Desenvolvimento, caracterização e desempenho biológico de um novo biomaterial de liberação controlada à base de carbonato de lítio aplicado ao reparo ósseo / Development, characterization and biological performance of a new biomaterial of controlled release based on lithium carbonate applied to bone repair

Neste trabalho desenhou-se bases de desenvolvimento, caracterização e avaliação dos aspectos biológicos relacionados ao Sistema BoneLithium, idealizado a partir da associação de partículas de carbonato de lítio dispersas em matriz gel de carbopol®, com capacidade de atuar como um sistema liberador de fármacos. Metodologicamente este estudo se dividiu em quatro partes: Na primeira delas, o objetivo central foi o desenvolvimento e a caracterização do biomaterial através da manipulação farmacológica. Na segunda etapa, avaliou-se a reação tecidual em subcutâneo de ratos, na terceira a influência das partículas de lítio liberadas pelo Sistema BoneLithium no reparo ósseo através de modelos experimentais utilizando coelhos, e por ultimo, a capacidade de cicatrização de defeitos ósseos criados cirurgicamente em calvária de ratos, tratados com o biomaterial e diferentes opções de enxertos ósseos com o objetivo de comparar a eficiência do Sistema BoneLithium aos protocolos pré-existentes. Experimentalmente, avaliou-se a reação tecidual onde se utilizou 15 ratos machos divididos aleatatoriamente em 5 grupos onde implantouse no subcutâneo tubos de butterfly contendo o biomaterial por períodos de preservação recomendados pela norma ADA 10993 para teste de reação tecidual. Os resultados demonstram que o Sistema BoneLithium apresenta reação tecidual normal. Para a avaliação do comportamento biológico do Sistema BoneLithium foram utilizados coelhos brancos adultos da raça New Zealand nos quais defeitos ósseos bilaterais de 1 cm de diâmetro foram confeccionados cirurgicamente na calvária e foram Tratados com o Sistema Bone Lithium do (lado Direito) e somente o Gel de Carbopol (lado esquerdo)/Coágulo sanguíneo (controle). A Histomorfometria demonstrou comportamento favorável ao reparo ósseo e adicionalmente através de Microtomografia Computadorizada (CT SKYSCAN), foi possível constatar diferenças significativas considerando p> 0.05 (ANOVA, Tukey) para o processo de reparo ósseo. A avaliação da performance do Sistema BoneLithium utilizando ratos Wistar nos quais foram criados defeitos críticos no centro da calvária e tratados com diferentes modalidades de enxertos ósseos (controle, autógeno, osso de banco (Unioss®, Marília Brasil), Bio-Oss® e associações com o Sistema BoneLithium. A histomorfometria mostrou diferenças significativas considerando p> 0.05 (ANOVA, Tukey) para avaliação de tecido conjuntivo pré-osteogênico e tecido ósseo neoformado, e quando avaliado qualitativamente por tomografia computadorizada de feixe cônico (I cat Cone Beam FOV 0.05 Xoran Tecnology, LLC, EUA e E-vol, CDT, Brasil), observaram-se áreas de neoformação óssea compatíveis com hiperdensidade óssea em toda a extensão do defeito quando apuradas em analises de paridade em escala Hounsfield. Dessa forma, conclui-se que no contexto deste estudo é possível concluir que Sistema BoneLithium representa uma alternativa com potencial viabilidade clínica e necessita seguimento de aplicação em novas metodologias.(AU)

