2024 

FERNANDA DA SILVA SOBRINHO 

 

 

HIDROGEL ASSOCIADO A BIOVIDRO FUNCIONALIZADO COM 

RANELATO DE ESTRÔNCIO: análise de biocompatibilidade in 

vitro. 



 
 

   
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

São José dos Campos 

2024 

FERNANDA DA SILVA SOBRINHO 

 

 

HIDROGEL ASSOCIADO A BIOVIDRO FUNCIONALIZADO COM RANELATO DE 

ESTRÔNCIO: análise do sobrenadante in vitro. 

Dissertação apresentada ao Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Estadual 

Paulista (Unesp), Campus de São José dos Campos, como parte dos requisitos para 

obtenção do título de MESTRA, pelo Programa de Pós-Graduação em CIÊNCIAS 

APLICADAS À SAÚDE BUCAL. 

Área: Patologia e Diagnóstico Bucal. Linha de pesquisa: Inflamação, reparação tecidual 

e patologia do sistema estomatognático. 

Orientadora: Profa. Dra. Marianne Spalding 

Coorientadora: Profa. Dra. Renata Falchete do Prado 



Instituto de Ciência e Tecnologia [internet]. Normalização de tese e dissertação
[acesso em 2024]. Disponível em http://www.ict.unesp.br/biblioteca/normalizacao

Apresentação gráfica e normalização de acordo com as normas estabelecidas pelo Serviço de
Normalização de Documentos da Seção Técnica de Referência e Atendimento ao Usuário e
Documentação (STRAUD).

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Prof. Achille Bassi e Seção Técnica de Informática, ICMC/USP 
 com adaptações - STATI, STRAUD e DTI do ICT/UNESP. 

 Renata Aparecida Couto Martins CRB-8/8376

Silva Sobrinho, Fernanda Da
   Hidrogel associado a biovidro funcionalizado com ranelato de estrôncio:
análise do sobrenadante in vitro. / Fernanda Da Silva Sobrinho. - São José
dos Campos : [s.n.], 2024.
   52 f. : il.

   Dissertação (Mestrado) - Pós-Graduação em Ciências Aplicadas à Saúde Bucal -
Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Ciência e Tecnologia,
São José dos Campos, 2024.
   Orientador: Marianne Spalding
   Coorientador: Renata Falchete Do Prado

   1. Sistemas de liberação de medicamentos. 2. Citocinas. 3. Osteogênese. I.
Spalding, Marianne, orient. II. Prado, Renata Falchete Do, coorient. III.
Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Ciência e Tecnologia,
São José dos Campos. IV. Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita
Filho' - Unesp. V. Universidade Estadual Paulista (Unesp). VI. Título.



 
 

   
 

IMPACTO POTENCIAL DESTA PESQUISA 

 

 

O impacto potencial pode ser significativo na área médica e odontológica aumentando a 

compreensão dos biomateriais utilizados na saúde óssea. A utilização local do ranelato de 

estrôncio pode diminuir efeitos colaterais da utilização sistêmica, espera-se que os 

experimentos desenvolvidos tragam novas opções de tratamento não só para mulheres com 

deficiência de estrógeno, como para pessoas que sofrem com osteopatias em geral. A 

dissertação está alinhada com os ODS das Nações Unidas, saúde e bem-estar. 

 

 

POTENTIAL IMPACT OF THIS RESEARCH 

 

The potential impact could be significant in the medical and dental fields by increasing 

understanding of biomaterials used in bone health. The local use of strontium ranelate can 

reduce side effects of systemic use. It is expected that the experiments developed will bring 

new treatment options not only for women with estrogen deficiency, but also for people 

suffering from osteopathist in general. The dissertation is aligned with the United Nations 

SDGs, health, and well-being. 

 

 

 

 

 

 

  



 
 

   
 

 

 

BANCA EXAMINADORA 

 

 

Profa. Dra. Marianne Spalding (Orientadora) 

Universidade Estadual Paulista (Unesp) 

Instituto de Ciência e Tecnologia 

Campus de São José dos Campos 

 

 

Profa. Dra. Gabriela de Morais Gouvêa Lima 

  Universidade de Mogi das Cruzes (UMC) 

Campus de Mogi das Cruzes. 

 

 

Profa. Associada Luciane Dias de Oliveira 

Universidade Estadual Paulista (Unesp) 

Instituto de Ciência e Tecnologia 

Campus de São José dos Campos 

 

São José dos Campos, 05 de março de 2024. 

 



 
 

   
 

DEDICATÓRIA  

 

 

Aos meus pais, Rosione da Silva Sobrinho e José Ernandes Ferreira Sobrinho, cujo 

apoio incondicional e amor inabalável sempre me impulsionaram a buscar o 

conhecimento e a persistir em meus objetivos. Suas palavras sábias e exemplo de 

dedicação me inspiram todos os dias. Agradeço por estar ao meu lado, apoiando 

minhas escolhas e me encorajando a perseguir meus sonhos. 

 

Ao meu irmão, José Ernandes Ferreira Sobrinho Filho companheiro de vida e 

confidente nas horas mais difíceis. E seu apoio contínuo me ajudaram a superar 

obstáculos e a alcançar este momento tão significativo. Agradeço por cada palavra 

motivadora e por sempre trazer alegria aos meus dias. 

 

Ao meu amado marido, Lucas Muniz Alves, que tem sido meu maior incentivador e 

apoio inabalável. Seu amor, compreensão e paciência durante esses anos de estudo 

foram essenciais para a conclusão deste trabalho. Agradeço por me encorajar a 

expandir os horizontes do conhecimento e por ser o meu porto seguro. Você é meu 

maior orgulho e minha fonte de inspiração. 

 

O sucesso deste trabalho é, em grande parte, um reflexo do amor e apoio que recebi 

de vocês ao longo desta jornada acadêmica. Vocês são minha motivação constante e 

minha fortaleza. Obrigada por me acompanharem e por serem parte essencial da 

minha vida. 

 

 



 
 

   
 

AGRADECIMENTOS  

 

 

Gostaria de expressar minha sincera gratidão a todos que compõem a Universidade 

Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” - Unesp, Instituto de Ciência e Tecnologia 

de São José dos Campos. Pelo acolhimento e incentivo diário. 

 

Ao Programa de Pós-graduação em Ciências Aplicadas à Saúde Bucal, na pessoa  

de coordenador Prof. Adj. Alexandre Luiz Souto Borges. Aos docentes do Programa 

de Pós-graduação em Ciências Aplicadas à Saúde Bucal, que estiveram sempre 

disponíveis para esclarecer dúvidas, proporcionar orientações valiosas e 

compartilhar seus conhecimentos e experiências.  

