Validação biológica de grânulos de vidro bioativas (compostos por biovidro 45S5): estudo in vitro e in vivo / Biological validation of bioactive glass granules (composed of 45S5 bioglass): in vitro and in vivo study

O tecido ósseo, embora tenha a capacidade de regeneração, é limitado em sua eficácia diante de defeitos críticos que impedem a regeneração natural. Dessa forma, materiais como a hidroxiapatita (HA) têm sido considerados promissores na engenharia de tecido ósseo. Contudo, apesar de sua ampla utilização, a hidroxiapatita apresenta desvantagens, como a taxa de reabsorção e remodelação lenta. Em contraste, o biovidro 45S5 se destaca por sua biocompatibilidade, propriedades bioativas e degradabilidade. Este estudo objetivou avaliar o comportamento biológico in vitro e in vivo de grânulos de vidro bioativas de biovidro 45S5 fabricadas pelo método de fusão. Os biovidros foram caracterizados por meio da difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por transformação de Fourier (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectrometria de emissão óptica com plasmas indutivamente acoplados (ICP OES). Em seguida, foi realizado o estudo in vitro, utilizando células osteoblásticas isoladas de fêmures de ratos, que foram submetidas a análise da morfologia celular (MEV), viabilidade celular (MTT), conteúdo de proteína total (PT), atividade de fosfatase alcalina (ALP) e formação de nódulos de mineralização. No estudo in vivo, foram realizados defeitos ósseos críticos de 7 mm na tíbia de coelhos da raça New Zealand, que foram divididos em dois grupos (n=6) de acordo com o material de preenchimento: hidroxiapatita comercial (HA) e biovidro 45S5 (BG45S5). Após 2, 8 e 12 semanas, os animais foram eutanasiados e as peças ósseas foram submetidas as análises histológicas e histomorfométricas. Os dados foram submetidos ao teste de normalidade Shapiro-Wilk (p=0,05) e quando normais realizamos o teste t de student e quando não normais realizamos o teste de Mann-Whitney. Os resultados dos testes físico-químicos mostraram sucesso na produção do novo biomaterial. Nos testes in vitro, observou-se que o grupo BG45S5 não apresentou citotoxicidade e mostrou-se promissor com diferença estatisticamente significante em relação ao grupo hidroxiapatita comercial (p=0.0263). Nos testes de PT, ALP e nódulos de mineralização, os grupos não apresentaram diferença estatística entre eles (p<0,05). Contudo, o grupo BG45S5 mostrou-se promissor em relação aos outros grupos. Na análise histológica, ambos os grupos apresentaram neoformação óssea nos defeitos após 2, 8 e 12 semanas. Na histomorfometria, observou-se que os grupos BG45S5 e HA apresentaram maior área de neoformação óssea em 12 semanas. Houve diferença estatisticamente significante entre os grupos no tempo de 2 semanas, com maior neoformação para o grupo BG45S5. Apesar dos resultados promissores do grupo BG45S5, não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos (p<0,05) nos tempos de 8 e 12 semanas. Em resumo, os resultados evidenciaram o sucesso na produção do biomaterial sintético e o potencial do biomaterial BG45S5 como um material promissor para tratamento de defeitos ósseos críticos. (AU)

Bone tissue, despite its capacity of regeneration, is limited in its effectiveness when faced with critical defects that prevent natural regeneration. Therefore, materials such as hydroxyapatite (HA) have been considered promising in bone tissue engineering. However, despite its wide use, hydroxyapatite has disadvantages, such as slow resorption and remodeling rates. In contrast, 45S5 bioglass stands out for its biocompatibility, bioactive properties and degradability. This study aimed to evaluate the in vitro and in vivo biological behavior of bioactive 45S5 bioglass beads manufactured by the melt quenched method. The bioglasses were characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). Following this, an in vitro study was conducted using osteoblastic cells isolated from rat femurs, which were subjected to analysis of cell morphology (SEM), cell viability (MTT), total protein content (TP), alkaline phosphatase activity (ALP) and mineralization nodule formation. In the in vivo study, critical bone defects of 7 mm were created in the tibia of New Zealand rabbits, which were divided into two groups (n=6) according to the filling material: commercial hydroxyapatite (HA) and bioactive glass 45S5 (BG45S5). After 2, 8, and 12 weeks, the animals were euthanized and the bone pieces were subjected to histological and histomorphometric analyses. Data were subjected to the Shapiro-Wilk normality test (p=0.05), and when normal, we performed the Student's t-test, and when non-normal, we performed the Mann-Whitney test. The results of the physicochemical tests showed success in the production of the new biomaterial. In the in vitro tests, it was observed that the BG45S5 group did not present cytotoxicity and showed promise with a statistically significant difference compared to the commercial hydroxyapatite group (p=0.0263). In the TP, ALP and mineralization nodule tests, the groups showed no statistical difference between them (p<0.05). However, the BG45S5 group showed promise compared to the other groups. In the histological analysis, both groups showed new bone formation in the defects after 2, 8, and 12 weeks. In the histomorphometric analysis, it was observed that the BG45S5 and HA groups presented a larger area of new bone formation at 12 weeks. There was a statistically significant difference between the groups at 2 weeks, with greater new formation for the BG45S5 group. Despite the promising results of the BG45S5 group, there was no statistically significant difference between the groups (p<0.05) at 8 and 12 weeks. In summary, the results evidenced the successful production of the synthetic biomaterial and the potential of the BG45S5 bioglass as a promising material for treating critical bone defect.(AU)

