Tomographic late evaluation of xenogeneic bone grafts in sockets of impacted third molars

Abstract It is necessary to preserve height and thickness of the alveolar bone to facilitate rehabilitation with osteointegratable implants or simply to maintain bone integrity after extraction. Biomaterials associated with resorbable or non-resorbable membranes, when placed in the region of the socket, may contribute to avoid this unwanted reabsorption. Objective The objective of this study was to evaluate the distance of the crest of alveolar ridge to the cementoenamel junction (CEJ) of the lower second molars and the bone density of the third molar socket filled with Gen-Tech®, 5 years after an exodontia using cone beam computed tomography (CBCT) to visualize the central region of the sockets, without overlapping of the buccal and lingual cortical bones. Material and Methods A total of 12 individuals from an initial group of 39 patients submitted to extraction of the unruptured lower third molars and grafting of an association of inorganic bovine bone matrix, organic bovine bone matrix, collagen and bone morphogenetic proteins (BMP) (Gen-Tech®) on one side and the contralateral sockets filled only by clot, returned to control after 5 years, and were submitted to CBCT. The distance from the crest of alveolar bone to the CEJ and the bone density (BD) were measured using the i-CAT Vision Software. Results The results showed that the distance from the crest of alveolar bone to the CEJ in the control group was similar to that observed before the exodontia; in the experimental group, this distance was smaller. Considering the BD measurement, a significantly higher density was observed in the experimental group (p<0.05). Conclusion Part of the biomaterial was not absorbed and allowed the stability of the evaluated parameters after 5 years, being able to be used as a bone substitute in the socket.

Proteína morfogenética ósea y su opción como tratamiento de la fisura alveolar / Bone morphogenetic protein and its option as an alveolar cleft treatment

La proteína morfogenética ósea (BMP), es una proteína endógena que ha mostrado efectos significativos en la promoción de la formación ósea. El uso de BMP ha sido descrito en la reconstrucción de defectos óseos de origen traumáticos y patológicos, incluyendo la fisura alveolar, el aumento de reborde alveolar, la elevación de seno maxilar, el injerto de alveolo post-extracción, y la cirugía perimplantaria entre otros. A pesar de las ventajas asociadas al uso de BMP y que en la actualidad se aplica en combinación con matrices de colágeno, ciertas propiedades tales como su baja resistencia mecánica y su elevada tasa de liberación inicial disminuyen su eficacia en la formación ósea. En este contexto, el desarrollo de nuevos sistemas de liberación prolongada de BMP que permitan la quimiotaxis de células mesenquimáticas y su posterior diferenciación a osteoblastos representa un desafío con alto potencial clínico para la estimulación de la formación ósea. En este trabajo, se describe el uso de BMP en la reconstrucción de fisuras alveolares y en particular se discuten las ventajas de su administración en micropartículas poliméricas comosistemas de liberación de BMP (rhBMP-2) con promisorias aplicaciones en la estimulación de la formación ósea.

Bone morphogenetic protein (BMP) is an endogenous protein that has shown significant effects in the promotion of bone formation. BMP also has been described in the reconstruction of traumatic and pathological bone defects, including alveolar cleft, alveolar ridge augmentation, maxillary sinus elevation, and applications in post-extraction alveolus graft, and peri-implant surgery among others. Despite the advantages associated with the use of BMP, currently is applied in combination with collagen matrices, which has certain properties such as low mechanical resistance and a high burst initial release that diminish its effectiveness in bone formation. In this context, the development of novel systems with greater mechanical resistance and prolonged release of BMP, that lead to chemotaxis of mesenchymal cells, following by its differentiation to osteoblasts represents a major challenge that holds outstanding clinical potential for the stimulation of bone formation. In this paper, we describe the use of BMP for the reconstruction of alveolar clefts, and its advantages being administrated in polymeric microparticles as sustain release system with promising applications in the stimulation of bone formation.

Orientações para uso clínico da BMP / Orientations for clinical use of BMP

Qual é a origem das BMPs e qual a vasta sinonímia empregada para identificá-las?As proteínas morfogenéticas ósseas são as responsáveis pela sinalização para a indução da formação óssea. As BMPs (bone morphogenetic proteins) representam uma família com mais de vinte proteínas relatadas, as quais fazem parte da família dos fatores ß de crescimento e transformação (TGF-ß), ativando e inibindo os fatores de diferenciação e crescimento (GDFs).

