The influence of tantalum on human cell lineages important for healing in soft-tissue reattachment surgery: an in-vitro analysis.

BACKGROUND: Porous tantalum is currently used in orthopaedic surgery for a variety of indications including soft tissue re-attachment. However, the clinical results have been variable and a previous laboratory study has suggested that tantalum may actually inhibit chick tendon fibroblasts. The influence of tantalum on human cell-types involved in soft tissue re-attachment has not been defined. METHODS: Human fibroblasts, human osteoblasts and human mesenchymal stem cells were plated on glass cover slips, half of which were coated with tantalum. Cell numbers were assessed at 1, 2, 7 and 14 days using Cyquant® assay. Cell adhesion and morphology were assessed using light microscopy at 7, 14 and 28 days. To reduce the effect of an expected rate of error, n = 4 was utilised for each cell type and the experiment was repeated twice. RESULTS: Statistically similar numbers of human osteoblasts and human mesenchymal stem cells were present at 14 days on tantalum-coated and uncoated glass cover slips, revealing no inhibitory effect on cell proliferation. More than double the number of human fibroblasts was seen on tantalum-coated cover slips at that time point (compared to controls), which was statistically significant (p < 0.0001). Morphological assessment revealed normal cell spreading and adhesion on both substrates at all time points. CONCLUSIONS: In vitro study demonstrates that Tantalum causes a significant increase in the proliferation of human fibroblasts with no quantifiable negative effects seen on fibroblast behaviour after 28 days culture. Furthermore, tantalum does not exert any inhibitory effects on the proliferation or behaviour of human osteoblasts or human mesenchymal stem cells. Tantalum could be an appropriate biomaterial for use in situations where soft tissue requires direct reattachment to implants and may stimulate soft tissue healing.

Bacterial cellulose and bacterial cellulose/polycaprolactone composite as tissue substitutes in rabbits' cornea / Celulose bacteriana e composto de celulose bacteriana/policaprolactone para substituto tissular na córnea de coelho

In order to test the performance of bacterial cellulose/polycaprolactone composite (BC/PCL) and pure bacterial cellulose (BC) as tissue substitutes in rabbits' cornea, a superficial ulcer containing 5mm in diameter and 0.2mm deep was made in the right cornea of 36 rabbits, then a interlayer pocket was created from the basis of this ulcer. Twelve rabbits received BC/PCL membrane and 12 were treated with BC membranes, both membranes with 8mm in diameter. The remaining rabbits received no membrane constituting the control group. The animals were clinically followed up for 45 days. Three animals of each group were euthanized at three, seven, 21, and 45 days after implantation for histological examination of the cornea along with the implant. Clinical observation revealed signs of moderate inflammatory process, decreasing from day 20th in the implanted groups. Histology showed absence of epithelium on the membranes, fibroplasia close to the implants, lymph inflammatory infiltrate with giant cells, collagen disorganization, with a predominance of immature collagen fibers in both groups with implants. Although inflammatory response is acceptable, the membranes used does not satisfactorily played the role of tissue substitute for the cornea during the study period.(AU)

Com objetivo de testar o desempenho do compósito celulose bacteriana/policaprolactona (CB/PCL) e da celulose bacteriana pura (CB) como substitutos teciduais em córnea de coelhos, foi realizada uma úlcera superficial de 5 mm de diâmetro e 0,2 mm de profundidade na córnea direita de 36 coelhos, criando-se um bolso interlamelar a partir da base dessa úlcera. Doze animais receberam a membrana do compósito CB/PCL e 12 foram tratados com membranas de CB, ambas com 8 mm de diâmetro, os coelhos restantes não receberam nenhuma membrana, constituindo o grupo controle. Os animais foram acompanhados clinicamente até 45 dias. Três animais de cada grupo sofreram eutanásia aos três, sete, 21 e 45 dias após o implante das membranas para análise histológica da córnea juntamente com o implante. À observação clínica, houve sinais de processo inflamatório moderado, diminuindo a partir do 20º dia nos grupos implantados. A histologia demonstrou ausência de epitélio sobre as membranas, fibroplasia próxima aos implantes, infiltrado inflamatório linfo-histiocitário com células gigantes, desorganização do colágeno, com predominância de fibras imaturas de colágeno em ambos os grupos com implantes. Embora a resposta inflamatória seja aceitável, as membranas utilizadas não desempenharam satisfatoriamente o papel de substituto tecidual para a córnea, no período estudado.(AU)