Regeneração óssea induzida por scaffold ß-TCP/S53P4 produzido por gel casting: estudo in vitro e in vivo / Bone regeneration induced by ß-TCP/S53P4 scaffolds produced by gel casting: in vitro and in vivo study

Os materiais biocerâmicos são promissores em cirurgias de substituição óssea, tanto para aplicações odontológicas quanto ortopédicas. Estes materiais apresentam excelente compatibilidade biológica, osteocondutividade, degradação, além de exibirem atividade antimicrobiana. Neste presente trabalho, o objetivo foi avaliar in vitro a efetividade de scaffolds ß-fosfato tricálcico (ß-TCP) incorporado com biovidro (S53P4), produzidos por meio do processo de gel casting, na atividade celular, diferenciação osteoblástica e ação antibacteriana sobre biofilmes monotípicos, e avaliar in vivo seu efeito sobre a neoformação óssea. Os scaffolds foram confeccionados com diferentes materiais: a) ß-TCP; b) ß-TCP incorporado com biovidro. Na etapa in vitro, foram realizados os testes de MTT, proteína total, atividade de fosfatase alcalina, nódulos de mineralização, interação celular e expressão dos genes relacionados à osteogênese por RT-PCR. Na etapa in vivo, dois scaffolds de cada biomaterial foram implantados nas tíbias direita e esquerda de coelhos. Após 21 dias, os animais foram eutanasiados e a neoformação óssea foi avaliada por meio de análise histológica e análise histomorfométrica. Por fim, avaliou a formação de biofilmes em cepas de Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. Os resultados in vitro, mostraram que os scaffolds ß-TCP/S53P4 não apresentaram efeito citotóxico e permitiram a interação de células de aspecto alongado sobre os scaffolds. Na avaliação da proteína total os scaffolds ß-TCP/S53P4 apresentaram valores mais altos, sendo significativamente maior em comparação ao ß-TCP (p<0,05) no período de 7 dias. Na atividade de fosfatase alcalina, os scaffolds foram semelhantes estatisticamente (p>0,05). Na quantificação de nódulos de mineralização, os scaffolds ß-TCP/S53P4 expressaram maior quantidade de nódulos de mineralização com diferença estatística significativa (p<0,05) com os scaffolds ß-TCP. No período de 7 dias, os genes osteopontina (Osp), fator relacionado ao Runt (Runx2), osteocalcina (Bglap), fator estimulador de colônias de macrófagos (M-csf), prostaglandina E2 (PgE2), osteonectina (Osn) e fator de crescimento de transformador Beta (Tgf-ß1) foram expressos em todos os scaffolds, sem diferença estatística entre os grupos (p>0,05). Contudo a expressão de integrina ß1 (Itg ß1) no scaffold ß-TCP foi maior do que no scaffold ß-TCP/S53P4, diferindo estatisticamente (p<0,05), houve maior expressão de colágeno I (Col-1) em ß-TCP/S53P4 com diferença estatística (p<0,05). Os defeitos preenchidos por ß-TCP/S53P4 tiveram maior formação e preenchimento por tecido ósseo neoformado (p<0,05) conforme a análise histomorfométrica. ß-TCP/S53P4 inibiu o crescimento bacteriano e fúngico em comparação ao ß-TCP (p<0,05). Desse modo, os resultados confirmam a capacidade osteogênica da cerâmica ß-TCP e sugere que após a incorporação do biovidro S53P4, pode reduzir infecções microbianas. O novo biomaterial demonstrou-se um excelente material para aplicação na engenharia de tecido ósseo.

