Avaliação de diferentes protocolos de campo eletromagnético pulsado na osseointegração de implantes: estudo in vivo e in vitro / Evaluation of differents protocols of pulsed electromagnetic fields in implants osseointegration: in vivo and in vitro study

RESUMO

A utilização de estimulação biofísica através da modalidade de campo eletromagnético pulsado (CEMP) para o tratamento de diversas condições no tecido ósseo tem despertado o interesse científico há décadas. Entretanto, a grande variedade nos parâmetros e protocolos utilizados e a divergência de resultados na literatura dificultam o estabelecimento de uma metodologia que seja eficaz no contexto da terapia com implantes osseointegrados. Dessa forma, torna-se importante avaliar o efeito de diferentes tempos de aplicação do CEMP padronizado em diferentes momentos no processo de osseointegração de implantes de titânio inseridos em tíbias de ratos. Para isso, foram utilizados 60 animais (Rattus norvegicus, variação albinus, Wistar), randomizados em três grupos experimentais controle, teste A (GTA) submetidos por 3 horas de CEMP, e teste B (GTB) com 1 hora de CEMP, sendo que, a exposição ocorreu em 5 dias semanalmente durante o período experimental. Todos os animais receberam implantes em ambas as tíbias, e a aplicação do CEMP ocorreu apenas nos grupos teste com parâmetros fixos de ± 1 mT, 15 Hz, com 25 ciclos repetidos por 200 microssegundos. Após a eutanásia as peças foram separadas e preparadas para o teste mecânico, análises histomorfométricas, microtomografia computadorizada (µCT) e ensaios biológicos in vitro. Os dados foram tabulados e a análise de variância ANOVA foi aplicada, com nível de significância de 5%. Os resultados obtidos revelaram que, GTB apresentou melhores resultados em comparação ao GTA nos testes de torque de remoção em 07 dias; no volume ósseo e densidade mineral óssea, ambos em 07, 21 e 45 dias; na proliferação celular em 21 dias, na viabilidade celular em 07 e 45 dias, no conteúdo de proteína total em 07 dias e nódulos de mineralização em 03 e 07 dias. O GTA apresentou melhor desempenho na avaliação da espessura do osso trabecular em 03 dias e na proliferação celular em 03 e 45 dias comparado ao GTB. Os grupos teste apresentaram resultados superiores ao controle nas avaliações de contato osso-implante, espessura do osso trabecular, na viabilidade celular, conteúdo de proteína total e fosfatase alcalina. Na análise histomorfométrica e no número de trabéculas não houve diferenças entre os grupos teste. Com os resultados pode-se concluir que, a aplicação do campo eletromagnético pulsado como um bioestimulador foi efetivo na otimização dos eventos no tecido ósseo que acarretam na osseointegração, especialmente quando aplicado por menor tempo e nos períodos iniciais do reparo ósseo(AU)

ABSTRACT

The use of biophysical stimulation through the pulsed electromagnetic field modality (PEMF) for the treatment of various conditions in bone tissue has aroused scientific interest for decades. However, the wide variety of parameters and protocols used and the divergence of results in the literature make it difficult to establish a methodology that is effective in the context of therapy with osseointegrated implants. Thus, it is important to evaluate the effect of different application times of the standardized PEMF at different times in the osseointegration process of titanium implants inserted in tibiae of rats. For this, 60 animals (Rattus norvegicus, variation albinus, Wistar) were used, randomized in three experimental groups control, test A (GTA) submitted for 3 hours of CEMP, and test B (GTB) with 1 hour of PEMF, and the exposure occurred in 5 days weekly during the trial period. All animals received implants in both tibiae, and the application of PEMF only occurred in the test groups with fixed parameters ± 1 mT, 15 Hz, with 25 cycles repeated for 200 microseconds. After euthanasia, the pieces were separated and prepared for mechanical testing, histomorphometric analysis, computed microtomography (µCT) and in vitro biological tests. Data were tabulated and ANOVA analysis of variance was applied, with a significance level of 5%. The results obtained revealed that, GTB presented better results in comparison to GTA in the removal torque tests in 07 days; in bone volume and bone mineral density, both at 07, 21 and 45 days; cell proliferation in 21 days, cell viability in 07 and 45 days, total protein content in 07 days and mineralization nodules in 03 and 07 days. GTA performed better in assessing trabecular bone thickness in 03 days and in cell proliferation in 03 and 45 days compared to GTB. The test groups showed results superior to the control in assessments of boneimplant contact, trabecular bone thickness , in cell viability, total protein content and alkaline phosphatase. In the histomorphometric analysis and in the number of trabeculae, there were no differences between the test groups. With the results it can be concluded that the application of the pulsed electromagnetic field as a biostimulator was effective in the optimization of the events in the bone tissue that result in osseointegration, especially when applied for a shorter time and in the initial periods of bone repair(AU)