What is the origin of BMPs and how extensive is the synonymy employed to identify them?The morphogenetic proteins of the bone are responsible for signaling to induce bone formation. BMPs (bone morphogenetic proteins) represent a family with more than 20 reported proteins, which are part of the transforming growth ß factor family (TGF-ß), activating and inhibiting the differentiation and growth factors (GDF).

Digital subtraction radiographic analysis of the combination of bioabsorbable membrane and bovine morphogenetic protein pool in human periodontal infrabony defects

OBJECTIVES: This study assessed the bone density gain and its relationship with the periodontal clinical parameters in a case series of a regenerative therapy procedure. MATERIAL AND METHODS: Using a split-mouth study design, 10 pairs of infrabony defects from 15 patients were treated with a pool of bovine bone morphogenetic proteins associated with collagen membrane (test sites) or collagen membrane only (control sites). The periodontal healing was clinically and radiographically monitored for six months. Standardized pre-surgical and 6-month postoperative radiographs were digitized for digital subtraction analysis, which showed relative bone density gain in both groups of 0.034 ± 0.423 and 0.105 ± 0.423 in the test and control group, respectively (p>0.05). RESULTS: As regards the area size of bone density change, the influence of the therapy was detected in 2.5 mm² in the test group and 2 mm² in the control group (p>0.05). Additionally, no correlation was observed between the favorable clinical results and the bone density gain measured by digital subtraction radiography (p>0.05). CONCLUSIONS: The findings of this study suggest that the clinical benefit of the regenerative therapy observed did not come with significant bone density gains. Long-term evaluation may lead to a different conclusions.

Proteína morfogénica humana y cirugía espinal / Morphogenic human protein and spinal surgery

La búsqueda de mejores técnica de fusión espinal se ha convertido en uno de los retos de las ciencias básicas para aplicación en neurocirugía de columna. Como resultado aparece el descubrimiento de una familia de proteínas llamadas proteínas morfogénicas humanas que presentan una capacidad potencial para aumentar las tasas de fusión espinal. Las investigaciones basadas en ensayos clínicos prospectivos, randomizados han demostrado la eficacia de estas proteínas para el tratamiento de ciertas patologías quirúrgicas de la columna vertebral.

Histological and radiographic evaluation of the muscle tissue of rats after implantation of bone morphogenic protein (rhBMP-2) in a scaffold of inorganic bone and after stimulation with low-power laser light.

Objective: The present study histologically and radiologically evaluates the muscle tissue of rats after implantation of bone morphogenic protein (rhBMP-2) in a natural inorganic bone mineral scaffold from a bull calf femur and irradiation with low-power light laser. Materials and Methods: The right and left hind limbs of 16 rats were shaved and an incision was made in the muscle on the face corresponding to the median portion of the tibia, into which rhBMP-2 in a scaffold of inorganic bone was implanted. Two groups of limbs were formed: control (G1) and laser irradiation (G2). G2 received diode laser light applied in the direction of the implant, at a dose of 8 J/cm2 for three minutes. On the 7th, 21st, 40th and 112th days after implantation, hind limbs of 4 animals were radiographed and their implants removed together with the surrounding tissue for study under the microscope. The histological results were graded as 0=absence, 1=slight presence, 2=representative and 3=very representative, with regard to the following events: formation of osteoid structure, acute inflammation, chronic inflammation, fibrin deposition, neovascularization, foreign-body granuloma and fibrosis. Results: There were no statistically significant differences in these events at each evaluation times, between the two groups (P>0.05; Mann-Whitney test). Nevertheless, it could be concluded that the natural inorganic bone matrix with rhBMP-2, from the femur of a bull calf, is a biocompatible combination. Conclusions: Under these conditions, the inductive capacity of rhBMP-2 for cell differentiation was inhibited. There was a slight acceleration in tissue healing in the group that received irradiation with low-power laser light.

Pulpotomy in human deciduous teeth and bone morphogenetic protein (rhBMP-2) / Pulpotomia em dentes decíduos humanos e proteína morfogenética do osso (rh BMP-2)

OBJECTIVES: Recent studies of pulpotomy and direct pulp capping using bone morphogeneticprotein (BMP) in the teeth of animals have indicated a role for BMP in the induction and biologicalproduction of dentin. The aim of this study was to observe painful reactions and signs of clinicaland radiographic pathological alterations in human deciduous teeth, as well as to histologicallyexamine pulp tissue after the use of recombinant human BMP-2 in a collagen scaffold. MATERIALAND METHOD: Five deciduous teeth for which pulpotomy had been indicated were studied.rhBMP-2 was placed in the pulp chamber of the teeth, and they were then filled using compositeresin. In two teeth that exfoliated, histological examinations were performed. RESULTS: Aftertwelve months, we observed 100% clinical and radiographic success, with no detectableabnormalities. On the histological sections, areas of inflammation, pulp necrosis and internalreabsorption, as well as the formation of tissue resembling osteodentin in the radicular portion,were observed. CONCLUSIONS: It could be concluded that the absence of symptomatologyand clinical and radiographic alterations suggests that rhBMP-2 is a material with inductive propertiesthat should be further investigated for use as an alternative to pulpotomy treatment.