Isolation, expansion and differentiation of mesenchymal stromal cells from rabbits' bone marrow / Isolamento, expansão e diferenciação de celulas tronco mesenquimais oriundas da medula óssea de coelhos

Tissue engineering has been a fundamental technique in the regenerative medicine field, once it permits to build tri-dimensional tissue constructs associating undifferentiated mesenchymal cells (or mesenchymal stromal cells - MSCs) and scaffolds in vitro. Therefore, many studies have been carried out using these cells from different animal species, and rabbits are often used as animal model for in vivo tissue repair studies. However, most of the information available about MSCs harvesting and characterization is about human and murine cells, which brings some doubts to researchers who desire to work with a rabbit model in tissue repair studies based on MSCs. In this context, this study aimed to add and improve the information available in the scientific literature providing a complete technique for isolation, expansion and differentiation of MSCs from rabbits. Bone marrow mononuclear cells (BMMCs) from humerus and femur of rabbits were obtained and to evaluate their proliferation rate, three different culture media were tested, here referred as DMEM-P, DMEM´S and α-MEM. The BMMCs were also cultured in osteogenic, chondrogenic and adipogenic induction media to prove their multipotentiality. It was concluded that the techniques suggested in this study can provide a guideline to harvest and isolate MSCs from bone marrow of rabbits in enough amount to allow their expansion and, based on the laboratory experience where the study was developed, it is also suggested a culture media formulation to provide a better cell proliferation rate with multipotentiality preservation.

A engenharia de tecidos tem sido uma técnica fundamental no campo da medicina regenerativa, uma vez que permite a criação de peças teciduais tri-dimensionais por meio da associação de células mesenquimais indiferenciadas (ou células estromais mesenquimais - CEMs) e moldes de biomateriais in vitro. Assim, muitos estudos têm sido realizados utilizando estas células oriundas de diferentes espécies animais, e os coelhos são frequentemente utilizados como um modelo animal para estudos in vivo de reparação tecidual. No entanto, a maioria das informações disponíveis sobre a coleta e caracterização de CEMs referem-se às células humanas e murinas, o que traz algumas dúvidas para pesquisadores que desejam trabalhar com coelhos em estudos de reparação de tecidos baseados em CEMs. Neste contexto, o presente estudo objetivou contribuir e aprimorar as informações disponíveis na literatura científica fornecendo uma técnica completa para o isolamento, expansão e diferenciação das MSCs de coelhos. Células mononucleares da medula óssea (CMMOs) do úmero e fêmur de coelhos foram obtidas e, para avaliar sua taxa de proliferação, três meios de cultura diferentes foram testadas, aqui referidos como DMEM-P, DMEM'S e α-MEM. As CMMOs também foram cultivadas em meios de indução osteogênico, condrogênico, e linhagens adipogênico para provar a sua multipotencialidade. Concluiu-se que as técnicas sugeridas neste estudo podem fornecer um guia para a coleta e isolamento de CEMs da medula óssea de coelhos em quantidade suficiente para permitir a sua expansão e, com base na experiência de laboratório onde o estudo foi desenvolvido, é também sugerida uma formulação de meio de cultivo para proporcionar uma melhor taxa de proliferação celular com preservação da multipotencialidade.

