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Fabrication and characterization of a bioactive polymethylmethacrylate-based porous cement loaded with strontium/calcium apatite nanoparticles.
Tomazela, Larissa; Cruz, Marcos Antônio Eufrásio; Nascimento, Larissa Aine; Fagundes, Cecilia C; da Veiga, Márcia Andreia Mesquita S; Zamarioli, Ariane; Bottini, Massimo; Ciancaglini, Pietro; Brassesco, Maria Sol; Engel, Edgard E; Ramos, Ana Paula.
Afiliação
  • Tomazela L; Departamento de Química, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Cruz MAE; Departamento de Química, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Nascimento LA; Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Fagundes CC; Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • da Veiga MAMS; Departamento de Química, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Zamarioli A; Departamento de Ortopedia e Anestesiologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Bottini M; Department of Experimental Medicine, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy.
  • Ciancaglini P; Sanford Children's Health Research Center, Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, La Jolla, California, USA.
  • Brassesco MS; Departamento de Química, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Engel EE; Departamento de Biologia, Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
  • Ramos AP; Departamento de Ortopedia e Anestesiologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, São Paulo, Brazil.
J Biomed Mater Res A ; 110(4): 812-826, 2022 04.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-34783455
Polymethylmethacrylate (PMMA)-based cements are used for bone reparation due to their biocompatibility, suitable mechanical properties, and mouldability. However, these materials suffer from high exothermic polymerization and poor bioactivity, which can cause the formation of fibrous tissue around the implant and aseptic loosening. Herein, we tackled these problems by adding Sr2+ -substituted hydroxyapatite nanoparticles (NPs) and a porogenic compound to the formulations, thus creating a microenvironment suitable for the proliferation of osteoblasts. The NPs resembled the structure of the bone's apatite and enabled the controlled release of Sr2+ . Trends in the X-ray patterns and infrared spectra confirmed that Sr2+ replaced Ca2+ in the whole composition range of the NPs. The inclusion of an effervescent additive reduced the polymerization temperature and lead to the formation of highly porous cement exhibiting mechanical properties comparable to the trabecular bone. The formation of an opened and interconnected matrix allowed osteoblasts to penetrate the cement structure. Most importantly, the gas formation confined the NPs at the surface of the pores, guaranteeing the controlled delivery of Sr2+ within a concentration sufficient to maintain osteoblast viability. Additionally, the cement was able to form apatite when immersed into simulated body fluids, further increasing its bioactivity. Therefore, we offer a formulation of PMMA cement with improved in vitro performance supported by enhanced bioactivity, increased osteoblast viability and deposition of mineralized matrix assigned to the loading with Sr2+ -substituted hydroxyapatite NPs and the creation of an interconnected porous structure. Altogether, our results hold promise for enhanced bone reparation guided by PMMA cements.
Assuntos
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Polimetil Metacrilato / Nanopartículas Idioma: En Revista: J Biomed Mater Res A Assunto da revista: ENGENHARIA BIOMEDICA Ano de publicação: 2022 Tipo de documento: Article País de afiliação: Brasil País de publicação: Estados Unidos

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Polimetil Metacrilato / Nanopartículas Idioma: En Revista: J Biomed Mater Res A Assunto da revista: ENGENHARIA BIOMEDICA Ano de publicação: 2022 Tipo de documento: Article País de afiliação: Brasil País de publicação: Estados Unidos