 

À Profa. Dra. Marianne Spalding, pela orientação, dedicação, pela amizade e pela  

paciência e incentivo sempre. 

 

À Profa. Dra. Renata Falchete do Prado, pelo acolhimento como coorientadora, 

ensino, pela amizade e dedicação. 

 

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), pela  

concessão da Bolsa de Mestrado no período fevereiro de 2023. 

 

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) pelo apoio, 

por meio do Processo FAPESP nº 2021/05274-8. Pertencente a pesquisadora prof. 

Dra. Luana Marotta Reis de Vasconcellos, a qual agradeço imensamente por ter me 

aceito na equipe de trabalho.  

 

Quero estender meu agradecimento a todos os membros da equipe de alunos do 

LEIC (Laboratório de Estudos Interdisciplinar em Células). À equipe da Biblioteca 

pela ajuda na elaboração deste trabalho, contribuindo com o acesso ao material 

bibliográfico e na orientação das normas. 

 

  



 
 

   
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 “Tudo que você pode fazer ou sonha que pode, comece. Ousadia tem genialidade, 

poder e magia.” — Johann Wolfgang von Goethe. 

 



 
 

   
 

RESUMO 

 
 
Silva Sobrinho F. Hidrogel associado a biovidro funcionalizado com ranelato de 
estrôncio: análise do sobrenadante in vitro. [dissertação]. São José dos Campos (SP): 
Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Ciência e Tecnologia; 2024. 
 

 
A utilização de sistemas de liberação de fármacos para evitar complicações sistêmicas 
foi o enfoque do trabalho apresentado. O fármaco utilizado foi o ranelato de estrôncio 
(SrR), medicamento indicado para osteoporose que auxilia na prevenção de fraturas 
ósseas. Incorporou-se ao sistema biomateriais que estimulam a formação de tecido 
ósseo, como o hidrogel e o biovidro. O hidrogel é um material polimérico que possui 
alta capacidade de retenção de água e pode ser injetado no local da lesão, 
preenchendo o defeito ósseo. O biovidro é um material cerâmico que possui 
propriedades osteocondutoras e osteoindutoras, ou seja, favorece a adesão e a 
diferenciação de células ósseas. O biovidro foi funcionalizado com o fármaco por meio 
da rota sonoquímica e incorporado aos hidrogéis produzidos. O objetivo deste trabalho 
foi avaliar a presença de citocinas, pró e anti-inflamatórias que participam da 
remodelação óssea, utilizando hidrogéis incorporados com partículas de biovidro 
funcionalizadas com medicamento sobre células mesenquimais in vitro. Foram 
preparados três tipos de materiais: hidrogel puro (HP), hidrogel com biovidro (HB) e 
hidrogel com biovidro funcionalizado com ranelato de estrôncio (HBR). Os materiais 
foram caracterizados por técnicas físico-químicas e biológicas, ensaio de viabilidade 
celular, ensaio de intumescimento e degradação. Foram realizados testes de cultura 
celular, utilizando células mesenquimais diferenciadas em osteoblastos, isoladas de 
fêmures de ratas ovariectomizadas. Os dados quantitativos foram submetidos ao teste 
de normalidade para a seleção do teste estatístico apropriado, com nível de 
significância de 5%. Os resultados mostraram que os materiais apresentaram boa 
interação entre os componentes, formando uma rede tridimensional porosa e 
homogênea. O ensaio de intumescimento e degradação mostrou a compatibilidade do 
hidrogel proposto para sistemas de ação local, curva de crescimento compatível com 
tempo de resposta celular. No teste ELISA evidenciou-se a presença das citocinas IL-
1β, IL-6, IL-10 e IL-17, sua expressão nas células mesenquimais analisadas e sua 
possível influência na remodelação óssea.  
 
 
Palavras-chave: sistemas de liberação de medicamentos; citocinas; osteogênese. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 



 
 

   
 

ABSTRACT 

 
 
Silva Sobrinho F. Hydrogel associated with bioglass functionalized with strontium 
ranelate: in vitro supernatant analysis. [dissertation] São José dos Campos (SP): São 
Paulo State University (Unesp), Institute of Science and Technology; 2024. 

 
 

The use of drug delivery systems to avoid systemic complications was the focus of the 
work presented. The drug used was strontium ranelate (SrR), a medication indicated 
for osteoporosis that helps prevent bone fractures. Biomaterials that stimulate the 
formation of bone tissue, such as hydrogel and bioglass, were incorporated into the 
system. The hydrogel is a polymeric material that has a high-water retention capacity 
and can be injected into the injury site, filling the bone defect. Bioglass is a ceramic 
material that has osteoconductive and osteoinductive properties, that is, it favors the 
adhesion and differentiation of bone cells. The bioglass was functionalized with the 
drug through the sonochemical route and incorporated into the hydrogels produced. 
The objective of this work was to evaluate the presence of pro- and anti-inflammatory 
cytokines that participate in bone remodeling, using hydrogels incorporated with 
bioglass particles functionalized with medication on mesenchymal cells in vitro. Three 
types of materials were prepared: pure hydrogel (HP), hydrogel with bioglass (HB) and 
hydrogel with bioglass functionalized with strontium ranelate (HBR). The materials 
were characterized by physicochemical and biological techniques, cell viability testing, 
swelling and degradation testing. Cell culture tests were carried out using 
mesenchymal cells differentiated into osteoblasts, isolated from the femurs of 
ovariectomized rats. Quantitative data were subjected to the normality test to select 
the appropriate statistical test, with a significance level of 5%. The results showed that 
the materials showed good interaction between the components, forming a porous and 
homogeneous three-dimensional network. The swelling and degradation test showed 
the compatibility of the proposed hydrogel for local action systems, a growth curve 
compatible with cellular response time. The ELISA test revealed the presence of the 
cytokines IL-1β, IL-6, IL-10 and IL-17, their lower expression in cells from 
ovariectomized animals and their possible influence on bone remodeling. 
 
 
Keywords: drug delivery systems; cytokines; osteogenesis. 
 