Hydroxyapatite-lignin composite as a metallic implant-bone tissue osseointegration improver: experimental study in dogs / Compósito de hidroxiapatita sintética e lignina como promotor de osseointegração entre implante metálico e tecido ósseo: estudo experimental em cães

The study aimed to evaluate biocompatibility, osteoconduction and osseointegration of a pasty composite of hydroxyapatite (20%) and lignin (80%) as a promoter of metal implant and bone tissue integration. An intramedullary Schanz pin was implanted in both tibias of fifteen bitches. In the left tibia, the pin was coated with the biomaterial at the time of surgery. Marrow cavity was also filled with the biomaterial. Right limb did not receive the biomaterial, then constituting the control group. Tibias were harvested from five animals at 8, 60 and 150 days after surgery; three of them were analyzed by histological and biomechanical assessment and the two remaining tibias by X-ray diffraction. Results showed that the biomaterial is biocompatible, with osteoconductivity and osseointegration properties. Histological analysis and diffractograms showed the presence of hydroxyapatite in samples in all periods, although the presence of organic material of low crystallinity was variable. There was no statistical difference in the forces required for removal of the biocompatibility, osteoconductivity and osseointegration, it was not able to promote a better intramedullary pin anchorage.

O trabalho objetivou avaliar a biocompatibilidade, a osteocondução e a osseointegração de um compósito pastoso de hidroxiapatita (20%) e lignina (80%) como promotor de integração entre implante metálico e tecido ósseo. Um pino intramedular de Schanz foi implantado em ambas as tíbias de quinze cadelas. Na tíbia esquerda, o pino foi coberto com o biomaterial no momento da cirurgia. A cavidade medular também foi preenchida com o biomaterial. O membro direito não recebeu o biomaterial, constituindo assim o grupo controle. As tíbias foram coletadas de cinco animais aos oito, 60 e 150 dias após a cirurgia, sendo três encaminhadas para avaliação histológica e biomecânica e as duas restantes, para difração de raios X. Os resultados revelaram biocompatibilidade do material, com propriedades de osteocondução e osseointegração. As análises histológicas e os difratogramas mostraram presença da hidroxiapatita no tecido em todos os períodos avaliados, embora a presença de material orgânico de baixa cristalinidade tenha sido variável. Não houve diferença estatística na força necessária para remoção do pino intramedular entre os tempos ou tratamentos. Embora o biomaterial tenha apresentado biocompatibilidade, osteocondutividade e osseointegração, ele não foi capaz de promover uma melhor ancoragem do pino intramedular.

Perfil epidemiológico e análise microbiológica da infecção de sítio cirúrgico em pacientes humanos e animais de companhia / Epidemiological profile and microbiological analysis of surgical site infection in human and pet patients

A infecção de sítio cirúrgico (ISC) tem sido apontada como a terceira causa mais comum de infecção nosocomial. Este estudo objetivou determinar o perfil epidemiológico da ISC e sua associação aos fatores de risco descritos. Trata-se de um estudo transversal, realizado no Hospital São João Batista de Viçosa-MG e na Clínica Cirúrgica de Cães e Gatos do Hospital Veterinário da Universidade Federal de Viçosa-MG, no período de setembro de 2012 a fevereiro de 2013. As taxas globais de ISC foram de 0,7% no hospital humano e 3,46% no veterinário. No hospital veterinário, a taxa de ISC não mostrou relação com o potencial de contaminação, apresentando a maior taxa nos procedimentos classificados como limpos. Quanto ao tipo de cirurgia, as ortopédicas são as mais comuns em ambos os hospitais e também as que apresentam maior taxa de ISC. Cirurgias com duração maior que 120 minutos corresponderam a 15,25% do total de procedimentos no hospital humano e são ainda menos comuns no veterinário, com 1,26%. A taxa de ISC não parece estar relacionada à duração da cirurgia nesta estratificação. As bactérias isoladas das feridas cirúrgicas foram multirresistentes e os dados levantados indicam que não houve critério quanto ao emprego da antibioticoprofilaxia, principalmente nas cirurgias limpas. Este cenário mostra que é de extrema relevância a atuação de uma comissão de controle de infecção hospitalar, a fim de garantir obtenção de dados fidedignos, para que se possa avaliar a qualidade do serviço prestado e assim promover a redução dos riscos de complicações pós- operatórias...