Bioceramic materials are promising in bone replacement surgeries, both for dental and orthopedic applications. These materials have excellent biological compatibility, osteoconductivity, degradation, in addition to exhibiting antimicrobial activity. The objective of this study was to investigate the effects of bioglass (S53P4) incorporated into ß-tricalcium phosphate (ß-TCP) scaffolds on cell activity, osteoblast differentiation and antibacterial activity in monotypic biofilms in vitro, and to evaluate the influence of this new biomaterial on in vivo bone neoformation. The scaffolds were made with different materials: a) ß-TCP; b) ß-TCP incorporated with bioglass. MTT test, total protein, alkaline phosphatase activity, mineralization nodules, cell interaction and expression of genes related to osteogenesis by RT-PCR were performed. Two scaffolds of each biomaterial were implanted in the right and left tibiae of rabbits. After 21 days, the animals were euthanized and bone neoformation was evaluated through histological and histomorphometric analysis. Finally, the formation of biofilms in Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus strains. The in vitro results showed that the ß-TCP/S53P4 scaffolds did not show cytotoxic effect and allowed the interaction of elongated cells on the scaffolds. In the evaluation of total protein, the ß-TCP/S53P4 scaffolds showed better results, being significantly higher compared to ß-TCP (p<0.05) in the 7-day period. In alkaline phosphatase activity, the scaffolds were statistically similar (p>0.05). In the quantification of mineralization nodules, the ß-TCP/S53P4 scaffolds expressed a greater amount of mineralization nodules with a significant difference (p<0.05) with the ß-TCP scaffolds. Within 7 days, genes Osp, Runx2, Bglap, M-csf, PgE2, Osn and Tgf-ß1 were expressed in all scaffolds, with no significant difference between groups (p>0.05). The expression of Itg ß1 in the ß-TCP scaffold was higher than in the ß-TCP/S53P4 scaffold, differing statistically (p<0.05), but there was a higher expression of Col-1 in ß-TCP/S53P4 with statistical difference (p<0.05). In the histological analysis, neoformed bone tissue filling the defect was observed in both scaffolds, but greater formation was observed in ß-TCP/S53P4 (p<0.05). ßTCP/S53P4 inhibited bacterial and fungal growth compared to ß-TCP (p<0.05). Thus, the results confirm the osteogenic capacity of the ß-TCP ceramic and suggest that after its incorporation into the S53P4 bioglass, it can prevent microbial infections. An excellent biomaterial for application in bone tissue engineering

Avaliação da citotoxicidade e resposta tecidual de soluções irrigadoras experimentais a partir de biovidro e biovidro modificado com cobalto / Evaluation of cytotoxicity and tissue response of experimental irrigating solutions from bioglass and bioglass modified with cobalt

Introdução: Novas formulações de materiais vítreos apresentaram atividade antimicrobiana e osteoindutora. Objetivos: O objetivo deste estudo foi avaliar a citotoxicidade e a biocompatibilidade de soluções produzidas a partir de novas formulações de biovidros, o F18 (biovidro experimental) e o F18 com Cobalto (F18-Co; biovidro experimental dopado com cobalto), comparadas à água de cal, obtida a partir de solução com hidróxido de cálcio (Ca(OH)2). Material e métodos: O F18 foi preparado e moído, e parte deste foi dopada com cobalto. As soluções foram preparadas com cada material (1:10 de pó para água), formando os grupos F18, F18-Co e Ca(OH)2. Células L929 foram cultivadas, e a viabilidade celular avaliada a partir das soluções e de suas diluições (½, », 1/8 e 1/16 diluição) pelo teste MTT, após 24 e 48 horas. Para avaliar a biocompatibilidade, tubos de polietileno foram preenchidos com esponjas de fibrina embebidas nas soluções não diluídas, e tubos embebidos em soro fisiológico serviram de controle. Os tubos foram implantados no dorso de 16 ratos. Após 7 e 30 dias (n = 8), os ratos foram eutanasiados, e os tubos com o tecido circundante foram processados para coloração de hematoxilina-eosina (H.E.) e análise da inflamação através de escores. Os dados paramétricos (citotoxicidade) foram submetidos aos testes de normalidade para definir o teste estatístico a ser empregado, e os dados não-paramétricos (H.E.), foram avaliados pelos testes de Kruskal Wallis e Dunn (p < 0,05). Resultados: As soluções não diluídas dos materiais, e as diluições de ½ e », reduziram a viabilidade celular em 24 h (p < 0,05). As diluições de 1/8 e 1/16 do F18 e F18Co apresentaram viabilidade celular semelhante ao controle (p > 0,05), o que não ocorreu com Ca(OH)2 (p < 0,05), que foi citotóxico. Em 48 h, apenas as soluções não diluídas e diluições de ½ e » do F18 foram similares ao controle (p > 0,05), e as demais foram citotóxicas. Mas as diluições de 1/8 e 1/16 do F18Co teve um aumento na viabilidade celular comparadas às soluções do Ca(OH)2 (p < 0,05), e foram semelhantes ao controle (p > 0,05). Aos 7 dias, controle, F18 e F18-Co apresentaram inflamação moderada, e Ca(OH)2, severa (p > 0,05); a cápsula fibrosa foi espessa. Aos 30 dias, controle e F18-Co apresentaram inflamação leve comparados ao F18, com inflamação moderada (p < 0,05); Ca(OH)2 teve inflamação leve ( p > 0,05); a cápsula fibrosa foi fina na maior parte dos espécimes . Conclusões: Soluções experimentais de F18 e F18 dopado com cobalto são citocompatíveis, diferentemente da solução de Ca(OH)2; todas as soluções apresentaram biocompatibilidade(AU)

