Bone regeneration in surgically created defects filled with autogenous bone: an epifluorescence microscopy analysis in rats

Although the search for the ideal bone substitute has been the focus of a large number of studies, autogenous bone is still the gold standard for the filling of defects caused by pathologies and traumas, and mainly, for alveolar ridge reconstruction, allowing the titanium implants installation. OBJECTIVES: The aim of this study was to evaluate the dynamics of autogenous bone graft incorporation process to surgically created defects in rat calvaria, using epifluorescence microscopy. MATERIAL AND METHODS: Five adult male rats weighing 200-300 g were used. The animals received two 5-mm-diameter bone defects bilaterally in each parietal bone with a trephine bur under general anesthesia. Two groups of defects were formed: a control group (n=5), in which the defects were filled with blood clot, and a graft group (n=5), in which the defects were filled with autogenous bone block, removed from the contralateral defect. The fluorochromes calcein and alizarin were applied at the 7th and 30th postoperative days, respectively. The animals were killed at 35 days. RESULTS: The mineralization process was more intense in the graft group (32.09 percent) and occurred mainly between 7 and 30 days, the period labeled by calcein (24.66 percent). CONCLUSIONS: The fluorochromes showed to be appropriate to label mineralization areas. The interfacial areas between fluorochrome labels are important sources of information about the bone regeneration dynamics.

An injectable cement: synthesis, physical properties and scaffold for bone repair.

Micro-invasive bone grafting is to deliver bone graft materials to the desired site through local puncturation and injection. It has many advantages such as little injury, simple procedures and high efficiency of osteogenesis. Limited sources of graft materials and complicated procedures are the main factors affecting the development of the technique. Therefore, to prepare a stable, economical, efficient and easy-to-use liquid graft material is crucial for the development of the technique. PURPOSE: The potential efficacy of an injectable calcium phosphate cement's handling properties and scaffold for bone repair performance was evaluated in a rabbit femoral condyles model. STUDY DESIGN: A comparative study was conducted between a new cement and a commercially available calcium phosphate cement. MATERIALS AND METHODS: The new cement and commercially available calcium-phosphate cements were compared in terms of the setting time, injection pressure, particle size and compressive strength. Then the cements were delivered to rabbit femoral condyles through local injection and then degradation of cements and bone formation were observed regularly after operation. RESULTS: The new injectable cement was superior to currently used cements in terms of permitted manipulation time, injection pressure, particle size, postoperative degradation and efficacy of scaffold for bone repair; nevertheless, the new cement was slightly inferior to currently used cements in compressive strength and the final setting time. CONCLUSIONS: The new injectable cement is more suitable for the clinical study of micro-invasive bone grafting. It allows a brand new bone grafting procedure and provides a new graft material and thus merits further development and wider application.

Morphology of autogenous bone graft and castor oil polyurethane in the infraorbital rim of rabbits: a comparative study / Estudo morfológico comparativo do enxerto ósseo autógeno e polímero de mamona em rebordo infra-orbitário de coelhos

PURPOSE: Morphological study comparing castor oil polyurethane and autogenous bone graft to repair bone defect in zygomatic bone of rabbits. METHODS: Twenty-four adult, male New Zealand rabbits were randomly distributed between two groups of twelve. Bone defects of 5mm in diameter were cut through the zygomatic bone and filled with polyurethane discs in the experimental group or autogenous bone harvested from the tibia in the control group. Animals were sacrificed after 30, 60 or 90 days, and the zygomatic bones were macro- and microscopically analyzed. Student's, Fisher's, chi-squared and McNemar's tests were used for statistical analysis. RESULTS: Both the castor oil polyurethane and the autograft adapted well to the defect, with no need for fixation. Fibrous connective tissue encapsulated the polyurethane, but no inflammation or giant cell reaction was observed. Acidophilic and basophilic areas were observed inside the micropores of the polyurethane, suggesting cell nuclei. After 90 days, bone repair with a lamellar pattern of organization was observed in the control group. CONCLUSION: The castor oil polyurethane was biocompatible and did not cause inflammation. It may be considered an alternative to fill bone defects.