OBJETIVOS: A proposta deste estudo foi observar as reações álgicas, sinais de alteraçõespatológicas (clínica e radiográfica) e examinar histologicamente o tecido pulpar de molaresdecíduos humanos, após o uso de BMP-2 recombinante humano em arcabouço de colágeno.MATERIAL E MÉTODO: Foram utilizados cinco molares decíduos de crianças entre oito edez anos, com indicação de pulpotomia. Após execução da técnica, na câmara foi acomodadaa rhBMP-2 em colágeno e o dente restaurado com resina composta. Estes pacientes foramacompanhados durante doze meses, dois dentes que esfoliaram foram realizados exameshistológicos (H.E.). RESULTADOS: Após este período observou-se sucesso clínico eradiográfico de 100%, pois nenhuma anormalidade foi detectada. Foram observadas noscortes histológicos, áreas de inflamação, necrose pulpar e reabsorção interna, também formaçãode tecido semelhante a osteodentina. CONCLUSÕES: Pode-se concluir que as ausências desintomas e de alterações clínicas e radiográficas sugerem que as rhBMP-2 em arcabouço decolágeno são materiais com propriedades indutivas que devem ser melhor pesquisadas paraque se tornem alternativa para as pulpotomias.

Proteínas morfogenéticas ósseas associadas a osso esponjoso autógeno na reparação de falhas experimentais na calota craniana de coelhos (Oryctolagus cuniculus) / Bone morphogenetic proteins associated with autogenous bone graft in the reparation of calvarial experimental defects of rabbits (Oryctolagus cuniculus)

Foi avaliada a reparação óssea após implantação de proteínas morfogenéticas ósseas (BMP) em diferentes concentrações e períodos de observação, carreadas por auto-enxerto ósseo esponjoso (EOE), em falhas ósseas, produzidas na região fronto-parietal do crânio de 20 coelhas. A falha I não foi preenchida, a II foi completamente preenchida com 3mg de EOE e as falhas III, IV, V e VI foram preenchidas com EOE associado a 0,5; 1; 2 e 5mg de BMP, respectivamente. Nas avaliações mesoscópicas, post mortem, verificou-se que, independentemente do período de tratamento, o preenchimento ósseo iniciou-se a partir das bordas para o centro e do fundo para a superfície das falhas. Na falha I manifestou-se o menor preenchimento ósseo quando comparada com as demais falhas, em todos os períodos, e nas que receberam 2mg de BMP exibiu-se a melhor cobertura óssea. Microscopicamente, verificou-se que, aos sete dias, o preenchimento ósseo iniciou-se a partir das bordas e do fundo da lesão, com mobilização e diferenciação de células provenientes do periósteo e das meninges, respectivamente e, nas avaliações subseqüentes, a atividade osteoblástica originou-se, também, de "ilhas de ossificação" semelhantes a centros de ossificação, localizadas no centro da falha. A formação trabecular aumentou, proporcionalmente, com a concentração utilizada de BMP, e a aposição e organização óssea aumentaram com o tempo de observação. Verificou-se também a presença de tecido cartilaginoso. A BMP associada ao EOE contribuiu para a formação de novo tecido ósseo, promovendo maior mobilização, diferenciação e organização celular, e abreviou o tempo de formação óssea, sugerindo processo de ossificação endocondral. Os melhores resultados foram observados com a associação de 2mg de BMP a 3mg de enxerto, e a adição de BMP, mesmo em menor quantidade, determinou precocidade de formação óssea. A maior quantidade de BMP não determinou maior preenchimento ósseo