Introduction: New formulations of vitreous materials showed antimicrobial and osteoinductive activity. Objectives: The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity and biocompatibility of solutions produced from new formulations of bioglass, F18 (experimental bioglass) and F18 with Cobalt (F18-Co; experimental bioglass doped with cobalt), compared to lime water, obtained from a solution with calcium hydroxide (Ca(OH)2). Material and methods: The F18 was prepared and ground, and part of it was doped with cobalt. The solutions were prepared with each material (1:10 powder to water), forming groups F18, F18-Co and Ca(OH)2. L929 cells were cultured, and cell viability assessed from solutions and from its dilutions (½, », 1/8 and 1/16 dilution) by the MTT test, after 24 and 48 hours. For biocompatibility analysis, polyethylene tubes were filled with fibrin sponges embedded in the non-diluted solutions, and tubes embedded in saline solution served as controls. The tubes were implanted on the dorsum of 16 rats. After 7 and 30 days (n = 8), the rats were euthanized, and the tubes with the surrounding tissue were processed for staining of hematoxylin-eosin (H.E.) and analysis of inflammation through scores. The parametric data (cytotoxicity) were subjected to normality tests to define the statistical test to be used, and the nonparametric data (H.E.), were evaluated by the Kruskal Wallis and Dunn tests (p < 0.05). Results: Undiluted solutions of the materials, and dilutions of ½ and », reduced cell viability in 24 h (p < 0.05). The 1/8 and 1/16 dilutions of F18 and F18-Co showed cell viability similar to the control (p > 0.05), which did not occur with Ca(OH)2 (p <0.05), which was cytotoxic. At 48 h, only undiluted solutions and dilutions of ½ and » of F18 were similar to the control (p > 0.05), and the others were cytotoxic. However, the 1/8 and 1/16 dilutions of F18-Co had an increase in cell viability compared to Ca(OH)2 solutions (p <0.05), and were similar to the control (p > 0.05). At 7 days, control, F18 and F18-Co showed moderate inflammation, and Ca(OH)2, severe (p > 0.05); the fibrous capsule was thick. At 30 days, control and F18-Co showed mild inflammation compared to F18, with moderate inflammation (p < 0.05); Ca(OH)2 had mild inflammation (p > 0.05); the fibrous capsule was thin in most specimens. Conclusions: Experimental solutions of F18 and F18 doped with cobalt are cytocompatible, unlike the Ca(OH) 2 Keywords: solution; all solutions showed biocompatibility(AU)

Evaluation of wettability characteristics and adhesion of resin composite to photo-polymerized pulp-capping materials with and without bioactive glass / Avaliação das características de molhabilidade e adesão da resina composta aos materiais fotopolimerizáveis com e sem vidro bioativo

Objective: This study evaluated the wettability and adhesive properties of three different photopolymerized resin-based pulp-capping materials with or without bioactive glass (BAG). Material and Methods: Cylindrical specimens (5 per group) were prepared from photo-polymerized pulp-capping materials (TER-TheraCal LC, BIN-Biner LC, and CAL-CalciPlus LC containing BAG). After surface finishing, contact angle measurements were made (θ)using the sessile drop method and surface free energy was calculated. For shear test, cylindrical acrylic blocks (N = 30) (diameter: 6 mm; height: 1 m) in the center were filled with the pulp-capping materials (N = 10 per group) flattened using a metal spatula and photo-polymerized. The specimens were stored at 37 °C in 100% humidity for 24 h prior to the bonding procedures. An adhesive system (CLEARFIL SE BOND, Kuraray) was applied on the material surfaces and photo-polymerized for 20 s. Then, resin composite material (Filtek Z250, 3M ESPE) was bonded on the substrate materials using translucent plastic molds (internal diameter: 2 mm; height: 2 mm). The specimens were photopolymerized with an LED photo-polymerization unit for 20 s. After polymerization, the specimens were stored at 37 °C, at 100% humidity for 24 h. Shear force was applied at the pulp-capping material and the resin composite interface In a universal testing machine (1 mm/min).Data were analyzed using 1-way ANOVA and Tukey`s tests at the significance level of 0.05. Results: Contact angle values showed significant difference between the 3 materials with group CAL presenting the lowest (35.35 ± 12.89) and group BIN the highest values (74.77 ± 13.56) (p < 0.05). Significantly lower surface energy was observed with BIN (36.22) (p 0.05). Group BIN (9.12 ± 3.45) showed significantly lower (p < 0.05) mean bond strength than those of TER (11.56 ± 5.67) and CAL (12.66 ± 4.34) (p > 0.05). Most of the observed modes of failures in all groups were of mixed type of failures. Conclusion: The bioglass used in Calciplus LC did not adversely affect the wettability, surface energy and adhesive properties. (AU)