OBJETIVO: Estudo morfológico comparativo do implante de poliuretana de mamona e enxerto ósseo autógeno em defeito ósseo padrão em osso zigomático de coelhos. MÉTODOS: Vinte e quatro coelhos Nova Zelândia, machos, adultos, foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos de 12. Defeitos de 5mm de diâmetro, perenes, foram confeccionados em osso zigomático e preenchidos com discos pré-fabricados de poliuretana no grupo experimento ou osso autógeno extraído da tíbia no grupo controle. Os animais foram sacrificados após 30, 60 e 90 dias e as peças anatômicas foram avaliadas macro e microscopicamente. Foram utilizados os testes de Student, Fisher,qui-quadrado e McNemar para a análise estatística dos resultados. RESULTADOS: A poliuretana e o osso autógeno se adaptaram ao defeito sem necessidade de fixação. Houve formação de tecido conjuntivo fibroso envolvendo a poliuretana, sem reação inflamatória ou presença de células gigantes. Verificaram-se áreas acidófilas e basófilas nos poros do material implantado, sugestivas de núcleos celulares. No grupo controle, observou-se aos 90 dias o reparo ósseo de padrão lamelar clássico. CONCLUSÃO: A poliuretana de mamona foi biocompatível e não causou reação inflamatória deletéria. Pode ser uma alternativa para o preenchimento de defeitos ósseos.

Rat subcutaneous tissue response to macrogranular porous anorganic bovine bone graft

The ideal bone graft must present biocompatibility, osteoconductive and osteoinductive properties, resistance and plasticity. Xenogenic grafts of bovine cancellous bone origin are particularly interesting due to their biologically designed porous structure that enhance both cellular and vascular invasion. The purpose of this study was to evaluate the tissue response induced by bovine macrogranular porous anorganic bone implanted in rat subcutaneous tissue. Forty rats were assigned to 2 groups, as follows: the control group received empty collagen capsules and the test group received subcutaneous implants of the test material. Samples were collected after 10, 20, 30 and 60 days and processed histologically. Histological analysis showed at 10 days a granulomatous inflammatory infiltrate, rich in multinucleated giant cells and free of lymphocytes or plasma cells, similarly to mineralized allograft implanted in rat subcutaneous. In later periods, there was a significant decrease in the inflammatory infiltrate and an increase in fibrosis around graft particles. In conclusion, the test material induced a foreign body-type granuloma with subsequent fibrosis around the graft particles implanted in rat subcutaneous and did not elicit any immune response, thus being considered biocompatible.

O enxerto ósseo ideal deve possuir características como biocompatibilidade, capacidade osteocondutora, osteoindutora, resistência e plasticidade. Dentre os implantes xenogênicos de origem bovina, os produzidos com o osso esponjoso revestem-se de particular interesse devido a sua arquitetura constituída de poros biologicamente desenhados que favorecem a invasão celular e vascular até o centro do defeito. O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta tecidual ao material de osso inorgânico medular bovino macrogranular. Quarenta ratos foram divididos em 2 grupos (n=20): o grupo controle recebeu cápsulas de colágeno vazias, e o grupo experimental recebeu implante subcutâneo do material teste. As amostras foram coletadas após 10, 20, 30 e 60 dias de implantação e processadas histotecnicamente. A análise histológica mostrou aos 10 dias pós-cirúrgicos que o infiltrado inflamatório era do tipo granulomatoso rico em células gigantes multinucleadas, mas livre de linfócitos ou plasmócitos, quadro similar ao observado para aloenxertos mineralizados implantados em subcutâneo de ratos. Com o avançar do tempo experimental houve significante diminuição do infiltrado inflamatório inicial concomitantemente ao aumento no grau de fibrosamento ao redor das partículas implantadas. Concluiu-se que o material de enxerto testado em tecido conjuntivo subcutâneo de ratos induziu um granuloma tipo corpo estranho e fibrose ao redor das partículas implantadas, resposta semelhante do mesmo tecido aos aloenxertos mineralizados, e não desencadeou nenhuma resposta imune, sendo portanto biocompatível.

