Uma nova composição de vidro bioativo para regeneração óssea e osseointegração de implantes dentários: estudos in vitro e pré-clínicos em coelhos
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Data
2024-11-01
Autores
Orientador
Marcantonio Júnior, Elcio 
Coorientador
Pós-graduação
Odontologia - FOAR
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Este estudo teve como objetivo avaliar uma nova composição de vidro bioativo (F18) para futura aplicação clínica na Implantodontia. Para isto, o estudo foi dividido em cinco artigos. No primeiro artigo, uma revisão de literatura investigou artigos científicos sobre a aplicação do enxerto ósseo sintético derivado do vidro bioativo para uso na Implantodontia, focando em regeneração óssea assim como em revestimento de implantes de titânio. Os achados científicos demonstraram que o vidro bioativo possui propriedade de biocompatibilidade, ligação com osso, não-citotóxico e antimicrobiano, através de evidência científica por estudos in vitro, pré-clínicos e clínicos. No segundo artigo, 3 discos de diferentes superfícies: 1) usinado (M), 2) nano-hidroxiapatita (Nano- Ha) e 3) biofuncionalizado com F18 (BSF18) foram analisados em diferentes testes in vitro. Os discos foram submetidos a contaminação de Staphylococcus aureus por um período de 24 horas. De acordo com os resultados de contagem bacteriana (UFC/mL), a superfície BSF18 demonstrou valores diminuídos quando comparado com a superfície usinada ou Nano-Ha (p<0.0001), assim como as imagens de cepa bacteriana aderida nas superfícies e analisadas por MEV e Microscopia confocal, demonstraram maiores aglomerados bacterianos nas superfícies M e Nano-Ha quando comparada com BSF18. No terceiro artigo, a fim de investigar o potencial osteoindutor das superfícies de 3 diferentes discos, tais como, 1) usinado (M), 2) nano- hidroxiapatita (Nano-Ha) e 3) biofuncionalizado com F18 (BSF18). Para isto, um total de 5 mL de aspirado de medula óssea foi coletado da tíbia de 8 coelhos albinos para obter as células-tronco da medula óssea (Bone Marrow Stem Cells-BMSC). Propriedades físico-químicas das superfícies dos discos e análises biológicas in vitro foram investigadas. Os resultados evidenciaram que a superfície BSF18 demonstrou ser mais hidrofílica quando comparada com M e Nano-Ha. O teste de detecção de nódulos mineralizados nas superfícies aos 21 dias e atividade de fosfatase alcalina aos 10 dias, demonstrou uma diferença estatística com valor aumentado para BSF18 (p<0.05) quando comparada com as superfícies M e Nano-Ha. No quarto artigo, 40 coelhos foram submetidos ao levantamento do seio maxilar bilateral e inserção dos seguintes enxertos ósseos, G1) Hidroxiapatita com beta-tricálcio fosfato (HA/β-TCP); G2) F18; G3) HA/β-TCP + F18; G4) BMSC + F18; G5) Coágulo sanguíneo (BC). Após 30 e 60 dias, biópsias foram coletas destas áreas e analisadas quanto a porcentagem de osso neoformado, tecido conjuntivo e biomaterial. Implantes dentários de diferentes superfícies (Nano-Ha e BSF18) foram instalados nas áreas previamente enxertadas e análises de estabilidade primária e secundária, contato-osso implante (BIC), formação óssea entre as roscas (BAFO) e propriedades nanomecânicas (dureza e módulo de elasticidade) foram investigadas. Como resultados, aos 60 dias, G1 e G2 demonstraram maior quantidade de osso neoformado quando comparado com 30 dias. Implantes de superfície Nano-Ha revelaram uma maior estabilidade primária para o G1 aos 60 dias. G2 demonstrou uma melhor porcentagem de BIC aos 60 dias para a superfície Nano-Ha quando comparada com G5 e G4. BSF18 instalado em áreas do G3 após 60 dias demonstrou valores aumentados em propriedades nanomecânicas quando comparado com G5. No quinto artigo, a fim de investigar a formação óssea ao redor de implantes BSF18 instalados em área de baixa densidade óssea animais associados ou não com comprometimento sistêmico, 8 coelhos foram
induzidos ao Diabetes Mellitus através da aplicação de 105 mg/kg de Aloxana, e 8 coelhos receberam uma dose de soro fisiológico (controle). Animais foram divididos em 4 grupos, tais como, saudáveis com implantes Nano-Ha (G1), saudáveis com implantes BSF18 (G2), diabéticos com implantes Nano-Ha (G3), diabéticos com implantes BSF18 (G4). Após 3 dias da indução, os animais foram submetidos a instalação dos implantes Nano-Ha e BSF18 em osso de ilíaco bilateralmente (4 implantes/animal). A eutanásia ocorreu após 7 dias, onde o remanescente ósseo dos implantes que receberam torque de remoção foi submetido a análise histológica e histométrica, assim como detecção do marcador de proteína Runx-2 pela análise de imuno-histoquímica, por outro lado, as áreas ósseas contendo os implantes foram analisados quanto a porcentagem de BIC e BAFO, e propriedades nanomecânicas (dureza e módulo de elasticidade). Amostras sanguíneas foram coletadas para análise de glicemia do sangue, assim como, imunoglobina glicada. Como resultados, a glicemia e hemoglobina glicada revelaram valores aumentados para G3 e G4. As peças histológicas do osso remanescente demonstraram maior predomínio de células inflamatórias para G3 quando comparada com G4. Maior detecção do gene Runx-2 para amostras do G2 quando comparado com G3 e G4. Superfície BSF18 demonstrou maior BIC para animais saudáveis quando comparado com diabético. Propriedade de dureza no osso cortical em animais saudáveis demonstrou resultados relevantes para a superfície BSF18 quando comparado com Nano-Ha. Pode-se concluir que o vidro- bioativo F18 é um material promissor para aplicação na Implantodontia.