In this work, bases for the development, characterization and evaluation of the biological aspects related to the BoneLithium System were designed, based on the association of lithium carbonate particles dispersed in carbopol® gel matrix, capable of acting as a drug-releasing system. Methodologically this study was divided in four parts: In the first one, the central objective was the development and characterization of the biomaterial through the pharmacological manipulation. In the second step, the tissue reaction was evaluated in subcutaneous of rats, in the third the influence of the lithium particles released by BoneLithium System in the bone repair through experimental models using rabbits, and finally, the capacity of healing of bone defects created surgically in Calvaria of rats, treated with the biomaterial and different options of bone grafts with the objective to compare the efficiency of the BoneLithium System to the preexisting protocols. Experimentally, the tissue reaction was evaluated in which 15 male rats were randomly divided into 5 groups, where butterfly tubes containing the biomaterial were implanted in the subcutaneous tubes for preservation periods recommended by the ADA 10993 standard for biocompatibility test. The results demonstrate that the BoneLithium System is tissue reaction positive. To evaluate the biological behavior of the BoneLithium System, adult New Zealand white rabbits were used in which bilateral bone defects of 1 cm in diameter were surgically made on calvaria and treated with the Bone Lithium System (right side) and only Gel Of Carbopol (left side) / blood clot (control). Histomorphometry showed a favorable behavior to bone repair and, in addition, through Computerized Microtomography (CT SKYSCAN), it was possible to verify significant differences considering p> 0.05 (ANOVA, Tukey) for the bone repair process. The evaluation of the performance of the BoneLithium System using Wistar rats in which critical defects were created at the calvarial center and treated with different bone graft modalities (control, autogenous, bone bank (Unioss®, Marília Brazil), Bio-Oss® and associations (ANOVA, Tukey) for evaluation of pre osteogenic connective tissue and neoformed bone tissue, and when assessed qualitatively by cone beam computed tomography (I cat - Cone Beam - FOV 0.05 - Xoran Tecnology, LLC, USA and E-vol, CDT, Brazil), areas of bone neoformation compatible with bone hyperdensity throughout the extent of the defect were ascertained in Hounsfield scale parity analyzes, It is concluded that in the context of this study it is possible to conclude that the BoneLithium System represents an alternative with potential clinical feasibility And requires follow-up of application in new methodologies.(AU)

Avaliação da incorporação de enxerto ósseo homógeno fresco congelado em humanos. Análises histológica e imuno-histoquímica / Evaluation of the allograft fresh frozen incorporation in humans. Histological and immunohistochemistry analysis

O osso homógeno fresco congelado tem sido utilizado no intuito de substituir o osso autógeno. No entanto, as suas propriedades de osseoindução e até mesmo osseocondução não estão bem conceituadas na literatura científica. Esse trabalho teve por objetivo avaliar amostras de tecido ósseo homógeno enxertados em humanos através das análises qualitativas histológica e imuno-histoquímica. Para tal, dez pacientes previamente selecionados foram submetidos à cirurgia de reconstrução de defeitos ósseos em espessura, usando enxerto ósseo homógeno em bloco fresco congelado estabilizado e fixado por meio de parafusos bicorticais. Após período de integração de seis meses foi realizado procedimento de reabertura para instalação dos implantes osseointegráveis. Neste momento cirúrgico, amostras do enxerto ósseo foram removidas por meio de broca trefina. As amostras foram fixadas em formol 10%, levadas ao processamento para corte descalcificado em parafina e coradas por hematoxilina e eosina. Realizou-se processamento imuno-histoquímico para a expressão da enzima Caspase 3. As lâminas foram levadas à microscopia óptica para realização das análises histológica e imuno-histoquímica qualitativas. Os resultados mostraram tecido ósseo não vital, com poucas áreas de deposição de osso neoformado sobre a matriz amorfa, presença de infiltrado inflamatório com áreas de osteomielite e imunomarcação expressiva da enzima Caspase 3. Diante da metodologia empregada e dos resultados obtidos concluiu-se que o enxerto homógeno fresco congelado em bloco não incorporou ao leito receptor após período de reparação de seis meses.