Aspects of bone repair were evaluated after implantation of bone morphogenetic proteins (BMP) in different concentrations. They were carried by autogenous bone graft in defects created on skulls of 20 adult, young female rabbits, randomizedly divided into five experimental groups and were observed at five times. After exposure of skull bones, six bone defects on the fronto-parietal region of each animal were performed. The defect I was not filled, the II was completed filled with 3mg of autogenous bone graft and the defects III, IV, V, and VI were filled with autogenous bone graft associated with 0.5; 1; 2 and 5mg of BMP, respectively. In the post-mortem mesoscopic evaluations, it was observed that, independently of the treatment period of the defects, the bony filling began from the borders to the center, and from the botton to the surface of the lessions. The bony filling of the defect I was the smallest when compared with the others defects, in all the observation moments. It was also verified that until 2mg the higher the concentration of BMP used, better was the bone cover. Microscopically, it was verified in the first evaluations, on the seventh day, that the bony growth started from the borders and from the bottom of the lesion, with mobilization and differentiation of cells deriving from the periosteum and the meninges, respectively. In the subsequent evaluations, the osteoblastic activity also derived from "ossification islands" to ossification centers, located in the center of the flaw. The trabecular formation increased proportionally with the concentration of BMP used, and the apposition and bony organization increased proportionally with the time of observation. The presence of cartilaginous tissue was verified in all the flaws. In conclusion, the use the higher concentration of BMP did not determinate the better new bone formation. The association of BMP with autogenous bone graft contributed to the formation of new bony...

Effect of bovine bone morphogenetic proteins on radius fracture healing in rabbits

PURPOSE: To investigate the effect of bovine bone morphogenetic proteins (bBMPs) bound to hydroxyapatite plus collagen in the healing of unstable radius fractures. METHODS: A transverse fracture was induced at the mid of the diaphysis in both radii on 15 Norfolk rabbits with average age of 5.5 months and 3.5kg. A mixture of bBMPs bound to thin powdered hydroxyapatite (bBMP-HA) and bovine collagen as agglutinant was applied to the right radius fracture site. The left radius fracture was considered control and no treatment was used. After 30, 60 and 90 days (5 rabbits/period) the rabbits were euthanized and the radii were collected for histological analysis. RESULTS: The descriptive histological analysis revealed that repair was similar for both forelimbs. The histomorphometric analysis showed that the mean area of newly formed bone was 867442.16 mm², 938743.00 mm² and 779621.06 mm² for the control forelimbs, and 841118.47 mm², 788038.76mm² and 618587.24 mm² for the treated forelimbs at 30, 60 and 90 days, respectively. Thus the newly formed bone area was 12.17 percent larger in the forelimbs treated with bBMP-HA/collagen than in the control forelimbs (p<0.05, Tukey test) in the 60-day period after surgery. In both forelimbs the newly formed bone area increased throughout the experimental period until the complete fracture healing. CONCLUSION: Based on the result obtained here we concluded that bBMP-HA/collagen induced a lower but significant improvement in fracture consolidation.

OBJETIVO: Investigar a influência de Proteínas Morfogenéticas Osseas de origem bovina (bBMPs) ligadas a hidroxiapatita mais colágeno na consolidação de fraturas instáveis do rádio. MÉTODOS: Em 15 coelhos com aproximadamente 5,5 meses de idade e peso médio de 3,5kg foi realizada uma fratura transversa na porção média da diáfise do rádio de ambos os membros. Na fratura do rádio direito foi aplicada mistura de bBMPs ligadas à hidroxiapatita (bBMP-HA) e colágeno bovino como aglutinante e na do rádio esquerdo, considerada controle, nenhum tratamento foi usado. Os coelhos (cinco por período) foram submetidos à eutanásia aos 30, 60 e 90 dias após a cirurgia para realização do processamento histológico e análise microscópica. RESULTADOS: A análise histológica descritiva revelou que a consolidação foi similar para os membros tratado e controle. Pela análise histomorfométrica, a área de novo osso foi em média 867442,16 mm², 938743.00 mm² e 779621,06 mm² para os membros controles e 841118,47 mm², 788038,76mm² e 618587,24 mm² para os membros tratados, aos 30, 60 e 90 dias, respectivamente. Desta forma, aos 60 dias de pós-operatório a área de novo osso foi 12.17 por cento maior no membro tratado com bBMP-HA/colágeno em relação ao membro controle (p<0.05, teste de Tukey). Em ambos os membros a área de novo osso aumentou durante o período experimental até a total consolidação da fratura. CONCLUSÃO: Baseado nos resultados obtidos foi possível concluir que a mistura de bBMP-HA/colágeno induziu pequena, porém significante melhora na consolidação da fratura.

Bone morphogenetic proteins: its application in the process of repairing the dentin pulp complex

Evolution of knowledge related to molecular Biology has been applied in different areas of clinical Biology, Dentistry among them, allowing the use of these new advances in the treatment of offenses to the pulpal organ. The use of bone morphogenetic proteins (BMPs) represents another possibility in the treatment of exposed pulps with no contact with aggressive agents and free from undesirable effects to maintain pulp vitality.