 
 

  



 
 

   
 

 

SUMÁRIO 
 
 

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 10 

2 REVISÃO DE LITERATURA ........................................................................... 14 

2.1 SrBM- Biomaterial contendo estrôncio .................................................... 20 

2.2 Resposta inflamatória e comportamento das células mesenquimais. .. 23 

3 PROPOSIÇÃO ................................................................................................ 26 

4 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................ 27 

4.1 Síntese e Caracterização do Vidro Bioativo BG 45S5 ............................. 27 

4.2 Funcionalização do biovidro com Ranelato de estrôncio ....................... 27 

4.3 Síntese do hidrogel .................................................................................... 28 

4.4. Procedimento cirúrgico de ovariectomia ................................................ 29 

4.4.1. Isolamento, cultura de células mesenquimais e análise da 

diferenciação celular ........................................................................................ 30 

4.5. Determinação da viabilidade celular. ....................................................... 32 

4.6 Teste de intumescimento e degradação. .................................................. 33 

4.7 Teste ELISA ................................................................................................. 34 

5 RESULTADO .................................................................................................. 36 

5.1 Viabilidade celular in vitro ......................................................................... 36 

5.2 Teste de Intumescência e degradação ..................................................... 37 

5.3 Teste ELISA ................................................................................................. 38 

6 DISCUSSÃO ................................................................................................... 43 

7 CONCLUSÃO ................................................................................................. 46 

REFERÊNCIAS .................................................................................................. 47 

ANEXO ............................................................................................................... 52 

 

 
 



10 

 

   
 

1 INTRODUÇÃO 

 

 

O sistema esquelético é essencial ao corpo humano, protege órgãos 

importantes, mantém o movimento humano, regula o sistema endócrino e auxilia na 

estabilidade mineral e nutricional (Battaglino, 2017). Tecidos ósseos são formados 

durante o crescimento e a estabilidade da massa óssea é mantida via renovação 

contínua da matriz (Lin et al., 2020). Esta formação óssea tem interações de dois tipos 

celulares: osteoclastos que reabsorvem a matriz óssea calcificada e osteoblastos que 

são responsáveis pela formação de novo osso (Chen et al, 2018). Na infância e 

juventude a formação óssea mediada por osteoblastos costuma exceder a reabsorção 

óssea, levando ao crescimento ósseo (Olsen et al., 2000). Em adultos, a absorção e 

a formação óssea exibem um equilíbrio dinâmico, mantendo a quantidade de massa 

óssea. Na velhice, a absorção óssea geralmente é mais forte que a formação óssea, 

resultando em balanço ósseo negativo (Falgayrac et al., 2021). Ocorre maior rapidez 

na remodelação óssea, podendo ocasionar em fratura das trabéculas ósseas e 

alterações na estrutura trabecular óssea, resultando em redução da resistência óssea. 

A persistência desse estado pode levar à osteoporose (Meng et al., 2023). 

Considerada a mais comum e mais significativa osteopatia metabólica (Yu & 

Wang, 2022), a osteoporose representa uma doença de longa duração caracterizada 

pela deterioração da microestrutura óssea, perda de massa óssea e aumento da 

fragilidade óssea, levando ainda à dor, deformação da coluna vertebral e fratura por 

fragilidade (Meng et al., 2023). Pacientes que sofrem de osteoporose, exibem um 

processo de cicatrização óssea prejudicado, tornando desafiador o tratamento de 

defeitos ósseos ou fraturas nos ossos dos pacientes comprometidos (Z. Liu et al., 

2022). 

O tratamento pode ser preventivo ou caso a doença já esteja instalada, 

medicamentoso (Pires et al., 2022). Existem diferentes tipos de quimioterapias para o 

tratamento da osteoporose, que incluem bisfosfonatos, denosumabe, paratormônio 

intermitente, esclerostina e ranelato de estrôncio (Snodgrass, 2022). Os 

medicamentos para osteoporose são administrados de forma sistêmica, no entanto, 

essas drogas têm limitações significativas, incluindo baixa eficácia e efeitos colaterais 

(Reid & Billington, 2022). Estudos sobre o efeito desses medicamentos aplicados 



11 

 

   
 

localmente estão ganhando uma atenção nos últimos anos, sendo uma alternativa 

eficiente pois permitem a liberação controlada e gradual de componentes ativos (Pires 

et al., 2022). 

A estrutura molecular do ranelato de estrôncio (Sr) consiste em duas 

moléculas de Sr 2+ e um íon ranelato. A absorção do íon ranelato é baixa devido à 

sua alta polaridade e, portanto, rapidamente excretado do corpo através do rim 

(Borciani et al., 2022). Portanto, Sr2+ é o principal componente do Sr que desempenha 

papel farmacológico (Deeks & Dhillon, 2010). Comparada a outras drogas para 

osteoporose, o Sr tem dois efeitos farmacológicos, efeito duplo no turnover ósseo. 

Primeiro, ativa OPG/RANKL/RANK, NFκB e outras vias de sinalização para inibir a 

atividade e a sobrevivência osteoclástica (Huang et al. 2020). Em segundo lugar, o 

Ranelato de estrôncio aumenta as atividades da fosfatase alcalina (FA), a síntese de 

colágeno e a expressão de marcadores osteoblásticos, como a sialoproteína óssea e 

a osteocalcina, levando ao aumento da osteogênese (Kern et al, 2019).  

Assim atua tanto como medicamento anabólico como modulador seletivo de 

receptores de estrógeno, com especificidade para os receptores presentes em 

osteoblastos (Xue et al., 2021). Foi demonstrado que o ranelato de estrôncio aumenta 

a densidade óssea, reduz a perda óssea, melhora a microarquitetura, a força óssea e 

melhora a osteointegração (Boraei et al., 2021). Além disso, diminui significativamente 

o risco de fraturas vertebrais.  

No entanto, o uso sistêmico de Sr em longo prazo está associado a reações 

adversas graves cardiovascular e hemodinâmicas, como náuseas, diarreia e 

tromboembolismo venoso dos pacientes (Meunier et al., 2004). Em 2013, a European 

Drug Administration limitou a indicação de Sr ao tratamento da osteoporose grave, 

pois seu uso elevado aumenta o risco de infarto do miocárdio, eventos 

tromboembólicos, reatividade cutânea grave e outras doenças (Rui et al., 2021). Além 

disso, estudos farmacocinéticos demonstraram que a biodisponibilidade oral do 

ranelato de estrôncio é muito baixa, e o cálcio oral (Ca) ou uma dieta rica em Ca 

podem reduzir significativamente a biodisponibilidade do Sr (por serem competidores 

moleculares diretos) (Deeks & Dhillon, 2010).  

Portanto, estudos de engenharia de tecido ósseo têm proposto uma nova 

estratégia para o tratamento de defeitos ósseos durante a osteoporose, ou seja, 

implantar biomateriais contendo estrôncio (Sr) (SrBMs) para liberar continuamente 



12 

 

   
 

Sr2+ localmente. Esses materiais são de grande importância no tratamento de 

defeitos ósseos críticos associados à osteoporose e fraturas por compressão. Um 

destes sistemas de liberação são as matrizes poliméricas (Meng et al., 2023), de 

hidrogel (B. Liu et al., 2021), associados com partículas ativas de biovidro para tornar 

o sistema mais funcional (Lisboa-Filho et al., 2018). O conjunto forma um biomaterial 

com uma melhor adaptação aos tecidos e uma liberação de medicação mais lenta, 

para se adequar a reparação dos tecidos circunvizinhos (Liu et al., 2021). 

