In vitro evaluation of hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial to support bone healing / Avaliação in vitro do biomaterial compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono como adjuvante no reparo ósseo

Hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were developed to improve bone healing. Previous studies suggested that a combination of biomaterials and mesenchymal stem cells (MSCs) can potentially help promote bone regeneration. In the present study, we first developed hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial. Then, the effect of different concentrations of the extract on the viability of Vero cells (ATCC CCL-81) and MSCs obtained from sheep bone marrow using methylthiazol tetrazolium (MTT) and propidium iodide (PI) assays were evaluated. The biomaterial group demonstrated an absence of cytotoxicity, similar to the control group. Samples with 50% and 10% biomaterial extract concentrations showed higher cell viability compared to samples from the control group (MTT assay). These results suggest that the presence of this composite biomaterial can be used with MSCs. This study also concluded that hydroxyapatite, chitosan, and carbon nanotube composite biomaterial were not cytotoxic. Therefore, these could be used for performing in vivo tests.(AU)

O compósito à base de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de carbono foi desenvolvido com o intuito de auxiliar na consolidação óssea. Estudos anteriores sugerem que a combinação de substitutos ósseos e células-tronco mesenquimais (CTM) podem auxiliar a potencializar e promover a regeneração óssea. No presente estudo, o biomaterial foi desenvolvido e a viabilidade e a citotoxicidade de células Vero (ATCC CCL-81) e CTM obtidas de medula óssea provenientes de ovinos utilizando ensaios metil-tiazol-tetrazólio, MTT e iodeto de propídeo (PI) foram avaliadas em diferentes concentrações de extrato desse compósito. O compósito demonstrou ausência de citotoxicidade com comportamento semelhante ao grupo controle. Amostras com 50% e 10% de concentração de extrato do compósito mostraram resultados maiores comparados ao grupo controle (ensaio MTT). Esses resultados também sugerem que a presença do biomaterial pode ser utilizada em associação a CTM. Assim, esse estudo conclui que o compósito apresentado de hidroxiapatita, quitosana e nanotubo de cabono não foi considerado citotóxico e pode ser utilizado em teste in vivo.(AU)

Implantação de biomembrana de colágeno tratada em solução alcalina ou conservada em glicerina a 98% na parede abdominal de equinos / Implantation of collagen biomembrane treated in alkaline solution or conserved in 98% glycerin in the abdominal wall of horses

Objetivou-se, neste trabalho, obter biomembranas de colágeno tratadas em solução alcalina por 72 horas (GE), a partir de centros tendinosos diafragmáticos de equinos e comparar sua biocompatibilidade com membranas conservadas em solução de glicerina a 98% (GG) e membranas não tratadas (GC). As membranas foram implantadas na fáscia interna do músculo reto do abdome de equinos e retiradas, juntamente com os tecidos adjacentes, aos sete, 63 e 126 dias pós-operatórios para a preparação de lâminas histológicas. O estudo histomorfométrico das lâminas revelou processo inflamatório mais intenso para os implantes GG e CC e cicatrização mais rápida para os implantes GE. Concluiu-se que as biomembranas colagênicas tratadas em solução alcalina são mais biocompatíveis do que biomembranas conservadas em glicerina 98%.

The objective of this research was obtain collagen biomembranes treated in alkaline solution for 72 hours (GE) from tendineous diaphragmatic center of equines and compare its biocompatibility with membranes preserved in a glycerin solution 98% (GG) and membranes do not treated (GC). The membranes were implanted in the internal fascia of recto abdominis muscle of equines and removed, with adjacent tissues, seven, 63 and 126 days postoperative for the preparation of histological slides. The histomorphometric study revealed more intense inflammatory process to GG and CC implants and faster healing for GE implants. It was concluded that the collagen biomembranes treated in alkaline solution is more biocompatible than biomembranes preserved in 98% glycerin.

Biomateriais para reparação cirúrgica da parede abdominal em animais domésticos: revisão / Biomaterials for surgical repair of abdominal wall in animals: review / Biomateriales para reparación quirúrgica de la pared abdominal en animales domésticos: revisión

A reparação dos tecidos que compõem a parede abdominal é uma necessidade cirúrgica constante. Especificamente para utilização em animais domésticos, o maior desafio é o desenvolvimento de biomateriais que suportem forças exercidas pelas vísceras, em virtude de sua posição quadrupedal e pela movimentação das estruturas após o procedimento cirúrgico. Nas últimas décadas diversos materiais sintéticos têm surgido e apresentado resultados significativos em relação à tensão a que são submetidos e à formação de tecido cicatricial. No entanto, o conhecimento interdisciplinar das estruturas moleculares responsáveis pela antigenicidade, proliferação celular e dos mecanismos que possam alterá-los, proporcionou a obtenção de biomembranas derivadas de tecidos orgânicos, com resultados superiores em relação à interação com os tecidos dos hospedeiros dos implantes e à regeneração tecidual. Assim, o objetivo desta revisão é de conflitar os principais trabalhos de uso comparativo de biomateriais naturais e sintéticos na parede abdominal e compilar os conhecimentos moleculares, que norteiam o desenvolvimento de técnicas de obtenção de biomateriais naturais.