La evolución del conocimiento relacionado a la Biología Molecular ha sido aplicado en diferentes áreas de la Biología Clínica, entre ellas la Odontología, permitiendo el uso de esos nuevos adelantos en el tratamiento de agresiones al órgano pulpar. El uso de proteínas óseas morfogenéticas (BMPs), representa otra posibilidad en el tratamiento de pulas expuestas sin la presencia de agentes agresores, libre principalmente de los efectos indeseables a la mantención de la vitalidad pulpar.

Cambios estructurales y ultraestructurales en el cartilago frente a la modulacion del oxido nitrico y la utilizacion de factores de crecimiento / Structural and ultrastructural changes in the cartilage opposite to the nitric oxide modulation and the use of growth factors

La patología del cartílago articular es frecuente en la traumatología, por eso es de nuestro interés dilucidar e investigar la ultraestructura y estructura de la lesión, la reparación de este tejido, con el fin de conseguir avances clínicos en la evolución de estas lesiones frecuentes. Los traumatismos, las lesiones por sobreuso y sobrecarga producen alteraciones en el cartílago, cuyos mecanismos de producción y reparación no han sido aún bien estudiados. El conocimiento de los mismos podría ser de gran aporte para evaluar si la aplicación de factores de crecimiento y el estudio de la modulación del oxido nítrico pueden tener una proyección terapéutica. Existen pocos trabajos que reportan el valor del óxido nítrico y los factores de crecimiento en el desarrollo y la reparación de estas lesiones, y debido al costo económico que provoca la abundancia de estas lesiones a los sistemas de salud, y las secuelas que provocan con el desarrollo tórpido y los tratamientos equívocos que se realizan hoy en día, es importante el estudio y mejora de su evolución para el bienestar del paciente y para disminuir el tiempo de regreso a la actividad laboral que el paciente ejercía.

Alveolar wound healing after implantation with a pool of commercially available bovine bone morphogenetic proteins (BMPs): a histometric study in rats

The capacity of a commercially available pool of bovine bone morphogenetic proteins (BMPs) to stimulate osteogenesis in the rat alveolar healing was investigated by histometric analysis. Male rats were anesthetized and had their upper incisor extracted. A pool of purified bovine BMPs adsorbed to microgranular resorbable hydroxyapatite was agglutinated with bovine collagen and saline before implantation into the alveolar socket. The implanted and control rats (n=30 per group) were sacrificed 1 to 9 weeks postoperatively, the hemi-maxillae were decalcified, processed for paraffin embedding and semi-serial longitudinal sections were obtained and stained with hematoxylin and eosin. The volume fraction of alveolar healing components was estimated by a differential point-counting method in histologic images. The results showed that in both, control and implanted rats, the alveolar healing followed the histologic pattern usually described in the literature. Quantitative data confirmed that the BMPs mixture did not stimulate new bone formation in the alveolar socket of implanted rats. These results suggest that the pool of BMPs adsorbed to hydroxyapatite and agglutinated with bovine collagen did not warrant incorporation of the osteoinductive proteins to a slow-absorption system that would allow a BMPs release rate compatible to that of new bone formation, and thus more adequate to osteoinduction.

No presente trabalho analisou-se histometricamente a capacidade de um material de origem nacional em estimular o reparo ósseo alveolar de ratos. Uma mistura de BMPs bovinas purificadas adsorvidas à hidroxiapatita microgranular absorvível foi aglutinada com colágeno bovino e soro fisiológico e implantada na cavidade de extração de incisivos superiores. Os ratos implantados e controles (n=30 por grupo) foram sacrificados após 1, 2, 3 e 9 semanas, as hemi-maxilas contendo os alvéolos em reparação foram descalcificadas e processadas para inclusão em parafina e obtenção de cortes semi-seriados, corados com hematoxilina e eosina. O volume percentual de tecido ósseo reparacional foi estimado por um método de contagem diferencial de pontos, em imagens histológicas analisadas sob uma ocular contendo um retículo com 100 pontos eqüidistantes. Nos ratos controles e implantados o reparo seguiu o padrão descrito na literatura. No grupo implantado, o material não estimulou o reparo ósseo alveolar em nenhum dos períodos analisados. Os resultados sugerem que a mistura de BMPs adsorvidas à hidroxiapatita microgranular absorvível não tenha garantido sua incorporação a um sistema carreador de absorção lenta que propiciasse sua liberação num ritmo compatível com o da neoformação óssea, portanto, adequado à osteoindução.