Os hidrogéis ganharam grande atenção na última década como ótimos 

materiais carreadores (Del Valle et al., 2017). São géis hidrofílicos de estrutura de 

rede de três posições (Wang et al., 2021). Como portadores de fármacos, eles podem 

controlar a velocidade e o tempo de liberação do fármaco, além de manter uma 

determinada concentração do fármaco nas partes danificadas para alcançar efeitos 

terapêuticos. Suas propriedades físico-químicas determinam a taxa e duração do 

fármaco (Fu et al., 2021). Por ser um material polimérico que possui alta capacidade 

de retenção de água o hidrogel pode ser injetado no local da lesão, preenchendo o 

defeito ósseo (Xu et al., 2020). 

O composto escolhido para ser associado ao hidrogel no proposto trabalho foi 

o biovidro. Um material cerâmico que possui propriedades osteocondutoras e 

osteoindutoras, ou seja, favorece a adesão e a diferenciação de células ósseas 

(Rizwan et al., 2017). O biovidro forma na sua superfície a hidroxiapatita, um material 

capaz de induzir a adesão e proliferação de células osteogênicas para o local do 

defeito ósseo (Frazão et al., 2015). O mais utilizado é o 45S5 devido à sua 

bioatividade, osteoestimulação, osteocondução e outras propriedades importantes 

para a regeneração óssea (Kargozar et al., 2019). Além disso, é capaz de induzir a 

liberação de íons específicos para promover uma resposta intra e extracelular visando 

a otimização da reparação óssea. 

No entanto, ambos os materiais apresentam limitações, como a baixa 

resistência mecânica do hidrogel e a rápida degradação do biovidro (Gonzáles et al., 

2020). A associação dos materiais, forma um compósito híbrido que combina as 

vantagens de cada um (Zhang et al., 2023). A incorporação de fármacos que atuem 

na regulação do metabolismo ósseo, como o ranelato de estrôncio, amplia a eficácia 

proposta do sistema e diminui os efeitos colaterais sistêmicos do medicamento 

(Bergamini et al., 2009). Uma das formas de analisar o comportamento do biomaterial 



13 

 

   
 

é avaliando seu intumescimento e degradação. 

O intumescimento de um hidrogel consiste na capacidade do material 

polimérico absorver parte do meio ao qual está inserido, sendo este processo de 

absorção dependente da composição química dos polímeros que formam o hidrogel, 

do pH e da força iônica da solução em que ele está inserido. Assim, quando o gel se 

hidrata, as cadeias poliméricas interagem com as moléculas do solvente e se 

expandem, enquanto isso, a área reticulada oferece uma força de retração para conter 

a expansão dos polímeros. Esse movimento de retração e expansão ocorre até que 

se atinja o equilíbrio (Ahmed, 2015). Dessa forma, polímeros de alto peso molecular 

normalmente possuem inúmeras áreas de reticulação, sendo capazes de formar 

hidrogéis mais resistentes e com menor grau de intumescimento, já polímeros 

menores formam hidrogéis mais maleáveis e intumescíeis (Z. Liu et al., 2022). 

Uma das alternativas para a análise da resposta do biomaterial proposto 

frente aos processos de remodelação óssea é a avaliação das citocinas no 

sobrenadante da cultura celular. Evidências crescentes têm demonstrado que 

citocinas inflamatórias e anti-inflamatórias relacionadas a macrófagos desempenham 

um papel na osteogênese e nos processos de cicatrização óssea (Pajarinen et al., 

2019).  

Espera-se que os experimentos desenvolvidos tragam novas opções de 

tratamento não só para mulheres com deficiência de estrógeno, como para pessoas 

que sofrem com osteopatias em geral. Frente aos resultados favoráveis dessas 

medicações reportados na literatura, buscam-se evidências do papel local destas no 

tecido ósseo, visando eliminar os efeitos colaterais advindos da medicação sistêmica.  



14 

 

   
 

2 REVISÃO DE LITERATURA 

 

 

O metabolismo ósseo é continuamente realizado através da ação das células 

ósseas, que incluem a reabsorção óssea pelos osteoclastos e a formação óssea pelos 

osteoblastos, enquanto os osteócitos atuam como sensores mecânicos e 

orquestradores do processo de remodelação óssea (Chen et al., 2018). Esse processo 

está sob o controle de fatores locais (fatores de crescimento e citocinas) e sistêmicos 

(calcitonina e estrogênio) que, juntos, contribuem para a homeostase óssea (Hu et al., 

2019).  

Um desequilíbrio entre a reabsorção e a formação óssea pode resultar em 

doenças ósseas, incluindo osteoporose (Olsen et al., 2000). Recentemente, 

reconheceu-se que, durante a remodelação óssea, há uma intrincada comunicação 

entre as células ósseas. Por exemplo, o acoplamento da reabsorção óssea à 

formação óssea é obtido pela interação entre osteoclastos e osteoblastos. O 

crescente conhecimento sobre a estrutura e as funções das células ósseas contribuiu 

para um melhor entendimento da biologia óssea (Florencio-Silva et al., 2015).  

A remodelação óssea normal é necessária para a consolidação da fratura e 

adaptação do esqueleto ao uso mecânico, bem como para a homeostase do cálcio 

(Gavinho et al., 2023). O desequilíbrio da reabsorção e formação óssea resulta em 

diversas doenças ósseas, como reabsorção excessiva pelos osteoclastos sem a 

quantidade correspondente de osso neoformado pelos osteoblastos contribuindo para 

a perda óssea e osteoporose (Pires et al., 2022), enquanto o contrário pode resultar 

em osteopetrose (Olsen et al., 2000). Assim, o equilíbrio entre a formação e a 

reabsorção óssea é necessário e depende da ação de vários fatores locais e 

sistêmicos, incluindo hormônios, citocinas e estimulação biomecânica (Pajarinen et 

al., 2019). 

Os osteoblastos são células cuboidais que estão localizadas ao longo da 

superfície óssea, compreendendo 4% a 6% do total de células ósseas residentes e 

são amplamente conhecidas por sua função formadora de osso (Chen et al., 2018). O 

RANKL é um fator crucial para a osteoclastogênese e é expresso por osteoblastos, 

osteócitos e células estromais. Quando se liga ao seu receptor RANK em precursores 

de osteoclastos, a formação de osteoclastos é induzida (Yasuda, 2021). Por outro 



15 

 

   
 

lado, outro fator chamado osteoprotegerina (OPG), que é produzido por uma ampla 

gama de células, incluindo osteoblastos, células estromais, fibroblastos gengivais e 

periodontais (Wu et al., 2023) liga-se ao RANKL, impedindo a interação RANK/RANKL 

e, consequentemente, inibindo a osteoclastogênese. Assim, o sistema 

RANKL/RANK/OPG é um mediador chave da osteoclastogênese(Yasuda, 2021). 