Objetivo: Este estudo avaliou as propriedades de molhabilidade e adesivas de três diferentes materiais capeadores pulpares fotopolimerizaveis à base de resina, com ou sem vidro bioativo (BAG). Material e Métodos: Amostras cilíndricas (5 por grupo) foram preparadas a partir de materiais capeadores pulpares fotopolimerizáveis (TER-TheraCal LC, BIN-Biner LC e CAL-CalciPlus LC contendo BAG). Após o acabamento da superfície, as medidas do ângulo de contato foram feitas (θ) usando o método de gota séssil e a energia livre da superfície foi calculada. Para o ensaio de cisalhamento, blocos de acrílico cilíndricos (N = 30) (diâmetro: 6 mm; altura: 1 m) foram preenchidos no centro com os materiais de capeamento pulpar (N = 10 por grupo) achatados usando uma espátula metálica e fotopolimerizados. Os espécimes foram armazenados a 37 ° C em 100% de umidade por 24 h antes dos procedimentos de colagem. Um sistema adesivo (CLEARFIL SE BOND, Kuraray) foi aplicado nas superfícies do material e fotopolimerizado por 20 segundos. Em seguida, o material de resina composta (Filtek Z250, 3M ESPE) foi colado nos materiais do substrato utilizando moldes de plástico translúcido (diâmetro interno: 2 mm; altura: 2 mm). Os espécimes foram fotopolimerizados com um dispositivo de fotopolimerização de LED por 20 s. Após a polimerização, os espécimes foram armazenados a 37 °C, a 100% de umidade por 24 h. A força de cisalhamento foi aplicada no material capeador e na interface da resina composta em uma máquina universal de ensaios (1 mm / min). Os dados foram analisados por meio do teste de ANOVA e teste de Tukey ao nível de significância de 0,05. Resultados: Os valores do ângulo de contato mostraram diferença significativa entre os 3 materiais com o grupo CAL apresentando os menores valores (35,35 ± 12,89) e o grupo BIN os maiores valores (74,77 ± 13,56) (p < 0,05). Uma energia de superfície significativamente menor foi observada com o BIN (36,22) (p 0,05). O grupo BIN (9,12 ± 3,45) apresentou resistência de união média significativamente menor (p 0,05). A maioria dos modos de falhas observados em todos os grupos eram de tipo misto de falhas. Conclusão: O biovidro utilizado no Calciplus LC não afetou negativamente a molhabilidade, energia superficial e propriedades adesivas. (AU)

Biomateriais com aplicabilidade na ortopedia: avanços e desafios na área da infectologia / Biomaterials with applicability in orthopedics: advances and challenges in the infectology area

O controle na formação do biofilme em implantes e próteses ortopédicas continua sendo um dos grandes desafios acerca da infeção relacionada aos dispositivos na área da saúde. O objetivo desta pesquisa foi investigar biomateriais com aplicabilidade na ortopedia, visando os avanços e enfrentamentos dos desafios na área da infectologia. Uma revisão integrativa foi realizada a respeito da formação de biofilme em biomateriais de próteses de quadril com a finalidade de contribuir com as medidas de prevenção e controle aos agravos infecciosos. Além disso, a formação in vitro do biofilme em função dos biomateriais (titânio e titânio revestido com biovidro F18), microrganismos (Staphylococcus epidermidis e Candida albicans) e tempos de incubação (2, 4 e 8 horas) foi avaliada por microscopia de fluorescência. A revisão integrativa foi realizada no portal PubMed da National Library of Medicine, bem como nas bases Cochrane, Embase, Web of Science, CINAHL e LILACS com a inclusão de estudos primários sobre a temática, publicados online até novembro de 2017, em português, inglês e espanhol. Na fase experimental / laboratorial, biofilmes de S. epidermidis (ATCC 12228) e C. albicans (ATCC 90028) foram formados em corpos de prova de titânio e titânio revestido com biovidro F18 após 2, 4 e 8 horas de incubação a 37?C sob agitação orbital. As áreas das imagens dos corpos de prova, em porcentagem, recobertas com biofilme (células vivas) foram avaliadas por microscopia de fluorescência. Os dados coletados foram submetidos à análise estatística empregando-se os testes de normalidade Shapiro Wilk, U de Mann-Whitney e t de Student por meio do software IBM SPSS Statistics (versão 25) e nível de significância ?=5%. Na revisão integrativa, os resultados demonstraram que dos 16 estudos primários, 81,25% eram pesquisas experimentais in vitro e que novos biomateriais foram desenvolvidos para prevenir a formação de biofilme. Com relação à fase experimental / laboratorial, houve menor formação de biofilme por S. epidermidis e C. albicans (p<0,001) no titânio revestido com biovidro F18 do que no titânio, após 8 horas de incubação. Entretanto, houve maior formação de biofilme por S. epidermidis e C. albicans após 8 horas do que em 2 horas de incubação, tanto no titânio quanto no titânio revestido com biovidro F18 (p<0,05). Em suma, a revista da literatura mencionou o desenvolvimento de biomateriais novos para prevenir a formação de biofilme. Na fase laboratorial / experimental, o titânio revestido com biovidro F18 apresentou atividade antibiofilme em comparação com o titânio, e os tempos de incubação de 2 para 8 horas aumentaram a formação de biofilme em ambos os biomateriais. Ainda, pesquisas futuras acerca do biovidro F18 fundamentadas nos aspectos físicoquímicos, bioquímicos e microbiológicos são importantes para a elucidação dos mecanismos de ação relacionados ao controle dos biofilmes