Assessment of bovine biomaterials containing bone morphogenetic proteins bound to absorbable hydroxyapatite in rabbit segmental bone defects

PURPOSE: To evaluate the osteo-regenerative capacity of two proprietary bone grafting materials, using a segmental defect model in both radial diaphyses of rabbits. METHODS: The right defect was filled with pooled bone morphogenetic proteins (pBMPs) bound to absorbable ultrathin powdered hydroxyapatite (HA) mixed with inorganic and demineralized bone matrix and bone-derived collagen, derived from bovine bone (Group A). The left defect was filled with bovine demineralized bone matrix and pBMPs bound to absorbable ultrathin powdered HA (Group B). In both groups, an absorbable membrane of demineralized bovine cortical was used to retain the biomaterials in the bone defects, and to guide the tissue regeneration. The rabbits were euthanized 30, 90 and 150 days after surgery. Radiographic, tomographic and histologic evaluations were carried out on all specimens. RESULTS: At 30 days, the demineralized cortical bone cover was totally resorbed in both groups. HA was totally resorbed from Group A defects, whereas HA persisted in Group B defects. A prominent foreign body reaction was evident with both products, more pronounced in sections from Group B. At 90 days, the defects in Group B exhibited more new bone than Group A. However, at 150 days after surgery, neither treatment had stimulated complete repair of the defect. CONCLUSION: The partial bone healing of the segmental defect occurred with low or none performance of the biomaterials tested.

OBJETIVO: Avaliar a capacidade osteo-regenerativa de dois biomateriais utilizando um modelo de defeito segmentar efetuado nas diáfises do rádio de coelhos. MÉTODOS: O defeito direito foi preenchido com pool de proteínas morfogenéticas ósseas (pBMPs) e hidroxiapatita em pó ultrafina absorvível (HA) combinada com matriz óssea inorgânica desmineralizada e colágeno, derivados do osso bovino (Grupo A). O defeito esquerdo foi preenchido com matriz óssea desmineralizada bovina com pBMPs e hidroxiapatita em pó ultrafina absorvível (Grupo B). Em ambos os defeitos utilizou-se membrana reabsorvível de cortical bovina desmineralizada para reter os biomateriais no defeito ósseo e guiar a regeneração tecidual. Os coelhos foram submetidos à eutanásia aos 30, 90 e 150 dias após a cirurgia. Foram efetuados exames radiográficos, tomográficos e histológicos em todos os espécimes. RESULTADOS: Aos 30 dias de pós-cirúrgico, o osso cortical desmineralizado foi totalmente reabsorvido em ambos os grupos. A HA tinha reabsorvido nos defeitos do Grupo A, mas persistiu nos do Grupo B. Uma reação de corpo estranho foi evidente com ambos os produtos, porém mais pronunciada no Grupo B. Aos 90 dias os defeitos do grupo B tinham mais formação óssea que os do Grupo A. Entretanto, aos 150 dias após a cirurgia, nenhum tratamento havia promovido o completo reparo do defeito. CONCLUSÃO: Os biomateriais testados contribuíram pouco ou quase nada para a reconstituição do defeito segmentar.

Bone morphogenetic proteins: from structure to clinical use

Bone morphogenetic proteins (BMPs) are multi-functional growth factors belonging to the transforming growth factor ß superfamily. Family members are expressed during limb development, endochondral ossification, early fracture, and cartilage repair. The activity of BMPs was first identified in the 1960s but the proteins responsible for bone induction were unknown until the purification and cloning of human BMPs in the 1980s. To date, about 15 BMP family members have been identified and characterized. The signal triggered by BMPs is transduced through serine/threonine kinase receptors, type I and II subtypes. Three type I receptors have been shown to bind BMP ligands, namely: type IA and IB BMP receptors and type IA activin receptors. BMPs seem to be involved in the regulation of cell proliferation, survival, differentiation and apoptosis, but their hallmark is their ability to induce bone, cartilage, ligament, and tendon formation at both heterotopic and orthotopic sites. This suggests that, in the future, they may play a major role in the treatment of bone diseases. Several animal studies have illustrated the potential of BMPs to enhance spinal fusion, repair critical-size defects, accelerate union, and heal articular cartilage lesions. Difficulties in producing and purifying BMPs from bone tissue have prompted the attempts made by several laboratories, including ours, to express these proteins in the recombinant form in heterologous systems. This review focuses on BMP structure, molecular mechanisms of action and significance and potential applications in medical, dental and veterinary practice for the treatment of cartilage and bone-related diseases.