O aumento na formação e atividade dos osteoclastos leva a algumas doenças 

ósseas, como a osteoporose, a reabsorção excede a formação, causando diminuição 

da densidade óssea e aumento das fraturas ósseas (Chen et al., 2018). Osteoclastos 

não são apenas células absorvedoras de osso, mas também uma fonte de citocinas 

que influenciam a atividade de outras células (Olsen et al., 2000). Na periodontite, a 

ativação anormal dos osteoclastos induz a migração de células inflamatórias (Yu and 

Wang, 2022). Essas células produzem mediadores químicos como IL-6 e RANKL que 

estimulam a migração de osteoclastos (Yasuda, 2021). Como resultado, ocorre um 

aumento anormal da reabsorção óssea no osso alveolar, contribuindo para a perda 

das inserções dos dentes e para a progressão da periodontite (Reid, 2020). 

A osteoporose é uma condição comum, afetando uma em cada três mulheres 

na pós-menopausa e um em cada cinco homens, correspondendo a 200 milhões de 

mulheres e homens, em todo o mundo (Song et al., 2022). A osteoporose é 

caracterizada por baixa massa óssea e deterioração da arquitetura óssea (WHO, 

1994). A fisiopatologia da osteoporose envolve um desequilíbrio entre a formação e 

reabsorção óssea. Favorecendo lesões ósseas e dificulta a reparação e cicatrização. 

A consequência clínica imediata da osteoporose é a fratura, e as fraturas relacionadas 

à osteoporose, tanto vertebrais quanto de quadril, estão associadas à morbidade e ao 

aumento da mortalidade (Snodgrass et al., 2022)  

Um dos principais fatores que influenciam na instalação da osteoporose é a 

diminuição dos níveis de estrogênio com a idade avançada feminina (Compston et al., 

2019). O estrogênio desempenha papéis cruciais para a homeostase do tecido ósseo; 

a diminuição do nível deste hormônio na menopausa é a principal causa de perda 

óssea e osteoporose (Florencio-Silva et al., 2015). Estudos têm demonstrado que o 

estrógeno mantém a homeostase óssea por meio da inibição da apoptose de 

osteoblastos e osteócitos (Snodgrass et al., 2022) e auxilia a prevenir a reabsorção 

óssea excessiva. Tem sido sugerido que o estrógeno diminui a formação de 

osteoclastos, inibindo a síntese da citocina osteoclastogênica RANKL por 



16 

 

   
 

osteoblastos e osteócitos(Hu et al., 2019), e estimula essas células ósseas a 

produzirem osteoprotegerina (OPG). Reduzindo assim os níveis de outras citocinas 

osteoclastogênicas, como IL-1, IL-6, IL-11, TNF-α, TNF-β. (Chen et al., 2018)  

Existe uma ampla diversidade na abordagem medicamentosa para a 

osteoporose, grande parte destas sendo de uso sistêmico. No entanto o fato dessas 

medicações passarem por degradação sistêmica a associam a uma grande 

quantidade de efeitos colaterais (Song et al., 2022). Para que sejam amenizados estes 

efeitos pode se optar a entrega local das medicações. (Reid & Billington, 2022) 

Dentre as medicações utilizadas temos o ranelato de estrôncio (SrR), que tem 

um excelente desempenho frente a fraturas, com desempenho na diminuição da perda 

óssea e na reparação celular. (Bergamini et al., 2009) Porém, as reações adversas 

mais comuns foram náusea e diarreia. A descontinuação da terapia devido à 

ocorrência de náuseas impedia continuação da prescrição (Pilmane et al., 2017a). 

Seguindo a bula do medicamento, ‘Nos estudos de fase III, a incidência anual de 

tromboembolismo venoso (TEV) observada ao longo de 5 anos, foi aproximadamente 

de 0,7%, com um risco relativo de 1,4 (IC 95% = [1,0; 2,0]) nos pacientes tratados com 

ranelato de estrôncio em comparação com o placebo’. Fazendo com que o ranelato 

de estrôncio sofresse restrições em alguns países e aumentassem os estudos para 

encontrar alternativas ao uso sistêmico das medicações. 

Trazendo a discussão para a área da odontologia, a região oral e maxilofacial 

possui múltiplas funções fisiológicas críticas como mastigação, deglutição, fala e uma 

perda óssea pode afetar o movimento e levar à disfunção oral, interferindo na 

qualidade de vida e na saúde psicológica dos pacientes. (Sacco et al., 2022). Defeitos 

ou deficiências ósseas causados por tumores, traumas ou fatores fisiológicos na 

região oral e maxilofacial, muitas vezes apresentam características irregulares e 

lacunares (Verdier et al., 2024). Embora o pó ósseo e outros materiais granulares 

sejam empregados na clínica odontológica para reparar perda óssea, muitos 

problemas existem, como operações complicadas, dificuldades de inserir e posicionar 

o material. (Ningsih et al., 2022). Portanto, o desenvolvimento de materiais de reparo 

regenerativo injetáveis adequados para cirurgia minimamente invasiva tornou-se 

interessante na clínica (Yu & Wang, 2022). 

O estrôncio (Sr) é um oligoelemento necessário para o ser humano e é 

encontrado principalmente no esqueleto (Pilmane et al., 2017). Estudos prévios 



17 

 

   
 

constataram que a Sr poderia promover proliferação e diferenciação osteogênica. 

Além disso, estudos demonstraram que a Sr poderia inibir efetivamente a 

diferenciação osteoclástica e a atividade osteoclástica. Xie & Ye (2015) verificaram 

que o estrôncio e o cálcio circundante mostraram um efeito sinérgico na regeneração 

óssea de forma dose-dependente. O Sr promove a apoptose dos osteoclastos através 

da via de sinalização OPG/RANKL/RANK (Yasuda, 2021). A identificação do sistema 

OPG/RANKL/RANK como mediador final dominante da osteoclastogênese 

representou grandes avanços na biologia óssea, e conseguiu elucidar alguns 

mecanismos de ação na estrutura óssea. Sr induz a expressão de ciclooxigenase 

(COX)-2 e prostaglandina E2 (PGE2) por ativar a via de sinalização 

o ERK (Zarins et al., 2018). As prostaglandinas (PGs) são potentes 

reguladores das funções das células ósseas (Chen et al., 2018). Atuam tanto em 

linhagens osteoblásticas quanto osteoclásticas. Elas promovem a atividade dos 

osteoblastos, contribuindo para o aumento da atividade e no aumento da densidade 

óssea. As PGs também reduzem a atividade dos osteoclastos, promovem a 

cicatrização óssea e auxiliam no reparo de fraturas. As PGs causam aumento da 

permeabilidade capilar, o que pode afetar o fluxo sanguíneo e a nutrição das células 

ósseas (Souza and Lerner, 2013). 