The repairing of abdominal wall tissues is a constant surgical necessity. Specifically for use in domestic animals, the biggest challenge is the development of biomaterials that support forces exerted for the viscera, due to quadruped position and for the movement of the structures after the surgical procedure. In the last decades several synthetic materials have appeared and presented significant results in relation to the tension that are submitted and to the cicatricial tissue formation. However, the interdisciplinary knowledge of antigenic molecular structures, cellular proliferation signs and of the mechanisms that can modify them provided the attainment of biomembranes derived from organic tissues with superior results in relation to the interaction with host tissues and to tissue regeneration. Therefore, the objective of this review is to conflict the main works of comparative use of natural and synthetic biomaterials in the abdominal wall and to compile the molecular knowledge that guide the development of techniques of attainment of natural biomaterials.

La reparación de los tejidos que componen la pared abdominal es una necesidad quirúrgica constante. Específicamente para utilización en animales domésticos, el mayor reto es el desarrollo de biomateriales que soporten fuerzas ejercidas por las vísceras, debido a su posición cuadrupedal y por el movimiento de las estructuras tras el procedimiento quirúrgico. En las últimas décadas, muchos materiales sintéticos han surgido y han mostrado resultados significativos en relación a la tensión a que son sometidos y a la formación de tejido cicatrizal. Sin embargo, el conocimiento interdisciplinario de las estructuras moleculares responsables por la antigenicidad, la proliferación celular y de los mecanismos que pueden alterarlos, resultó a obtener biomembranas derivadas de tejidos orgánicos, con resultados superiores en relación a la interacción con los tejidos huéspedes de los implantes y a la regeneración de los tejidos. Por lo tanto, el objetivo de esta revisión es discutir los principales trabajos de uso comparativo de biomateriales naturales y sintéticos en la pared abdominal y compilar los conocimientos moleculares, que guían el desarrollo de técnicas de obtención de biomateriales naturales.

Membranas biológicas homólogas preservadas em solução alcalina seguida de liofilização, glicerina a 98 por cento e por liofilização para implantação em eqüinos / Homologous biological membranes persevered in alkaline solution and lyophilized, glycerin 98 percent and by lyophilization for equines implantation

Objetivou-se, neste trabalho, avaliar as alterações físico-químicas proporcionadas pelo tratamento de centros tendinosos diafragmáticos homólogos em solução alcalina seguida de liofilização, para implantação na fáscia interna do músculo reto do abdome de eqüinos. As amostras foram tratadas em períodos de 24, 48, 72, 120 e 144 horas, liofilizadas e analisadas quanto à homogeneidade, flexibilidade e resistência à sutura das amostras. Posteriormente foram caracterizadas por calorimetria exploratória diferencial e microscopia eletrônica de varredura. Para a implantação nos eqüinos, foram utilizadas amostras tratadas por 72 horas seguidas de liofilização, amostras conservadas em glicerina 98 por cento e amostras apenas liofilizadas, que foram retiradas após uma, nove e 18 semanas para avaliar a existência de aderências. Verificou-se que a homogeneidade e a flexibilidade são diretamente proporcionais ao aumento do tempo de tratamento em solução alcalina, enquanto que a resistência é inversamente proporcional ao aumento de tempo, sendo o tratamento por 72 horas intermediário para estas características. A calorimetria exploratória diferencial mostrou que o tratamento não desnatura o colágeno presente nas amostras. Na microscopia eletrônica de varredura, observou-se que o aumento de tempo de tratamento proporciona expansão de zonas menos densas do material. Em relação à formação de aderências, as amostras apenas liofilizadas apresentaram grau máximo na formação da classificação proposta, seguida pelas amostras conservadas em glicerina 98 por cento com grau médio e as amostras tratadas em solução alcalina e liofilizadas, que foram classificadas em grau mínimo. Concluiu-se que o tratamento por 72 horas seria mais apropriado para implantação e que a integração tissular com a parede abdominal foi melhor em relação às amostras apenas liofilizadas e às conservadas em glicerina.

The objectives in this research were to evaluate physicist-chemistries alterations in equines diaphragmatic tendineous centers implants submitted to alkaline solution and lyophilization treatment. The samples had been treated in alkaline solution for 24, 48, 72, 120 and 144 hours and lyophilized. It was analyzed the homogeneity, flexibility and resistance to the suture. After that, they had been submitted to the differential scanner calorimetry and to the scanner electronic microscopy. Samples of 72 hours in alkaline treatment, conserved in glycerin 98 percent and only lyophilized were implanted in recto abdominis internal fascia of equines. They were removed one, nine and 18 weeks post-implantation to evaluate the existence of tacks. It was verified that the homogeneity and flexibility are directly proportional to the increase of time of treatment in alkaline solution while the resistance is inversely proportional to the time increase, being 72 hour treatment intermediate for these characteristics. The differential scanner calorimetry showed that the treatment do not denature the present collagen in samples. The electronic microscopy showed that the increase of treatment time provides expansion of less dense zones of the material. In relation to the formation of tacks, the samples only lyophilized had presented maximum degree in the proposal classification followed for the conserved in glycerin 98 percent samples with average degree and the treated in alkaline solution and lyophilized samples had been classified in minimum degree. It was concluded that the treatment for 72 hours would be more appropriate for implantation and that the tissue integration with abdominal wall was better in relation to the samples lyophilized only and to the conserved in glycerin ones.