Producción de un tejido óseo para injerto procesado, esterilizado por radiación / Production of bone tissue for processed bone graft, sterilized by radiation

Los aloinjertos óseos en Cirugía Traumatológica y Ortopédica son cada vez más empleados en procedimientos que logran mejorar la calidad de vida de los pacientes. El Banco de Huesos del Hospital Alemán, habilitado por el I.N.C.U.C.A.I desde octubre de 2003, sigue normas de trabajo y calidad, nacionales e internacionales. Enel presente análisis se describe la forma de proceder en nuestro Banco para la localización del potencial donante, su selección, la procuración de una determinada pieza (cabeza femoral), el procesamiento de la misma, los controles anatomopatológicos, microbiológicos y el método de esterilización y almacenamiento

Effect of low level laser therapy on the repair of bone defects grafted with inorganic bovine bone

O objetivo deste trabalho foi avaliar histologicamente a influência da radiação laser não-cirúrgica (830 nm) sobre o reparo ósseo de defeitos padronizados em fêmur de ratos Wistar albinus e submetidos a implante de osso bovino inorgânico Gen-ox. Foram estabelecidos três grupos de animais: grupo I (controle, n=06); grupo II (Gen-ox, n=09) e grupo III (Gen-ox + LLLT, n=09). Os animais foram irradiados a cada 48 horas, sendo a primeira irradiação realizada imediatamente após a cirurgia. Os animais foram irradiados transcutaneamente em quatro pontos em torno da ferida. Cada ponto recebeu uma dose de 4 J/cm2 e a dose total por sessão foi de 16 J/cm2. Os sacrifícios foram realizados 15, 21 e 30 dias após a cirurgia. Os espécimes foram removidos e fixados para procedimento laboratorial, sendo corados com HeE e Picrosirius e analisados em microscopia de luz. Os resultados mostraram evidência de um reparo ósseo mais avançado nos espécimes irradiados em relação aos não irradiados. O reparo nos espécimes irradiados foi caracterizado por uma maior neoformação óssea, bem como por uma maior proliferação de fibras colágenas no interior do defeito já a partir de 15 dias após a cirurgia, também considerando a capacidade osteocondutiva do Gen-ox. Conclui-se que a LLLT resultou num efeito de biomodulação positiva sobre o reparo do defeito ósseo submetido a implante de osso bovino inorgânico.

Comparaçäo entre a hidroxiapatita porosa de coral e o enxerto ósseo autógeno em coelhos / Comparison between coralline porus hidroxyapatite and osseous xenograft in rabbits

O objetivo da pesquisa é a utilizaçäo da hidroxiapatita porosa de coral, como um xenoenxerto ósseo. Utilizou-se onze coelhos da raça Nova Zelândia, nos quais fez-se defeito padräo nas metáfises femorais distais. Nesses locais praticou-se o implante de hidroxiapatita porosa de coral ou de enxerto ósseo autógeno. Fez-se estudo clínico, macroscópico, exames radiológicos e histológicos em intervalos de duas, quatro e doze semanas. Os resultados comparativos foram similares entre os dois tipos de implantes. Concluiu-se que a hidroxiapatita porosa de coral é um substituto adequado para os enxertos ósseos autógenos em coelhos.

Comparaçäo experimental entre o enxerto descalcificado simples e o enxerto descalcificado retardado / Experimental comparison betwenn the simple decalcified graft and the delayed decalcified graft

Este trabalho teve por objetivo comparar o desempenho do enxerto homólogo descalcificado simples (DS) e o enxerto homólogo descalcificado retardado (DR). Coelhos doadores foram sacrificados e deles obtidos segmentos diafisários do rádio de 2,5 cm de comprimento, que foram descalcificados. Em seguida, foram implantados no interior do músculo reto abdominal direito de coelhos receptores. Após quatro semanas, estes mesmos animais foram reoperados e produzida uma falha óssea de 2,0 cm de comprimento nas diáfises dos dois rádios. A falha do lado direito foi preenchida com o enxerto retirado do músculo abdominal do próprio animal (DR) e, do lado esquerdo, foi implantado o enxerto descalcificado simples (DS). O outro implante colhido do músculo foi destinado à histologia. Foram feitas radiografias dos antebraços nos tempos subsequüentes. Os animais foram injetados com tetraciclina após a primeira cirurgia e com alaranjado de xilenol e tetraciclina após a segunda cirurgia, com o objetivo de marcar o osso neoformado. Em um grupo controle foi criada a falha óssea que foi deixada sem preenchimento e, em outro grupo, a falha foi preenchida por esponja de gelatina. Nos grupos controles näo houve preenchimento ósseo da falha, enquanto que nos grupos tratados a correçäo foi mais rápida e completa com o enxerto DS do que com o enxerto DR