The control of biofilm formation on implants and orthopedic prostheses still is one of the major challenges concerning infection related to devices in the health field. The objective of this research was to investigate biomaterials with applicability in orthopedics, aiming for advances and facing challenges in the infectology area. An integrative review was performed regarding biofilm formation on hip prosthesis biomaterials in order to contribute to the preventive and infection control measures. Moreover, the in vitro biofilm formation according to biomaterials (titanium and titanium coated with F18 bioglass), microorganisms (Staphylococcus epidermidis and Candida albicans) and incubation times (2, 4 and 8 hours) was evaluated by fluorescence microscopy. The integrative review was performed on PubMed portal from National Library of Medicine as well as on Cochrane, Embase, Web of Science, CINAHL and LILACS databases with the inclusion of primary studies about the topic, published online up until November 2017, in Portuguese, English and Spanish. In the experimental / laboratory step, S. epidermidis (ATCC 12228) and C. albicans (ATCC 90028) biofilms were formed on proof bodies of titanium and titanium coated with F18 bioglass after 2, 4 and 8 hours of incubation at 37?C under orbital shaking. The image areas of proof bodies, in percentage, coated with biofilm (living cells) were evaluated by fluorescence microscopy. The data collected were submitted to statistical analysis using normality tests Shapiro Wilk, U from Mann-Whitney and t from Student through IBM SPSS Statistics (version 25) software and significance level ?=5%. In the integrative review, the results showed that among 16 primary studies, 81.25% were in vitro experimental studies and that new biomaterials were developed to prevent biofilm formation. Regarding experimental / laboratory step, there was less biofilm formation by S. epidermidis and C. albicans (p<0.001) on titanium coated with F18 bioglass than on titanium, after 8 hours of incubation. However, there was more biofilm formation by S. epidermidis and C. albicans after 8 hours than in 2 hours of incubation, both on titanium and on titanium coated with F18 bioglass (p<0.05). In sum, the literature review mentioned the development of new biomaterials to prevent biofilm formation. In laboratory / experimental step, titanium coated with F18 bioglass presented antibiofilm activity in comparison with titanium, and the incubation times of 2 to 8 hours increased biofilm formation on both materials. Besides, future studies about F18 bioglass based on physicochemical, biochemical and microbiological aspects are important for the elucidation of action mechanisms related to biofilms control

Avaliação histológica do biovidro particulado na reparação de defeito experimental em mandíbula de cães / Histological evaluation of particulate bioglass in repair of mandible experimental defects in dogs

Avaliou-se histologicamente o biovidro particulado como substituto ósseo na regeneração de defeitos no osso alveolar da mandíbula, utilizando-se 28 cães adultos, divididos em dois grupos. Foram criados defeitos ósseos na superfície vestibular da mandíbula, entre as raízes mesial e distal do quarto pré-molar direito. No grupo tratado, o defeito foi preenchido com biovidro enquanto no outro, o grupo-controle, o defeito permaneceu sem preenchimento. Aos 8, 14, 21, 42, 60, 90 e 120 dias do pós-operatório, foram coletadas amostras da região da falha óssea de dois animais de cada grupo para a análise histológica sob microscopia de luz. No grupo-controle, observou-se início do processo de reparação óssea aos 14 dias que evoluiu até que, aos 120 dias, não havia mais limite entre as margens do defeito e o novo osso. No grupo tratado, aos oito dias, observou-se a presença de tecido conjuntivo frouxo altamente vascularizado ao redor das partículas de biovidro, até que aos 60 dias o biovidro havia sido totalmente reabsorvido, e o defeito apresentava-se completamente preenchido por osso trabecular. Conclui-se que o biovidro é biocompatível, é osteocondutor e diminui o tempo de reparação do osso alveolar.

