Sistemas inteligentes de liberação de biomoléculas interferindo no reparo peri-implantar de ratas osteoporóticas

Abstract

A menopausa traz consigo diversas alterações metabólicas e predispõe a mulher a algumas doenças relacionadas a essa alteração do metabolismo, dentre elas, à osteoporose. Dentre as possibilidades atuais de tratamento para tal condição existem os bisfosfonatos orais (fármacos anti-remodelação óssea), como o ácido zoledrônico. Entretanto, a administração sistêmica de tais medicações está relacionada a vários efeitos adversos a longo prazo e, por esse motivo, faz-se necessário estudar possibilidades locais para a melhoria do tecido ósseo comprometido. A proposta deste estudo foi avaliar e caracterizar o reparo ósseo peri-implantar em ratas osteoporóticas frente a utilização de implantes funcionalizados com algumas combinações de fármacos que possuirão efeitos locais sobre o processo de reparo. Para tal, primeiramente foi realizada a funcionalização dos implantes de titânio com ácido zoledrônico, ácido zoledrônico + teriparatida ou ácido zoledrônico + ruterpy pela técnica de Dip-coating e, posteriormente, com o objetivo de caracterizar o impacto de tais superfícies sobre o reparo peri-implantar, os procedimentos in vivo foram efetuados. Assim, 44 ratas foram divididas em 4 grupos conforme o tipo de tratamento de superfície dos implantes a serem instalados em suas metáfises tibiais: CONV (implantes sem funcionalização de superfície), ZOL (implantes funcionalizados com ácido zoledrônico pela técnica de Dip-coating), ZOL + TERI (implantes funcionalizados com ácido zoledrônico + teriparatida pela técnica de Dip-coating) e ZOL + TERPY (implantes funcionalizados com ácido zoledrônico + ruterpy pela técnica de Dip-coating). Os grupos foram submetidos a cirurgia de ovariectomia bilateral e tiveram os implantes instalados após 3 meses da mesma, de modo à indução da osteoporose. Cada animal recebeu dois implantes, sendo um em cada metáfise tibial, bilateralmente. A eutanásia ocorreu 28 dias após a instalação dos implantes. Foram realizadas as análises de microtomografia tridimensional (Micro-CT) e histológica qualitativa. Os dados foram submetidos ao teste de homocedasticidade seguido do teste Anova One-Way e do pós-teste de Tukey com nível de significância de 5%. Houve diferença estatística significante entre o grupo OVX CONV e os grupos OVX ZOL, OVX ZOL + TERI e OVX ZOL + TERPY nos parâmetros de volume ósseo (BV.TV), número de trabéculas ósseas (Tb.N), separação entre as trabéculas ósseas (Tb.S), porosidade total do tecido ósseo (Po.tot) e interface de contato entre osso e implante (I.S); entre os grupos OVX ZOL, OVX ZOL + TERI e OVX ZOL + TERPY, por outro lado, não houve diferença estatística em nenhum dos parâmetros analisados, entretanto resultados ligeiramente melhores foram encontrados no grupo OVX ZOL + TERI. Histologicamente os grupos OVX ZOL + TERI e OVX ZOL + TERPY demonstraram maior neoformação de tecido ósseo na região peri-implantar quando comparados aos grupos OVX CONV e OVX ZOL, também com melhores resultados para OVX ZOL + TERI. Portanto, todos os grupos com funcionalização de superfície obtiveram desempenho superior ao grupo controle, com prováveis melhores resultados para OVX ZOL + TERI. Porém, são necessárias mais análises para confirmação de tal achado e investigação da consolidação da formação óssea a longo prazo.

Menopause brings with it several metabolic changes and predisposes women to some diseases related to this change in metabolism, including osteoporosis. Among the current treatment possibilities for this condition are oral bisphosphonates (anti-bone remodeling drugs), such as zoledronic acid. However, the systemic administration of such medications is related to several long-term adverse effects and, because of it, it is necessary to study local possibilities for improving compromised bone tissue. The purpose of this study was to evaluate and characterize peri-implant bone repair in osteoporotic rats using implants functionalized with some combinations of drugs that will have local effects on the repair process. Therefore, titanium implants were functionalized with zoledronic acid, zoledronic acid + teriparatide or zoledronic acid + ruterpy using the Dip-coating technique and, subsequently, with the aim of characterizing the impact of such surfaces on peri-operative repair implant, in vivo procedures were performed. Thus, 44 rats were divided into 4 groups according to the type of surface treatment of the implants to be installed in their tibial metaphyses: CONV (implants without surface functionalization), ZOL (implants functionalized with zoledronic acid using the Dip-coating technique), ZOL + TERI (implants functionalized with zoledronic acid + teriparatide using the Dip-coating technique) and ZOL + TERPY (implants functionalized with zoledronic acid + ruterpy using the Dip-coating technique). The groups underwent bilateral ovariectomy surgery and had the implants installed after 3 months, in order to induce osteoporosis. Each animal received two implants, one in each tibial metaphysis, bilaterally. Euthanasia occurred 28 days after implant installation. Three-dimensional microtomography (Micro-CT) and qualitative histological analyzes were performed. The data were subjected to the homoscedasticity test followed by the One-Way Anova test and the Tukey post-test with a significance level of 5%. There was a statistically significant difference between the OVX CONV group and the OVX ZOL, OVX ZOL + TERI and OVX ZOL + TERPY groups in bone volume settings (BV.TV), number of bone trabeculae (Tb.N), separation between bone trabeculae (Tb.S), total porosity of the bone tissue (Po.tot) and contact interface between bone and implant (I.S); Between the OVX ZOL, OVX ZOL + TERI and OVX ZOL + TERPY groups, on the other hand, there was no statistical difference in any of the analyzed parameters, however particularly better results were found in the OVX ZOL + TERI group. Histologically, the OVX ZOL + TERI and OVX ZOL + TERPY groups demonstrated greater neoformation of bone tissue in the peri-implant region when compared to the OVX CONV and OVX ZOL groups, also with better results for OVX ZOL + TERI. Therefore, all groups with surface functionalization performed better than the control group, with better results likely for OVX ZOL + TERI. However, further analyzes are needed to confirm this finding and investigate the consolidation of bone formation in the long term.