Estudos têm mostrado que Sr pode regular o microambiente imune no tecido 

ósseo para promover a regeneração óssea e vascular (Zhao et al., 2021). O estrôncio 

pode afetar a direção de polarização dos macrófagos (Arioka et al., 2019). Os 

macrófagos são importantes reguladores da imunidade inata e adaptativa. Quando o 

corpo é lesado, os macrófagos não apenas removem células mortas e restos celulares 

por meio da fagocitose, ativando fatores inflamatórios específicos, mas também 

secretam proteínas ou citocinas que estimulam a cicatrização de feridas (Sheng et al., 

2023).  

As diferentes funções dos macrófagos estão relacionadas à sua direção de 

polarização. Como uma importante linha de defesa para a imunidade humana, os 

macrófagos devem responder rapidamente a patógenos ou sinais de dano tecidual 

para remover objetos estranhos ou células danificadas e apoptóticas (Raziyeva et al., 

2021). Nesse ponto, os macrófagos polarizam na direção M1. Os macrófagos M1 

(macrófagos pró-inflamatórios) secretam principalmente citocinas pró-inflamatórias, 

como o fator de necrose tumoral-α (TNF-α), interleucina-1 (IL-1) e IL-6, atraindo outras 



18 

 

   
 

células imunes, como T CD4 e células dendríticas, para participar da eliminação de 

patógenos e do início de reações inflamatórias agudas, lançando assim as bases para 

o subsequente reparo tecidual (You et al., 2022). Geralmente, o efeito pró-inflamatório 

dos macrófagos M1 determina destruição substancial dos tecidos.  

Entretanto, vários estudos recentes têm acreditado que macrófagos M1 

moderadamente ativados são benéficos para a diferenciação osteogênica de CTMs 

(células totipotentes) mediada por oncostatina M (OSM) ou proteína morfogenética 

óssea 2 (BMP2) (Raziyeva et al., 2021). Ao contrário dos macrófagos M1, os 

macrófagos M2 (macrófagos anti-inflamatórios) estão associados ao reparo, 

remodelamento e cicatrização tecidual (Singh et al., 2019). As citocinas inibitórias 

usadas pelos macrófagos M2 para contrapor-se à inflamação incluem principalmente 

antagonista do receptor de interleucina-1 (IL-1RA), IL-10 e fator transformador de 

crescimento beta (TGF-β) (Jones et al., 2007). Sabe-se que IL-10 e IL-1RA promovem 

osteogênese e inibem a atividade osteoclástica (Mahon et al., 2020). Produzida por 

células T, a IL-17 atua principalmente em células epiteliais, endoteliais e estromais, 

esse grupo de citocinas age rapidamente durante a infecção, antes do início de uma 

resposta adaptativa de células T. A IL-17 pode ser considerada pró-inflamatórias, por 

das início a resposta rápida a agressores (Gaffen, 2011). A pesquisa demonstrou que 

Sr promove a polarização dos macrófagos na direção M2, resultando em um 

microambiente osteogênico benéfico que suporta a regeneração óssea (Sheng et al., 

2023).  

O estrôncio tem sido amplamente dopado em vários biomateriais para 

alcançar o efeito de reparo ósseo desejado (Cui et al., 2020). Por exemplo, cerâmicas 

dopadas com Sr poderiam não apenas promover diferenciação osteogênica in vitro, 

mas também inibir a diferenciação osteoclástica. Além disso, materiais com Sr 

poderiam acelerar o reparo ósseo in vivo através da supressão da atividade 

osteoclástica em modelo osteoporótico (Weng et al., 2017). 

O ranelato de estrôncio (SrR), (Sigma-Aldrich Chemical, St Louis, Mo, USA), 

designações comerciais – Protelos e Osseor, é um fármaco administrado oralmente 

para o tratamento da osteoporose pós-menopáusica para redução do risco de fraturas 

vertebrais e do colo do fémur. Os dados que sustentam a eficácia e a segurança do 

ranelato de estrôncio foram obtidos de dois ensaios clínicos, o SOTI (Spinal 

Osteoporosis Therapeutic Intervention) e o TROPOS (Treatment of Peripheral 



19 

 

   
 

Osteoporosis (Zhang et al., 2023). É o único tratamento eficaz na prevenção de 

fraturas vertebrais e do colo do fémur em mulheres com idade igual ou superior a 80 

anos. 

SrR é constituído por dois átomos de estrôncio estável e uma molécula de 

ácido ranélico, a parte orgânica que permite o melhor compromisso em termos de 

peso molecular, farmacocinética e aceitabilidade do medicamento (Andersen et al., 

2015). Estudos in vitro demonstraram que o ranelato de estrôncio aumenta a formação 

de osso em culturas de tecido ósseo, bem como a replicação do precursor dos 

osteoblastos e a síntese de colágeno em culturas de células ósseas e diminui a 

reabsorção óssea através da diminuição da diferenciação dos osteoclastos e a 

atividade de reabsorção (You et al., 2022). Isto resulta num reequilíbrio do turnover 

ósseo a favor da formação do osso. (Pilmane et al., 2017) 

 

 

Figura 1: Representação da molécula do ranelato de estrôncio 

 

 

Fonte: bula empresa Sigma. 

 

Especificamente, pode promover a osteoblastogênese e a mineralização da 

matriz óssea, ao mesmo tempo em que inibe a migração, o acúmulo, a diferenciação 

e a capacidade de reabsorção dos osteoclastos, de modo a reduzir o risco de fratura 

e aumentar a resistência óssea (Yu et al., 2022). No campo da odontologia, o SrR tem 

demonstrado melhorar a osseointegração dos implantes dentários, atenuar a 

reabsorção radicular durante a movimentação ortodôntica e reduzir a reabsorção 

óssea alveolar em ratos com periodontite (Arioka et al., 2019). 