Surgical site infection (SSI) has been indicated as the third cause of nosocomial infection. The present study aimed to determine the epidemiological profile of SSI and its association with the risk factors. It is a transversal study done at the São João Batista Hospital of Viçosa-MG and at the Surgery Service of the Small Animals Veterinary Hospital of the Universidade Federal de Viçosa-MG, from September 2012 to February 2013. Global SSI rates were 0.7% at the human and 3.46% at the veterinary hospitals. At the veterinary hospital, SSI rates were not related to contamination potential, with clean procedures presenting the greater rates. As for the type of surgery, orthopedic ones are the most common in both hospital and also the ones presenting the greater SSI rates. Surgeries during more than 120 minutes were 15.25% of the total of procedures at the human hospital and are even less common in the veterinary, with 1.26%. Rate of SSI does not seem to be related to surgery duration in this classification. Bacteria isolated from surgical wounds were multi-resistant and the obtained data indicated that no criteria of antibiotic prophylaxis existed, mainly for clean surgeries. This scenario shows that the action of a commission to control nosocomial infection are extremely relevant in order to guarantee reliable data so that the quality of service may be evaluated and thus, promoting a decrease the risk of in post-operative complications...

Processo de reparação de lesões da córnea e a membrana amniótica na oftalmologia / Repair process of corneal damage and the amniotic membrane in ophthalmology

Os eventos que fazem parte do processo de reparação de lesões da córnea ocorrem simultaneamente e envolvem proliferação, migração, diferenciação e apoptose celular, além da comunicação intercelular. Vários fatores solúveis, além de proteínas da matriz mesenquimal, proteoglicanos, enzimas proteolíticas e alguns tipos celulares são abordados nesta revisão, na qual explicam-se os processos de reparação de lesões superficiais ou penetrantes da córnea. A membrana amniótica, muito utilizada na cirurgia oftálmica, foi estudada por apresentar funções que colaboram com o processo de reparação. Entretanto, tais funções poderão ser perdidas quando tal tecido for submetido à conservação. Assim, torna-se importante conhecer o processo de reparação de lesões que envolvem, ou não, a córnea em toda a sua espessura e escolher a melhor forma de utilização da membrana amniótica quando ela for indicada na terapia para estas lesões.

The events included in the process of repair of corneal damage occur simultaneously and involve proliferation, migration, differentiation, cell apoptosis and intercellular communication. Several soluble factors, mesenchymal matrix proteins, proteoglycans, proteolytic enzymes and some cell types are covered in this review, which explains the processes of repair of corneal wounds, either superficial or penetrating. The amniotic membrane, used in ophthalmic surgery, was studied because of the contribution of its functions to the repair process. However, these functions may be lost when the amniotic membrane is subjected to conservation. Therefore, it is important to understand the repair process of lesions involving or not the entire thickness of the cornea, and choose the best use of the amniotic membrane, when it is indicated for the treatment of these lesions.

Biocompatibility, osteointegration, osteoconduction, and biodegradation of a hydroxyapatite-polyhydroxybutyrate composite

In this work, biocompatibility, osteointegration, osteoconductivity, and biodegradation of a hydroxyapatite polyhydroxybutyrate new composite were evaluated. The composite was implanted in rabbits' bone defects and clinical, radiographic, histological, and histomorphometric data of these animals were compared with those of unfilled defects on the days 8th, 45th, and 90th after surgery. No significant differences existed between the groups for the evaluated clinical parameters. Radiographs showed bone-composite direct contact. Bone formed within the defect, interface and inside the composite. Significant differences were found between the bone and connective tissues percentage within the defect at all dates and at the interface on the 45th day, bone tissue prevailing. Composite's biodegradation signs were evident: giant cells on the surface of composite fragments separated from the original block in the absence of inflammatory infiltrate. These data supported that such composite was biocompatible, biodegradable, osteoconductive and integrate to bone.

A biocompatibilidade, osteointegração, osteocondução e biodegradação de um novo compósito de hidroxiapatita e polihidroxibutirato foram avaliados. O compósito foi implantado em defeitos ósseos em coelhos e dados clínicos, radiográficos, histológicos e histomorfométricos foram comparados aos de defeitos não preenchidos aos 8, 45 e 90 dias após a cirurgia. Não foram observadas diferenças significantes entre os grupos para os parâmetros clínicos avaliados. Contato direto entre osso e compósito foi observado nas radiografias. Tecido ósseo se formou dentro do defeito, interface e dentro do compósito. Foram observadas diferenças significativas entre a porcentagem dos tecidos ósseo e conjuntivo dentro do defeito em todas as datas de avaliação e na interface aos 45 dias, com predominância do tecido ósseo. Sinais de biodegradação foram observados: células gigantes na superfície de fragmentos do compósito separados do bloco original, na ausência de infiltrado inflamatório. Os dados permitem concluir que o compósito é biocompatível, biodegradável, osteocondutor e se integra ao tecido ósseo.