Allogeneic, fresh-frozen bone has been used in order to replace bone autografts. However, its osteoinduction and osteoconduction properties are not well-defined in the scientific literature. This work aimed to evaluate samples of homogenous bone grafts in humans by qualitative histological and immunohistochemical analysis. For this, ten pre-selected patients underwent surgical augmentation of bone defects. The homogenous fresh frozen block bone graft was stabilized and fixed by bicortical screws. After six months, the reopening procedure was performed for installation of osseointegrated implants. At this time surgical bone graft samples were removed by means of drill trephine. The samples were fixed in 10% formalin, processed with decalcified paraffin, and stained with hematoxylin and eosin. Immunohistochemistry was performed for the expression of Caspase 3 enzyme. The slides were brought to light microscopy for qualitative histology and immunohistochemistry. The results showed non-vital bone tissue, with few areas of deposition of new bone formation on the amorphous matrix, presence of chronic inflammatory infiltrate with areas of osteomyelitis, and expressive immunolabeling of Caspase 3. Given the methods employed and the results it was concluded that the allograft fresh-frozen block is not incorporated into the recipient bed after a healing period of six months

Avaliação da incorporação de enxertos ósseos homógenos em humanos: análises histológica e imunoistoquímica / Evaluation of the incorporation of allogenic bone grafts in humans: histological and immunohistochemical

O osso homógeno fresco congelado tem sido utilizado no intuito de substituir o osso autógeno. No entanto as suas propriedades de osteoindução e até mesmo osteocondução não estão bem conceituadas na literatura científica. Esse trabalho teve por objetivo avaliar amostras de tecido ósseo homógeno enxertados em humanos através das análises qualitativas histológica e imunoistoquímica. Para tal, dez pacientes previamente selecionados foram submetidos à cirurgia de reconstrução de defeitos ósseos em espessura, usando enxerto ósseo homógeno em bloco fresco congelado estabilizado e fixado por meio de parafusos bicorticais. Após período de integração de seia meses foi realizado procedimento de reabertura para instalação dos implantes osseointegráveis. Neste momento cirúrgico, amostras do enxerto ósseo foram removidas por meio de broca trefina. As amostras foram fixadas em formol 10%, levadas ao processamento para corte descalcificado em parafina e coradas por hematoxilina e eosina. Realizou-se processamento imunoistoquímico para a expressão da enzima Caspase 3. As lâminas foram levadas à microscopia óptica para realização das análises histológica e imunoistoquímica qualitativas. Os resultados mostraram tecido ósseo não vital, com poucas áreas de deposição de osso neoformado sobre a matriz amorfa, presença de infiltrado inflamatório com áreas de osteomielite e imunomarcação expressiva da enzima Caspase 3. Diante da metodologia empregada e dos resultados obtidos concluiu-se que o enxerto homógeno apresentou somente a propriedade biológica de osteocondução durante a fase de incorporação de seis meses

Allogeneic bone has been used fresh frozen in order to replace bone autograft. However, the properties of osteoinduction and osteoconduction are not even well-regarded in the scientific literature. This work aimed to evaluate samples of homogenous bone grafts in humans by qualitative histological analysis and immunohistochemistry. For this ten pre-selected patients underwent surgical reconstruction of bone defects in thick, homogenous bone graft using fresh frozen block stabilized and fixed by bicortical screws. After integration period of six months reopening procedure was performed for installation of osseointegrated implants. At this surgical time bone graft samples were removed by means of drill trephine. The samples were fixed in formalin 10%, taken to court for processing decalcified paraffin, and stained with hematoxylin and eosin. Immunohistochemistry was performed processing for the expression of the enzyme Caspase 3. The slides were brought to light microscopy to carry out the qualitative histology and immunohistochemistry. The results showed non-vital bone tissue, with few areas of deposition of new bone formation on the amorphous matrix, presence of chronic inflammatory infiltrate with areas of osteomyelitis, and immunostaining expressive of the enzyme Caspase 3. Given the methods employed and the results obtained it was concluded that the graft showed only a homogenous biological property of osteoconduction, during the incorporation of six months