Resumo (inglês)
This study aimed to evaluate a novel bioactive glass composition (F18) for application in Implant Dentistry. For that, this study was divided into five articles. In the first article, a literature review was proposed to investigate scientific publication about the application of synthetic bone graft derived from bioactive glass for using in implant dentistry, focusing on bone regeneration as well as coating into dental implants. The findings demonstrated that bioactive glass showed biocompatibility propertie, bone- bonding, non-toxic, and antimicrobial capacity, through scientific evidence by in vitro, preclinical, and clinical studies.In the second article, 3 discs with different surfaces, such as: 1) machined (M), 2) nano-hydroxyapatite (Nano-Ha) and 3) biofunctionalized with F18 (BSF18) were analyzed in different in vitro tests. The discs were submitted to Staphylococcus aureus contamination for 24 hours. According to the bacterial count results (CFU/mL), the BSF18 surface demonstrated decreased values when compared to the machined or nano-hydroxyapatite (p<0.0001,) surface, as well as images of bacterial strain adhered to surfaces and analyzed by SEM and Confocal Microscopy demonstrated larger bacterial clusters on M and Nano-Ha surfaces when compared to BSF18. In the third article, the aim is to investigate the osteoinductive potential of surfaces of 3 different discs, such as 1) machined (M), 2) nano-hydroxyapatite (Nano- Ha), and 3) biofunctionalized with F18 (BSF18). For that, a total of 5 mL of bone marrow aspirate was collected from the tibia of 8 albino rabbits to obtain bone marrow stem cells (Bone Marrow Stem Cells-BMSC). Physicochemical properties of disc surfaces and biological assays in vitro were analyzed. The results evidenced that the BSF18 surface demonstrated to be more hydrophilic when compared to M and Nano-Ha. The test of detection of mineralized nodules on surfaces at 21 days and alkaline phosphatase activity at 10 days, showed a statistical difference with an increased value for BSF18 (p>0.05) when compared to M and Nano-Ha. In the fourth article, 40 rabbits underwent bilateral maxillary sinus augmentation and insertion of the bone grafts, G1) Hydroxyapatite with beta-tricalcium phosphate (HA/β-TCP); G2) F18; G3) HA/β- TCP+F18; G4) BMSC+F18; G5) Blood clot (BC). After 30 and 60 days, biopsies were collected from these areas and analyzed for the percentage of new bone formation, connective tissue, and biomaterial. Dental implants with different surfaces (Nano-Ha and BSF18) were installed in the previously grafted areas and analyses of primary and secondary stability, implant-bone contact (BIC), bone formation between the threads (BAFO), and nanomechanical properties (Hardness and modulus of elasticity) were investigated. As a result, at 60 days, G1 and G2 demonstrated a greater amount of new bone formation than at 30 days. Nano-Ha surface implants revealed greater primary stability for G1 at 60 days. G2 demonstrated a better BIC percentage at 60 days for the Nano-Ha surface compared to G5 and G4. BSF18 installed in G3 areas after 60 days demonstrated increased values in nanomechanical properties when compared to G5. In the fifth article, to investigate bone formation around BSF18 implants installed in areas of low bone density in animals associated or not with systemic involvement, 8 rabbits were induced to Diabetes Mellitus through the application of 105 mg/kg of Alloxan, and 8 rabbits received a dose of saline (control). Animals were divided into 4 groups, such as healthy with Nano-Ha implants (G1), healthy with BSF18 implants (G2), diabetics with Nano-Ha implants (G3), and diabetics
with BSF18 implants (G4). After 3 days of induction, the animals underwent the installation of Nano-Ha and BSF18 implants in the iliac bone bilaterally (4 implants/animal). Euthanasia occurred after 7 days, where the remaining bone of the implants that received removal torque was submitted to histological and histometric analysis, as well as detection of the Runx-2 protein marker by immunohistochemical analysis, on the other hand, the bone areas containing the implants were analyzed for the percentage of BIC and BAFO, and nanomechanical properties (hardness and modulus of elasticity). Blood samples were collected for blood glucose analysis, as well as glycated immunoglobin. As a result, blood glucose and glycated hemoglobin revealed increased values for G3 and G4. Histological pieces of the remaining bone demonstrated a greater predominance of inflammatory cells for G3 when compared to G4. Greater detection of the Runx-2 gene for samples from G2 when compared to G3 and G4. BSF18 surface demonstrated higher BIC for healthy animals when compared to diabetic ones. Hardness property in cortical bone in healthy animals demonstrated better results for the BSF18 surface when compared to Nano-Ha. It is possible to conclude that bioactive glass F18 is a promising biomaterial for application in Implant Dentistry.
Descrição
Idioma
Português
Como citar
Balderrama IF. Uma nova composição de vidro bioativo para regeneração óssea e osseointegração de implantes dentários: estudos in vitro e pré-clínico em coelhos [tese de doutorado]. Araraquara: Faculdade de Odontologia da UNESP; 2024.