Os efeitos colaterais comuns com o uso de SrR incluem distúrbios 

gastrointestinais, por exemplo, vômitos, flatulência, náuseas, eventos 



20 

 

   
 

tromboembólicos e reações cutâneas, incluindo necrose epidérmica tóxica e síndrome 

de Stevens-Johnson (Xiao et al., 2023). Em outras evidências de ensaios clínicos de 

fase III controlados por placebo, o tratamento com ranelato de estrôncio foi associado 

a uma incidência significativamente alta de tromboembolismo. O risco é ainda maior 

em pacientes que também correm risco de trombose, como pacientes idosos, 

principalmente devido a doenças associadas e por falta de mobilidade (Pilmane et al., 

2017). Uma alternativa para contornar os diversos efeitos colaterais sistêmicos do SrR 

é a aplicação local da medicação associada a outros compostos para realizar a 

osteomodulação e induzir neoformação óssea (Cui et al., 2020).  

 

 

2.1 SrBM- Biomaterial contendo estrôncio  

 

O biomaterial proposto para o estudo foi um biovidro funcionalizado com o 

ranelato de estrôncio associado ao hidrogel. Diversos compostos semelhantes foram 

estudados e tiveram aplicações locais (You et al., 2022). O hidrogel com base em 

alginato tem várias aplicações na área médica, como curativos para feridas crônicas 

e agudas. (Zare et al., 2022) capaz de manter um ambiente úmido na ferida, o que 

promove a cicatrização e previne a infecção. Além disso, pode absorver o exsudato 

da ferida, o que ajuda a remover o tecido morto e a reduzir o risco de maceração da 

pele.  Este hidrogel tem como base o alginato de sódio (ALG), um polímero natural 

aniônico biodegradável não tóxico, derivado de algas marinhas que pode formar géis 

em presença de íons de cálcio (Dimatteo et al., 2018). Anteriormente, estudos sobre 

a formação de hidrogéis CS/ALG ou nanopartículas foram conduzidos principalmente 

usando Ca ou Zn como reticulantes, pois a ALG é capaz de formar redes 

tridimensionais com esses cátions metálicos multivalentes (Treenate & Monvisade, 

2017). 

Esse hidrogel também tem potencial para ser usado como veículo de 

liberação controlada de fármacos. O hidrogel pode ser carregado com fármacos e 

implantado no local da lesão, onde o fármaco é liberado gradualmente ao longo do 

tempo. Isso pode melhorar a eficácia do tratamento e reduzir os efeitos colaterais, ele 

é poroso, atóxico e degradável, degradando-se a uma taxa otimizada com a 

proliferação e crescimento simultâneo de células, proporcionando assim um ambiente 



21 

 

   
 

adequado para o crescimento e desenvolvimento de novos tecidos e vasos 

sanguíneos (Ahmed, 2015).  

Os hidrogéis vêm se destacando porque são matrizes tridimensionais capazes 

de reter grande quantidade de água e permanecerem edemaciados similarmente aos 

tecidos corpóreos (Hilborn, 2011). A natureza elástica de hidrogéis totalmente 

inchados ou hidratados foi encontrada para minimizar a irritação dos tecidos 

circundantes após o contato. A baixa tensão interfacial entre a superfície do hidrogel 

e o fluido corporal minimiza a adsorção de proteínas e a adesão celular, o que reduz 

as chances de uma reação imunológica negativa (Liu et al., 2021). As ligações físicas 

e químicas presentes nesta matriz são fundamentais para a construção de uma rede 

hidrofílica, que também pode ser incorporada com agentes químicos (medicamentos) 

e/ou partículas (biovidro), dando origem aos sistemas drug delivery (Del Valle et al., 

2017). 

Hidrogel injetável com estruturas porosas semelhantes à matriz extracelular 

(MEC) é reconhecido como superior no reparo da deficiência óssea lacunar (Ahmed, 

2015). Os poros conectados internamente são preenchidos principalmente com água, 

o que é benéfico para a troca de nutrientes e transporte de drogas, de modo a ser 

propício à sobrevivência e proliferação celular (Hoffman, 2012). No entanto, uma 

desvantagem significativa dos hidrogéis é a sua baixa resistência mecânica, 

apresentando dificuldades significativas no manuseio (Liu et al., 2022).  

O Biovidro é um material composto por vidro bioativo que tem sido 

amplamente estudado para aplicações em engenharia de tecidos ósseos, esse 

material sintético bioativo reabsorvível foi inicialmente desenvolvido para reparar 

defeitos ósseos estimulando a regeneração óssea (Merino et al., 2015). Um tipo deles 

pode ser composto por 45% de SiO2, 24,5% de CaO, 24,5% de Na2O e 6% de P2O5 

(Rizwan et al., 2017). O Biovidro 45S5 é conhecido por sua capacidade de se ligar 

quimicamente ao tecido ósseo e promover a formação de uma camada de 

hidroxiapatita na superfície do material, o que ajuda a acelerar o processo de 

regeneração óssea (Del Valle et al., 2017). A formação de hidroxiapatita na superfície 

de materiais contendo biovidro pode modular a absorção de proteínas, o que, por sua 

vez, pode promover a adesão e diferenciação de células semelhantes a osteoblastos 

mediadas por fibronectina. Também se sabe que os produtos de dissolução iônica dos 

biovidros podem estimular a osteogênese e angiogênese tanto in vitro quanto in vivo 



22 

 

   
 

(Kargozar et al., 2019). Essa bioquímica o torna um excelente candidato para 

aplicações cirúrgicas com custo limitado. 

Se tornou um dos materiais inorgânicos mais utilizados para regeneração de 

tecidos duros devido à sua alta bioatividade e sua ligação com o osso hospedeiro, tão 

forte que só poderia ser separado por fratura óssea (Verdier et al., 2024). Além de 

promover a osseointegração (ligação direta entre o biomaterial e o osso hospedeiro), 

o biovidro 45S5 apresenta propriedades osteoindutoras e osteocondutoras (Gavinho 

et al., 2023). A osteoindução permite a indução direta do crescimento ósseo através 

do recrutamento, proliferação e diferenciação de células-tronco mesenquimais em 

osteoblastos. A osteocondução está relacionada à capacidade do material de atuar 

como matriz e fornecer o microambiente para permitir a adesão, migração, 

crescimento e divisão das células ósseas (Verdier et al., 2024). 

O comportamento biológico do Biovidro 45S5 pode ser melhorado com a 

adição de íons terapêuticos bivalentes como estrôncio, magnésio etc. Isso se deve 

principalmente à presença desses íons na composição natural dos tecidos duros e 

seu papel no crescimento e regeneração óssea. O íon estrôncio desempenha 

importante função no processo de remodelação óssea. (Gavinho et al., 2024). Alguns 

estudos relataram que a inserção desses íons à rede do Bioglass 45S5 poderia 

potencializar seu efeito antibacteriano (Ningsih et al., 2022). Íons de estrôncio têm sido 

estudados e utilizados na reconstrução de tecidos moles e duros na região 

maxilofacial (Wu et al., 2023). Adicionados a estruturas biodegradáveis para 

regeneração de tecidos moles, no reparo do esmalte induzindo diferenciação e 

proliferação de células da polpa dentária humana, como tratamento de superfície de 

implantes dentários para melhorar a integração de células epiteliais gengivais e 

fibroblastos, e têm efeito antibacteriano para patógenos periodontais comuns (Mahon 

et al., 2020). 