Utilização da densitometria óssea como método de avaliação dos resultados da utilização de BMP bovina em artrodese de coluna em coelhos / Bone densitometry in the evaluation of the results obtained with the use of bovine BMP in spine arthrodesis in rabbits

As BMPs, proteínas indutoras de crescimento ósseo, desde o início de sua utilização, têm sido avaliadas em diferentes modelos experimentais objetivando determinar sua eficácia, sendo necessário o estabelecimento de métodos de avaliação que permitam melhor compreensão dos resultados. OBJETIVO: Este estudo tem por objetivo avaliar a utilização da densitometria óssea como método de avaliação do incremento ósseo observado quando da utilização de BMP bovina em artrodeses intertransversas da coluna lombar de coelhos. MÉTODOS: Foram utilizados dois grupos de dez coelhos neozelandeses fêmeas, submetidos a artrodese intertransversa da coluna lombar, segmento L5/L6, por via posterior. No primeiro grupo foi utilizado enxerto homólogo e no segundo a associação de enxerto homólogo com biocomposto (BMP bovino, 1,0 mg e hidroxiapatita, 9,0 mg). Os animais foram acompanhados por 15 semanas, isolados em cativeiro e avaliados diariamente por veterinário sob o ponto de vista clínico e neurológico e, posteriormente, submetidos à realização de densitometria óssea por tomografia computadorizada. RESULTADOS: Foram obtidas 268 medidas de densidade óssea do osso normal, 134 medidas do osso neoformado de enxerto homólogo isolado e 134 medidas do osso neoformado pela associação enxerto homólogo e BMP. Esses valores foram submetidos à análise estatística que demonstrou incremento ósseo significativo (p=0,034) do grupo BMP/HAP, quando comparado ao grupo controle. Os valores de densidade óssea do osso normal foram submetidos à mesma análise estatística onde se encontrou resultado semelhante. CONCLUSAO: A densitometria óssea realizada pela tomografia computadorizada apresenta-se como método alternativo para avaliação de resultados quando utilizado BMP em estudos experimentais. Estudos subseqüentes deverão ser realizados para melhor entendimento da variação de densidade óssea encontrada quando da comparação das medidas do osso normal nos dois grupos.

Aspectos radiográficos e densitométricos na consolidação de fraturas tratadas por proteínas morfogenéticas ósseas em rádio de coelhos / Radiographic and densitometric aspects of the fracture healing treated with bone morphogenetic proteins in rabbit radius

Avaliou-se, por meio de exames radiográficos e densitométricos, a influência de um biomaterial desenvolvido pela indústria brasileira, no processo de reparação de fraturas diafisárias instáveis do rádio. Foram utilizados 15 coelhos Norfolk, machos, idade entre cinco e seis meses e peso corpóreo médio de 3,5kg. Induziu-se fratura transversa na porção média da diáfise de ambos os rádios direito, por meio de serra giratória. Ao redor das extremidades fraturadas do rádio direito (tratado) aplicou-se BMPs adsorvidas à hidroxiapatita e aglutinante de colágeno em grânulos, ambos de origem bovina. O rádio esquerdo não recebeu tratamento, sendo considerado controle. Realizaram-se estudos radiográficos e de densitometria óptica por imagens radiográficas no pós-operatório imediato e aos 30, 60 e 90 dias de pós-operatório. Somente no 30º dia de pós-operatório ocorreu maior porcentagem de restabelecimento cortical na fratura tratada com biomaterial. Pela análise estatística não se verificou diferença nos exames densitométricos quer entre momentos ou entre membros. Foi possível concluir que apenas no exame radiográfico ao 30 dias de pós-operatório detectou-se efeito positivo do biomaterial.

Engenharia de tecido em odontologia / Tissue engineering in dentistry

Uma das atuações da biotecnologia conteporânea é na "Engenharia de tecido", uma atividade multidisciplinar que tem como proposta a formação biológica de tecido funcional. A matriz do osso contém proteínas capazes de auto-indução através da diferenciação celular, denominadas proteínas morfogeneticas do osso (BMPs). A indução e produção biologica de osteodentina e/ou dentina pela ação das BMPs tem sido demonstrado no tecido pulpar de animais que sofreram pulpotomias. A proposta inicial deste relato é de observar "in vivo" as reações álgicas, sinais de alterações patológicas e a possibilidade de detectar radiograficamente os efeitos indutivos de dentina reparativa com o uso da BMP-2 recombinante humano em arcabouço de ácido poliláctico/poliglicolítico e de colagéno desenvolvidos pela KÜNZEL BIOMATERALS sobre a polpa de dentes decíduos humanos. Após dez meses de acompanhamento não foi observado sintomatologia ou qualquer sinal clínico/radiográfico de patologia

