Avaliação das propriedades físicas, químicas e biológicas do cimento Portland associado á radiopacificadores micro e nanoparticulados / Evaluation of physicochemical and biological properties of Portland cement associated to micro and nanoparticulated radiopacifiers

RESUMO

Objetivo: Avaliar as propriedades físicas, químicas e biológicas do cimento Portland (CP) associado a diferentes radiopacificadores (óxido de zircônio - OZr e óxido de nióbio - ONb) micro e nanoparticulados. Metodologia: Para isso, os grupos experimentais foram divididos em Capítulo 1 - CP, CP+20% de óxido de bismuto (OB), CP+30% OZrmicro e CP+30% OZrnano; Capítulo 2 - CP+30% ONbmicro, CP+30% ONbnano e MTA-Angelus. Todos os materiais foram submetidos aos testes de radiopacidade, tempo de presa, pH e liberação de íons cálcio. Além disso, nos materiais do capítulo 1 foi realizado o teste de resistência à compressão após 24 horas e 21 dias. A reação tecidual provocada pelos materiais foi investigada por meio de análises morfológica, morfométrica (densidade numérica de células inflamatórias, CI) e imuno-histoquímica (número de células imunopositivas à interleucina-6, IL-6) da cápsula formada após 7, 15, 30 e 60 dias de implantação no subcutâneo dorsal. O método von Kossa, para detecção de estruturas calcificadas, também foi realizado. Resultados: Capítulo 1 ­ Os materiais testados apresentaram pH alcalino e liberação de íons cálcio após 1, 7, 14 e 28 dias. Os materiais CP+OB, CP+OZrmicro e CP+OZrnano apresentaram valores de radiopacidade estatisticamente superiores ao CP e similares entre si. O CP+OZr micro e o CP+OZr nano exibiram tempos de presa maiores do que CP (p≤0,05). O CP apresentou valor de resistência à compressão, após 24 horas e 21 dias, maior do que os materiais, porém, a adição de OZr promoveu médias estatisticamente superiores quando comparado ao CP+OB. Em todos os grupos, verificou-se redução significante no número de CI e de células imunopositivas à IL-6 aos 15, 30 e 60 dias em comparação à 7 dias. O número de CI e de células imunomarcadas à IL-6 nos materiais contendo OZr foi significantemente menor do que o CP+OB em todos os períodos experimentais. Estruturas von Kossa positivas foram observadas na cápsula adjacente aos materiais implantados em todos os períodos. Capítulo 2 - O MTA apresentou maior radiopacidade quando comparado aos grupos com ONb. O ONb aumentou o tempo de presa inicial dos materiais se comparados ao MTA. Os materiais avaliados apresentaram pH alcalino e liberaram íons cálcio. Em todos os grupos, foi verificada uma redução gradativa e significante no número de CI e IL-6 a partir dos 7 dias. Aos 7 e 60 dias, o CP+ONb micro apresentou as menores médias para o número de CI e células imunopositivas à IL-6. Em todos os períodos, as cápsulas formadas em resposta aos cimentos CP+ONb micro e o CP+ONb nano exibiram médias de densidade numérica de células inflamatórias e de células IL-6 positivas inferiores ou similares ao MTA. Estruturas von Kossa positivas foram observadas na cápsula adjacente aos materiais implantados em todos os períodos. Conclusão: Capítulo 1 - Os resultados mostraram que o óxido de zircônio microparticulado e nanoparticulado favorece as propriedades físicas, químicas e biológicas do CP em comparação ao óxido de bismuto. Capítulo 2 - O CP+ONbmicro e o CP+ONbnano são materiais biocompatíveis com propriedades físicas e químicas adequadas, similares ao MTAAngelus

ABSTRACT

Objective: The aim of this study was to evaluate the effect of different micro e nanoparticulated radiopacifiers (zirconium oxide ­ ZrO and niobium oxide - NbO) on the physicochemical and biological properties of Portland cement (PC). Methods: The experimental groups were divided in Chapter 1 - PC, PC+20% bismuth oxide (BO), PC+30% ZrOmicro e PC+30% ZrOnano; Chapter 2 - PC+30% NbOmicro, PC+30% NbOnano and MTA-Angelus. All materials were submitted to the tests of radiopacity, setting time, pH and calcium ion release. Besides, in the materials of chapter 1, the test of compressive strength after 24 hours and 21 days was performed. Moreover, tissue reaction promoted by all materials was evaluated in rat subcutaneous. In each rat, two polyethylene tubes filled with materials were implanted into dorsal subcutaneous. Empty tubes were used as control. After 7, 15, 30 and 60 days, the specimens were fixed and embedded in paraffin. In the HE-stained sections, the number of inflammatory cells (IC) in the capsule was obtained. Moreover, detection of interleukin-6 (IL-6) by immunohistochemistry and number of IL-6 immunolabeled cells were carried out. The von Kossa method was also performed. The differences among the groups were subjected to ANOVA with a significance level of 5%. Results: Chapter 1 ­ All materials presented an alkaline pH and released calcium ions after 1, 7, 14 and 28 days. The PC+BO, PC+ZrOmicro and PC+ZrOnano exhibited radiopacity values statistically superior than PC. The PC+ZrOmicro and PC+ZrOnano presented setting times higher than PC (p≤0.05). After 24 hours and 21 days, the PC showed compressive strength value significantly superior to the other materials. A higher compressive strength in the PC+ZrO (micro and nano) was found compared to PC+BO. In all groups, significant reduction in the number of IC and IL-6 immunolabeled cells was verified from 7 days. Furthermore, the number of IC and IL-6 positive cells in the CP+ZrO was significantly reduced in comparison to PC+BO in all periods. von Kossa-positive structures were observed in the capsule adjacent to implanted materials. Chapter 2 - The MTA presented superior radiopacity when compared to the groups with NbO. The NbO increased the initial setting time of the materials in comparison to the MTA. The evaluated materials showed alkaline pH and were able to release calcium ion. In all groups, a significant and gradual reduction in the number of IC and IL-6 immunopositive cells was verified from 7 to 15, 30 and 60 days. At 7 and 60 days, the PC+NbOmicro presented number of IC and of IL-6 immunopositive cells inferior than the other materials. In all periods, the capsules adjacent to the MTA exhibited number of IC and of IL-6 immunopositive cells similar or superior than PC+NbOmicro and PC+NbOnano. von Kossa-positives structures were seen in the capsule adjacent to the implanted materials in all periods. Conclusion: Chapter 1 ­ The results revealed that ZrO microparticulated and nanoparticulated exhibits better physicochemical and biological properties in comparison to BO. Chapter 2 ­ The PC+NbOmicro and PC+NbO presented satisfactory physicochemical and biological properties, similar to the MTA