Comparison of in vivo properties of hydroxyapatite-polyhydroxybutyrate composites assessed for bone substitution.

This study compared 3 composites made of hydroxyapatite and polyhydroxybutyrate to determine their biocompatibility, osteointegration, and osteoconduction in rabbits bone defects. Hydroxyapatite-polyhydroxybutyrate was tested in a 10:90 vol/vol ratio for composite 1, 25:75 for composite 2, and 50:50 for composite 3, whereas defects in the control group remained unfilled. Limbs were clinically and radiographically evaluated, and samples were taken 8, 45, and 90 days after surgery for histologic and histomorphometrical analysis. No significant difference was found in the clinical parameters: pain, lameness, dehiscence, infection, and edema among the 4 groups. No signs of osteolysis or periosteal reaction were observed. Bone regeneration in groups 1, 2, and 3 occurred histomorphologically similar to the control group. No inflammatory infiltrate was present on any date of observation. More bone than connective tissue was significantly found in the defects of the 3 groups on all observation dates, and the percentage of bone tissue in the interface was similar for composites 2 and 3. Bone and connective tissue were observed in pores of composites 2 and 3. Osteoclasts were found in the bone-composite interface, and multinucleated giant cells were seen on the surface of composite fragments, found among mesenchymal tissue on the 45th and 90th days. No significant difference was observed in osteoclast number among the 4 groups. In summary, composites were considered biocompatible and able to integrate to bone. They also showed signs of biodegradability, and composites 2 and 3 were osteoconductive, the first displaying best characteristics for bone substitution.

Plasma rico em plaquetas associado ou não ao osso esponjoso autógeno no reparo de falhas ósseas experimentais / Platelet rich plasma associated or not to autogenous bone graft on the reparation of experimental bone defects in the rabbits cranium

O presente estudo avaliou a influência do plasma autógeno rico em plaquetas (PRP), associado ou não ao autoenxerto esponjoso (EOE), na reparação de falhas ósseas criadas no crânio de coelhos. A falha I foi preenchida com o PRP; a falha II com 3mg de EOE; a falha III com EOE associado ao PRP e a falha IV não foi preenchida, servindo como controle. Após as cirurgias, os animais foram separados em três grupos e eutanasiados aos 30, 60 e 90 dias. Na avaliação mesoscópica, independentemente do período de observação, o preenchimento ósseo, na falha controle e naquelas tratadas com PRP, iniciou-se a partir das bordas para o centro e do fundo para a superfície das falhas. Já nas falhas tratadas com EOE e com enxerto associado ao PRP, foi notado também crescimento ósseo na porção central das falhas. Na análise radiográfica, foi observada maior radiopacidade no interior das falhas tratadas com EOE e com enxerto associado ao PRP, em todos os tempos. Microscopicamente, aos 30 dias, na falha tratada com EOE associado ao PRP, os fragmentos ósseos do enxerto estavam indistintos do tecido ósseo neoformado, presente em toda a borda do defeito, associado à moderada quantidade de tecido conjuntivo fibroso muito vascularizado e celularizado. Esse tecido apresentou material amorfo, eosinofílico e extracelular, junto a um processo inflamatório, constituído por linfócitos e, em menor número, por macrófagos e células gigantes multinucleadas, que podem ter influenciado negativamente a formação óssea precoce. Aos 60 e 90 dias, apenas focos ocasionais de inflamação linfocitária foram observados. O comportamento dos dois tratamentos, PRP associado ou não ao EOE, em relação a preenchimento ósseo, foi semelhante ao final do período de observação; o enxerto, utilizado de forma isolada, determinou precocidade de reparação óssea e a tromboplastina, utilizada para formação do gel de plaquetas, incitou uma reação semelhante a do tipo corpo estranho, que atuou negativamente...