Pool of bovine morphogenetic proteins and guided tissue regeneration in the treatment of intrabony periodontal defects: I- Clinical measurements

Este estudo teve como objetivo avaliar a aplicação do ''pool'' de BMPs bovinas no tratamento de defeitos intra-ósseos. A amostra constou de quinze indivíduos com idade entre 26 e 57 anos, apresentando um par de defeitos intra-ósseos comparáveis, localizados no mesmo arco em dentes do mesmo tipo (pré-molares ou molares) e com perda de inserção (PI) 35mm. Em cada indivíduo, o defeito teste foi tratado com a associação ''pool'' de BMPs- carreador Hidroxiapatita reabsorvível (BMPs-HA), matriz orgânica bovina desmineralizada liofilizada (MO) e barreira de colágeno bovino, enquanto os defeitos controle foram tratados com MO-HA e barreira de colágeno. Na avaliação clínica aos seis meses após a medida inicial, o grupo teste apresentou variação de profundidade de sondagem (PS) de -1,63mm ± 1,141 na vestibular (V) e -1,93mm ± 0,961 na lingual (L) e variação do nível de inserção (NI) de -1,60mm ± 1,168 na V e -1,46mm ± 0,972 na L. O grupo controle apresentou variação de PS de -1,93mm ± 1,347 (V) e -2,0mm ± 1,511 (L) e variação de NI de -1,03mm ± 1,245 (V) e -1,30mm ± 1,114 (L). A análise de variância indicou que a variação de PS e NI foi significativa em ambos os grupos (p<0,05). Entretanto, de acordo com o teste t não houve diferença significativa entre os grupos quanto à variação PS e NI (p<0,05). Em conclusão, a aplicação do ''pool'' de BMPs não oferece benefícios adicionais ao tratamento de defeitos intra-ósseos.

Avaliação histológica da eficácia do laser de λ 830 nm no reparo ósseo de feridas cirúrgicas com implante de proteínas morfogenéticas ósseas (BMPs) e membrana biológica / Evaluation histologic of eficacy on the repair of sugical defects with implant bone morphogenetic proteins (BMPs) and biological menbrane

Um dos maiores problemas na odontologia moderna é a recuperação de perdas ósseas que podem ser ocasionados por trauma, procedimentos cirúrgicos ou por processos patológicos. Diversos tipos de biomateriais tem sido usados na tentativa de melhorar o reparo das mesmas, estes muitas vezes são associados a RTG. Estudos têm evidenciado efeitos positivos da Laserterapia sobre o processo de reparo de feridas de tecidos moles, porém os seus efeitos sobre tecidos ósseo ainda são poucos conhecidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar macroscópica e histologicamente, através de microscopia de luz a eficácia da Laserterapia (AsAIGa, λ830nm, P=40mW, CW, Φ ~0,6mm, 16J/cm² por sessão) no reparo ósseo de feridas cirúrgicas em fêmur de ratos da raça Wistar albinos g~enero – macho), submetidas a implante de proteínas morfogenéticas ósseas (BMps – Gen-pro®), associadas ou não a membrana biológica de osso bovino liofilizado desmineralizado (gen-derm®). Feridas ósseas padronizadas (2mm²) foram criadas no fêmur de 96 animais, divididos em oito grupos: Grupo I (controle - 12 animais); Grupo II (Experimental Laser – 12 animais); Grupo III (Experimental Membrana – Gen-derm® - 12 animais); Grupo IV (Experimental Membrana – gen-derm® + Laser – 12 animais); Grupo V (Experimental BMPs – Gen-pro® - 12 animais); Grupo VI (Experimental BMPs – Gen-pro® + Laser – 12 animais); Grupo VII (Experimental BMPs – Gen-pro® + Membrana – Gen-derm® + 12 animais); Grupo VIII (Experimental BMPs – Gen-pro® + Membrana – Gen-derm® + laser – 12 animais). Os grupos experimentais Laser, receberam sete irradiações com intervalos de 48h, sendo a primeira imediatamente após o ato cirúrgico. A dosimetria utilizada foi de 16J/cm² por sessão, divididos em quatro pontos de 4J/cm², perfazendo uma dose total de tratamento de 112J/cm². Os períodos de sacrifício foram de 15, 21 e 30 dias. Os resultados obtidos no presente estudo demonstraram que nas feridas cirúrgicas irradiadas, foi evidenciado histologicame.