By histological analyses, bioglass was evaluated as a bone substitute in the regeneration of alveolar bone defects in mandibles of 28 dogs, which were distributed in two groups. Defects were made in the vestibular surface of the mandible between the roots of the right fourth premolar tooth. In treated group, defects were filled with bioglass, while it did not receive any treatment in the other, being used as control. For histological analyses, samples including the bone defect area of two animals per group were collected after 8, 14, 21, 42, 60, 90, and 120 days after surgery. In the control group, bone repair began on the day 14th, developing until the day 120th, when no limit between the margins of the defect and the new bone existed. In the treated group, at the day eightieth, loose connective tissue highly vascularized around the bioglass particles was observed and on the day 60th, bioglass had been totally reabsorbed and the defect was completely filled by trabecular bone. It can be concluded that the bioglass is biocompatible and osteoconductive, and shortens the time needed for alveolar bone repair.

Utilização de enxerto ósseo autógeno, biovidros e cimento de fosfato de cálcio em defeitos ósseos criados cirurgicamente em mandíbulas de macacos Cebus apella. Estudo histológico / Utilization of autogenous bone, biactive glasses and calcium phosphate cement in surgical mandibular bone defects in Cebus apella monkeys. Histological study

A proposição deste estudo foi avaliar histologicamente a efetividade do PerioGlass, Fillerbone e Bone Source no preenchimento de cavidades ósseas cirurgicamente criadas em mandíbulas de macacos adultos jovens Cebus apella. Foram criadas duas cavidades transfixantes de 5mm de diâmetro nos ângulos mandibulares. Os defeitos ósseos foram preenchidos aleatoriamente e os grupos divididos da seguinte forma: · Grupo I ­ cavidades preenchidas com osso cortiço-medular autógeno de tíbia; · Grupo II ­ cavidades preenchidas com cimento de fosfato de cálcio(Bone Source); · Grupo III ­ cavidades preenchidas com vidro bioativo (Fillerbone); · Grupo IV ­ cavidades preenchidas com vidro bioativo (PerioGlass). Após 180 dias os animais foram sacrificados, as peças removidas e processadas para obtenção de cortes histológicos. A análise histológica dos resultados demonstrou que a utilização de enxerto ósseo autógeno permitiu reparação total do defeito ósseo; os materiais Fillerbone e PerioGlass permitiram reparo total dos defeitos com íntimo contato dos grânulos dos materiais com o tecido ósseo neoformado; o material Boné Source não permitiu reparação do defeito ósseo ocorrendo preenchimento do defeito por tecido conjuntivo fibroso e foi em grande parte reabsorvido

The present study evaluated histological results of filling with autogenous bone, PerioGlass, Fillerbone and Bone Source in bone cavities surgically created in mandible of Cebus apella Monkeys. The surgical cavities were prepared through both mandibular cortices, with a diameter of 5mm, in the mandibular angle region. The cavities were randomized filled and the groups divided according to the material employed as follow: Group I: Filled with tibial autogenous corticocancellous bone; Group II: Filled with calcium phosphate cement (Bone Source); Group III: Filled with bioactive glass (Fillerbone); Group IV: Filled with bioactive glass (PerioGlass). After 180 days the animals were sacrificed and the specimens followed routine laboratory procedures for hematoxilin/eosin staining and histological evaluation. The histological analysis showed that the autogenous bone allowed total repair of the bone defects; Fillerbone and PerioGlass allowed total repair of the defects with intimate contact of the remaining granules and newly formed bone; Bone Source did not allow bone formation with filling of the defects by connective fibrous tissue and the material was almost totally resorbed

Implantes de biomateriais em alvéolos dentais. Análise histológica em cães / Biomaterials implants in dental socket. Histologic analysis in dogs

Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento biológico de quatro biomateriais, implantados em alvéolos de cães. Foram selecionados 10 animais de raça indefinida, fêmeas e extraídos os primeiros e terceiros pré-molares, inferiores e superiores (direito e esquerdo). Os alvéolos foram divididos em 5 grupos: Grupo 1 - (Controle); Grupo 2 - (Osteogen); Grupo 3 - (Biohapatita); Grupo 4 (Biogran) e Grupo 5 - (Bio-Osso). Os períodos de avaliação foram de 30, 60 e 200 dias. Os resultados histológicos mostraram que a Biohapatita apresentou poucas partículas, nos períodos iniciais, e esses estavam envoltos por tecido conjuntivo entre o trabeculo ósseo. Ao final do estudo não foram mais observadas no interior do alvéolo, sugerindo total reabsorção e/ou expulsão. A maioria das partículas de OsteoGen apresentaram formação óssea direta em suas superfícies, ao final do estudo, porém algumas partículas estavam envolvidas por tecido conjuntivo. Nos grupos com Bio-Osso, as partículas não foram totalmente reabsorvidas, apresentando deposição direta do tecido ósseo sobre a sua superfície remanescente. Com o Biogran, as partículas, em alguns cortes, estavam ausentes, sugerindo reabsorção. Em alguns espécimes os grânulos estavam envolvidos por um delgado tecido calcificado e esse, por sua vez, circundado por tecido conjuntivo. Concluiu-se que os materiais tiveram reação orgânica semelhante, o Bio-Osso foi o biomaterial que apresentou o maior número de partículas envolvidas por tecido ósseo seguido pelo OsteoGen e Biogran respectivamente. Todos os materiais retardaram o processo de reparação alveolar