Avaliações clínica e morfométrica da capacidade angiogênica da membrana de quitosana em córneas de coelhos / Clinical and morphometric evaluations of the angiogenic capacity of chitosan membrane in rabbit corneas

OBJETIVO: Estudar a vascularização corneal (VC) induzida pela membrana de quitosana (MQ) implantada por enxertia interlamelar na córnea de coelhos. MÉTODOS: Foram utilizados 16 coelhos. No olho esquerdo procedeu-se enxertia interlamelar de um fragmento de 0,25 x 0,25 cm de MQ (olho tratado). No olho direito realizou-se apenas a microbolsa estromal (olho controle). Avaliaram-se clinicamente os animais aos 1, 3, 7, 15 e 30 dias de pós-operatório. Aos 30 dias mensurou-se a VC pelo Sistema Analisador de Imagens LEICA QWIN-550®. RESULTADOS: Aos sete dias observou-se VC a 1,5±0,93 mm do limbo em direção ao eixo visual. Aos 15 dias houve aumento da VC (4,75±3,20 mm), que se manteve aos 30 dias (4,25±4,10 mm). Os olhos controles não apresentaram quaisquer alterações oculares. Houve diferença estatística (p<0,05) entre as áreas corneais vascularizadas dos olhos tratados e controles aos 15 e 30 dias de pós-operatório. CONCLUSÕES: A MQ induziu angiogênese corneal quando aplicada à córnea de coelhos por enxertia interlamelar, a qual persistiu de forma leve até 30 dias de pós-operatório. Embora estudos adicionais sejam necessários a MQ poderá ser mais uma opção de membrana para enxertos em ceratoplastias.

PURPOSE: To evaluate corneal vascularization (CV) induced by interlamellar graft chitosan membrane (CM) in rabbit cornea. METHODS: An interlamellar graft with a 0.25 x 0.25 cm CM fragment was performed in the left eye (treated eye). In the right eye, an estromal tunnel was done (control eye). The clinical evaluation was done at 1, 3, 7, 15 and 30 days postoperatively. CV analysis was after 30 days by the Images Analizator System LEICA QWIN-550®. RESULTS: After 7 days, CV at 1.5±0.92 mm from the limbus in direction of the cornea axial area was observed. After 15 days CV increased (4.75±3.19 mm), remaining until day 30 (4.25±4.06 mm). The control eyes did not present any changes. There was a statistical differences of the vascularizated corneal areas between control and treated eyes from the 15th to the 30th postoperative day. CONCLUSION: The chitosan membrane induced corneal angiogenesis when applied to rabbit cornea through an interlamellar graft, which was maintained at low levels until 30 days postoperatively. Although further studies are necessary, the results found here demonstrated the usefulness of chitosan membrane in keratoplasties.

Estudos preliminares de liberação de ciprofloxacina em compósito hidroxiapatita: colágeno / Preliminary studies of ciprofloxacin delivery in hydroxyapatite: collagen composite

Compósitos hidroxiapatita: colágeno foram preparados em diferentes proporções a fim de se determinar qual a melhor proporção para a incorporação de antibiótico. A melhor proporção de HA:colágeno obtida foi de 10:1 (m/m), a qual foi caracterizada por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), espectroscopia no Infravermelho (IV), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e teste de hidrofilicidade, sendo então posteriormente utilizada na incorporação e liberação de ciprofloxacina. As curvas calorimétricas mostraram transições em torno de 40 graus C, referentes à desnaturação do colágeno. A razão A1235/A1450 do espectro no infravermelho do compósito HA:col (10:1) foi de 1,12 e mostra que o colágeno está preservado neste compósito. As fotomicrografias mostram fibras de colágeno uniformemente distribuídas em torno da hidroxiapatita. O teste de hidrofilicidade do compósito mostrou que o material foi capaz de absorver 183,2 por cento de água em relação à sua massa seca. Para os estudos preliminares de liberação de antibiótico incorporou-se cerca de 5 por cento de cloridrato de ciprofloxacina em massa no compósito HA:col (10:1), no momento de preparo do mesmo. O experimento de liberação in vitro foi realizado em tampão fostato salino (PBS), pH 7,4 a 37 graus C, durante 72 horas, mostrando uma liberação máxima em torno 90 por cento, após 10 horas de imersão. A liberação da droga nas primeiras quatro horas obedece ao modelo de Higuchi, sendo indicativo de processo de difusão pelos poros da matriz