The present study evaluated autogenous platelet rich plasma's (PRP) influence on the reparation process of four bone defects made on rabbit's skull, associated or not to autogenous bone graft (EOE). Defect I received PRP only; defect II received 3mg of EOE only; defect III received EOE associated to PRP; defect IV was left to heal naturally, serving as control. After each surgery the animals were randomly divided into three groups that were euthanized at 30, 60 and 90 days. In the mesoscopic evaluation bone ingrowth started from the defect's borders to the center and from the bottom to the surface for all observation times on the control (VI) and PRP only (I) groups. In the groups treated with EOE only (II) and EOE associated to PRP (III) new bone was observed in the center of the defects. Radiographic analysis showed greater central radiopacity for groups treated with EOE only (II) and EOE associated to PRP (III) at all observation times. Microscopically in the group treated with EOE associated to PRP (III) at 30 days the graft was indistinguishable from new bone present on the border of the defect, associated to a moderate quantity of a very vascularized and cellular fibrous connective tissue. This tissue showed an extracelular eosinophilic amorphous foamy material, associated to an inflammatory process constituted by lymphocytes and in less number by macrophages and multinucleated giant cells that may have negatively influenced early bone formation. At 60 and 90 days occasional spots of lymphocytic inflammation were observed. Both treatments, PRP associated or not to EOE, were similar for the bone ingrowth at the final time of observation; the graft used alone determined early bone reparation and thromboplastine used for the platelet gel formation incited a foreign body-like reaction that acted negatively on the initial reparation.

Compósito para fabricação de implantes reabsorvíveis para osteossíntese: avaliação da biocompatibilidade em coelhos / Composite for the fabrication of resorbable implants for osteosynthesis: biocompatibility evaluation in rabbits

A biocompatibilidade, a osseointegração e a reabsorção de compósitos contendo 10 por cento de hidroxiapatita (HAP-91®) e 90 por cento de polihidroxibutirato foram analisadas após implantação em defeitos ósseos em coelhos. Foram obtidos dados clínicos, radiográficos, histológicos e histomorfométricos aos oito, 45 e 90 dias após a realização da cirurgia, sendo os resultados comparados aos de defeitos não-preenchidos. Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos para os parâmetros clínicos avaliados. Radiografias demonstraram o compósito em contato direto com osso aos 45 e 90 dias. Tecido ósseo se formou normalmente no defeito e na interface com o material, quando comparado ao controle. Não foi observado infiltrado inflamatório. Em todos os dias, a porcentagem de tecido ósseo foi maior que a de tecido conjuntivo (P=0,001 aos 8 e 45 dias e 0,022 aos 90 dias) dentro dos defeitos. Foram observados tecidos ósseo e conjuntivo na interface com o compósito, sendo o último significativamente maior que o primeiro aos 90 dias (P=0,004). Foram observados sinais de reabsorção do compósito: células gigantes na superfície de fragmentos do compósito separados do bloco original. Portanto, pode-se concluir que o compósito é biocompatível em coelhos, reabsorvível e se integra ao tecido ósseo.

Biocompatibility, osseointegration, and resorption of a 10 percent hydroxyapatite (HAP-91®) - 90 percent polyhydroxybutyrate composite were analyzed after implantation in rabbits´ bone defects. Clinical, radiographic, histologic and histomorphometric data were collected on the 8th, 45th, and 90th days after surgery and the results were compared to those of unfilled defects. No significant differences between groups for the evaluated clinical parameters existed. Radiographs showed bone-composite direct contact. Bone tissue was formed normally in the defect and at the composite-tissue interface when compared to the control. No inflammatory infiltrated was observed. For each sampling day, the percentages of bone were greater than those of connective tissues (P=0.001 on the 8th and 45th days and 0.022 on the 90th day) inside the defect. Bone and connective tissues were seen at the interface with the composite, being the last one significantly greater than the first on the 90th day (P=0.004). Composite's resorption signs were evident: giant cells on the surface of composite fragments separated from the original bloc. Data support that such composite is biocompatible in rabbits, resorbable and integrate to bone.