups (CGr p=0.01 and TGr p=0.02), without difference between groups (p=0.39). Early removal of membranes did not affect the outcome on the treatment of Class II furcation defects.

Em estudo prévio, em cães, a remoção precoce da membrana de politetrafluoretileno expandido (PTFE-e), 2 semanas após a colocação, mostrou resultados histomorfométricos (formação de novo osso, cemento e ligamento periodontal) similares aos de remoção da membrana 4 semanas após a sua colocação. Este estudo avaliou a influência da remoção precoce de uma membrana de PTFE-e no tratamento de defeitos de bifurcação classe II. Foram selecionados para o estudo 12 pacientes, com 12 pares de defeitos de bifurcação mandibulares. Foram feitas as seguintes medidas clínicas iniciais: índice de placa (IP), índice gingival (IG), sangramento à sondagem (SAS), profundidade de sondagem (PS), posição da margem gingival (PMG) e nível relativo da inserção clínica (NRIC). Foram elevados retalhos totais e as medidas do tecido ósseo foram tomadas transcirurgicamente: níveis ósseos vertical (NOV) e horizontal (NOH). Membranas de PTFE-e foram adaptadas e suturadas aos dentes correspondentes e removidas após 2 semanas no grupos teste (GT) ou quatro semanas no grupo controle (GC). Após 1 ano, em todos os sites foi realizada reentrada cirúrgica e medidas clínicas e ósseas foram novamente feitas. Não houve diferenças estatisticamente significantes entre GT e GC para nenhuma das medidas iniciais avaliadas. Após 12 meses, não houve diferenças estatisticamente significantes entre GT e GC para os valores de PS (p=0,74), PMG (p=0,76) e NRIC (p=0,44). Entretanto, a resolução do nível ósseo horizontal foi significante para ambos os grupos (GC: p=0,01 e GT: p=0,02), sem diferenças entre grupos (p=0,39). A remoção precoce da membrana não afetou os resultados do tratamento de defeitos de bifurcação Classe II.

Treatment of Intrabony Defects with Anorganic Bone Matrix/P-15 or Guided Tissue Regeneration in Patients with Aggressive Periodontitis

Intrabony periodontal defects present a particular treatment problem, especially in patients with generalized aggressive periodontitis (G-AgP). Regenerative procedures have been indicated for this clinical situation. The aim of this study was to compare treatment outcomes of intrabony periodontal defects with either anorganic bone matrix/cell binding peptide (ABM/P-15) or guided tissue regeneration (GTR) in patients with G-AgP. Fifteen patients, with two intrabony defects ≥3 mm deep, were selected. Patients were randomly allocated to be treated with ABM/P-15 or GTR. At baseline and at 3 and 6 months after surgery, clinical and radiographic parameters and IL-1β and IL-6 gingival fluid concentrations were recorded. There was a significant probing pocket depth reduction (p<0.001) for both groups (2.27 ± 0.96 mm for ABM/P-15 group and 2.57 ± 1.06 mm for GTR group). Clinical attachment level gain (1.87 ± 0.94 mm for ABM/P-15 group and 2.09 ± 0.88 mm for GTR group) was also observed. There were no statistically significant differences in clinical parameters between the groups. The radiographic bone fill was more expressive in ABM/P-15 group (2.49 mm) than in GTR group (0.73 mm). In subtraction radiographs, the areas representing gain in density were 93.16% of the baseline defect for ABM/P-15 group versus 62.03% in GRT group. There were no statistically significant differences in inter-group and intra-group comparisons with regards to IL-1β and IL-6 quantification. Treatment of intrabony periodontal defects in patients with G-AgP with ABM/P-15 and GTR improved significantly the clinical outcomes. The use of ABM/P-15 promoted a better radiographic bone fill.

Defeitos periodontais infra-ósseos representam um desafio particular no tratamento, especialmente em pacientes com periodontite agressiva generalizada (PAg-G). Procedimentos regenerativos tem sido indicados para esta situação clínica. O objetivo deste estudo foi comparar os resultados do tratamento de defeitos periodontais infra-ósseos com associação de matriz óssea inorgânica bovina com o P-15 (MOI/P-15) ou regeneração tecidual guiada (RTG) em pacientes com PAg-G. 15 pacientes com PAg-G, com pelo menos dois defeitos periodontais infra-ósseos (profundidade de sondagem ≥4 mm e componente infra-ósseo ≥3 mm) foram selecionados. Os pacientes foram aleatoriamente alocados para serem tratados com MOI/P-15 ou RTG. No exame inicial, e aos 3 e 6 meses após a cirurgia, os parâmetros clínicos e radiográficos e as concentrações de IL-1β e IL-6 no fluido gengival foram registrados. Houve uma redução significativa profundidade de sondagem (p<0,001) para ambos os grupos (2,27 ± 0,96 mm para o grupo MOI/P-15 e 2,57 ± 1,06 mm para o grupo RTG). Um ganho no nível clínico de inserção (1,87 ± 0,94 mm para o grupo MOI/P-15 e 2,09 ± 0,88 mm para o grupo RTG) também foi observado. Na comparação entre grupos, não houve diferenças estatisticamente significativas nos parâmetros clínicos. O preenchimento ósseo radiográfico foi mais expressivo no grupo MOI/P-15 (2,49 mm) do que no grupo RTG (0,73 mm). Na análise radiográfica, as radiografias de subtração apresentaram ganho médio de área radiopaca em relação ao defeito inicial de 93,16% para grupo MOI/P-15, contra 62,03% para o grupo RTG. Na análise das citocinas, não foram observadas diferenças estatisticamente significantes nas comparações intra e entre os grupos. O tratamento de defeitos infra-ósseos com MOI/P-15 ou RTG em pacientes com PAg-G, em um período de 6 meses, levou a melhoras nos parâmetros clínicos. O uso de MOI/P-15 levou a um maior preenchimento radiográfico.

Avanços e desafios da pesquisa básica aplicada em Implantodontia / Advances and challenges of the basic research applied to Implantology

A Implantodontia revolucionou a Odontologia moderna e se tornou a primeira opção de tratamento reabilitador para os casos de desdentados parciais ou totais. Nesse processo, os avanços tecnológicos e científicos da técnica proporcionaram níveis de sucesso próximos a 100% e com alta previsibilidade. Apesar dos grandes avanços, ainda temos desafios em pontos específicos, como desenho dos implantes, biofuncionalização da superfície do implante, manutenção do nível ósseo e terapias previsíveis para implantes com perda óssea peri-implantar progressiva. Atualmente, busca-se ampliar as possibilidades de indicações dos implantes para além dos casos tecnicamente favoráveis, reduzindo-se o tempo de cicatrização e de carregamento do implante, bem como reestabelecendo um padrão estético que mimetiza a dentição natural com previsibilidade, estabilidade e saúde por tempo indeterminado

Implantology revolutionized the modern dentistry and became the first choice in the rehabilitation of partially dentate or edentulous patients. During this process, technologic and scientific advances granted success rate up to 100% with high predictability. Despite the great advances, we are still facing specific key challenges regarding implant design, surface biofunctionalization, bone level preservation and predictable therapies to deal with progressive cervical bone loss. Currently, new possibilities have been explored to expand dental implant treatment for those cases further than the ideal condition, achieving reduced healing and loading times, and also to reconstruct an aesthetic profile mimicking the natural dentition together with confidence, stability, and long-term healthiness.