The aim of this study was to evaluate the biological behavior of different biomaterials used as graft material into bone defects. Ten female mongrel dogs, in good general health, had the first and third upper and lower premolars extracted bilaterally. Each jaw received randomly the following materials: Group 1 - (Control - no graft); Group 2 - (OsteoGen); Group 3 - (Biohapatita); Group 4 - (Biogran) and Group 5 - (Bio-Osso). The animals were sacrified after 30, 60 and 200 days. Histologic analysis showed that Biohapatita had most of its particles surrounded by connective tissue with small amount of neo trabeculae bone, and in the last period the particles had been reabsorbed and/or expel. Most of the OsteoGen particles presented direct bone formation on their surfaces at the end of the study, however some particles were involved by connective tissue. In the Bio-Oss group, the material particles of were not totally reabsorbed, presenting direct deposition of bone on the remaining surface. The Biogran particles were not observed in some areas, suggesting reabsorption; some granules were involved by a thin calcified tissue which was surrounded by connective tissue. It was concluded that: all tested materials presented a similar biological behavior; the greater amount of particles surrounded by mineralized tissue was observed in the Bio-Oss group followed by Osteogen and Biogran and all tested materials retarded the alveolar repair process

Utilização de Biogran e Calcitite em defeitos ósseos. Estudo histológico em macacos Cebus apella / Utilization of Biogran and Calcitite in bone defects. Hystologic study in monkeys Cebus apella

A proposição deste trabalho foi avaliar e comparar histologicamente a efetividade do Biogran e Calcitite no preenchimento de cavidades ósseas cirurgicamente criadas, em mandíbulas de quatro macacos adultos jovens Cebus apella. Foram realizadas cirurgicamente três cavidades transfixantes de 5 mm de diâmetro na região de ângulo da mandíbula sendo duas cavidades no lado direito e uma no lado esquerdo. Os defeitos ósseos foram divididos em três grupos de acordo com o material utilizado, sendo: D1 preenchido com biovidro (Biogran); D2, sem preenchimento; e E, preenchido com hidroxiapatita (Calcitite). Após o período de 180 dias os animais foram sacrificados, as peças removidas e processadas para obtenção de cortes histológicos. Após análise histológica descritiva os resultados demonstraram que não ocorreu formação óssea no grupo D2, o material Biogran permitiu neoformação óssea com reparação total do defeito criado sendo este quase totalmente reabsorvido e substituído por tecido ósseo e os poucos cristais restantes do material encontravam-se em íntimo contato com tecido ósseo neoformado. O material Calcitite não permitiu neoformação óssea sendo que os grânulos do material presentes no interior da cavidade apresentaram-se envoltos por tecido conjuntivo fibroso. Baseados nos resultados obtidos podemos concluir que: apenas o biovidro propiciou a obliteração das cavidades por tecido ósseo e que a hidroxiapatita se apresentou, em grande quantidade, envolta por tecido fibroso e ausência de formação óssea

The present study compares the biological behavior of Biogran and Calcitite as fillers of surgical cavities in the mandible of four adult monkeys (Cebus apella). The surgical cavities were prepared through both mandibular cortices, with a diameter of 5 mm, in the angle region. Two cavities were prepared in the right side and one in the left, divided into groups, according to the material employed as follows: 1 - D1 filled with bio-glass (BioGran), 2 - D2 without bio-filling, 3 - E filled with hidroxyapatite (Calcitite). After 180 days the animals were sacrificed and the specimens removed for histological processing. Results showed no bone formation in group D2 (empty cavities). Biogran allowed bone formation and total repair of the bone defect. It was almost totally resorbed and substitued by bone. The few remaining crystals were in intimate contact with newly formed bone. Calcitit did not allow bone formation and granules inside the cavities were involved by connective tissue. Based upon those results, conclusions were: 1) Bio-glass resulted in total obliteration of the surgical cavity with bone; 2) Hydroxyapatite was present in large amount and involved by connective tissue, without newly formed bone