Uma das principais características que fazem do biovidro um biomaterial 

excepcional é sua capacidade de armazenar grandes quantidades de cargas elétricas 

com baixa polarização (Gavinho et al., 2024). Esta propriedade notável decorre da 

alta mobilidade das cadeias iônicas de sódio dentro de sua estrutura vítrea. A 

composição única do biovidro permite que ele acumule e libere cargas elétricas de 

forma eficiente, que podem ser aproveitadas para vários fins terapêuticos (Verdier et 

al., 2024). As propriedades biológicas podem ser influenciadas pelo tipo de carga (se 



23 

 

   
 

é positiva ou negativa acumulada (Treenate and Monvisade, 2017). Tem sido relatado 

que superfícies com carga negativa promovem regeneração tecidual e aumentam o 

crescimento ósseo e a osseointegração, estimulando a atividade osteoblástica 

(Gavinho et al., 2023). 

 

 

2.2 Resposta inflamatória e comportamento das células mesenquimais. 

 

 

As citocinas são uma rede complexa de proteínas liberadas por numerosas 

células inflamatórias e que auxiliam nos processos de reparação (linfócitos, 

macrófagos, monócitos, fibroblastos e neutrófilos). Se ligam aos receptores de 

superfície, influenciando o comportamento celular de maneira sobreposta e 

redundante (Yang et al., 2020). As citocinas pró-inflamatórias, como o fator de necrose 

tumoral alfa (TNF-α), a interleucina-1 (IL-1β) e a interleucina-6 (IL-6), são liberadas 

em resposta a estímulos inflamatórios, como lesões, infecções ou doenças 

autoimunes(Liao et al., 2017). Essas citocinas estimulam a reabsorção óssea pelos 

osteoclastos, células especializadas na degradação do tecido ósseo (Zeimaran et al., 

2021). A ativação dos osteoclastos promove a liberação de minerais e fatores de 

crescimento presentes na matriz óssea, desempenhando um papel importante na 

remodelação óssea normal e na cura de lesões ósseas (Kruppke et al., 2019). IL-1β 

e IL-6 têm importante participação na perda óssea alveolar e regulação do 

metabolismo ósseo. IL-1β já foi associada a ativação direta da sinalização de RANK, 

assim como é capaz de induzir a expressão de Rankl (Yasuda, 2021). O papel da IL-

6, entretanto, ainda é bastante discutido, visto ter participação fisiológica em 

processos reabsortivos, assim como de formação óssea (Souza & Lerner, 2013). 

Citocinas anti-inflamatórias, como o fator de crescimento transformador beta 

(TGF-β) e a interleucina-10 (IL-10), atuam de forma oposta às pró-inflamatórias (Anam 

and Insogna, 2021). Essas citocinas reduzem a atividade osteoclástica, promovendo 

assim a formação óssea pelos osteoblastos, células responsáveis pela síntese e 

mineralização da matriz óssea (Cui et al., 2020). Além disso, as citocinas anti-

inflamatórias também ajudam a controlar a resposta inflamatória e a promover a 

regeneração óssea. 



24 

 

   
 

O equilíbrio entre as citocinas pró-inflamatórias e anti-inflamatórias é 

essencial para a manutenção da saúde óssea (Yasuda, 2021). A regulação adequada 

dessas moléculas é necessária para promover a cicatrização de lesões ósseas, a 

remodelação normal do osso e a prevenção de doenças ósseas, como a osteoporose 

e a artrite reumatoide (Weng et al., 2017). O entendimento dos mecanismos de 

regulação mediados pelas citocinas é fundamental para o desenvolvimento de 

estratégias terapêuticas visando restaurar o equilíbrio ósseo em condições 

prejudiciais à saúde óssea (Zhao et al., 2022). Estudos anteriores demonstraram que 

a produção de citocinas (IL-1a, IL-6 e TNF-a) a partir de monócitos/macrófagos era 

aumentada em vários biomateriais comumente usados como biovidro (Yu et al., 2022). 

Outros estudos mostraram que a hidrofilia e a carga podem modular a expressão de 

mRNA de IL-10, IL-1β e IL-8 tanto em vitro e in vivo.  

Visando avaliar a expressão das citocinas anti-inflamatórias e inflamatórias 

em células afetadas pela osteoporose/perda óssea buscamos analisar o 

sobrenadante de cultura celular in-vitro com a técnica ELISA. Para a análise, 

submetemos animais experimentais (ratas fêmeas) a cirurgia de ovariectomia e 

estimulamos assim a perda óssea por deficiência de hormônio ovariano (Yousefzadeh 

et al., 2020). No outro grupo, para comparação realizamos uma cirurgia com 

exposição do ovário sem a sua retirada (Sham), para expor os animais ao estresse da 

cirurgia e reabilitação pelo mesmo período. As características da perda óssea e suas 

sequelas nos animais submetidos a OVX se assemelham àquelas encontradas em 

mulheres na pós-menopausa. 

Embora em comparação com os seres humanos, a massa esquelética de 

ratos permaneça estável por um período prolongado durante sua vida, as ratas podem 

ser ovariectomizadas para torná-las deficientes em hormônios sexuais e para 

estimular a perda acelerada de osso que ocorre em mulheres após a menopausa 

(Kalu, 1991). A perda óssea induzida pela ovariectomia nas ratas e a perda óssea 

pós-menopausa tem características semelhantes(Shen et al., 2022). Aumento da taxa 

de remodelação óssea com reabsorção excedendo a formação; uma fase inicial rápida 

de perda óssea seguida por uma fase muito mais lenta; maior perda de osso 

esponjoso do que cortical; diminuição da absorção intestinal de cálcio e resposta 

esquelética semelhante à terapia com estrógeno, tamoxifeno, bisfosfonatos, 

paratormônio, calcitonina e exercício (Yousefzadeh et al., 2020). Essas amplas 



25 

 

   
 

semelhanças são fortes evidências de que o modelo de perda óssea de ratas 

ovariectomizadas é adequado para estudar problemas relevantes para a perda óssea 

pós-menopausa. 

 



26 

 

   
 

3 PROPOSIÇÃO 

 

 

O objetivo geral neste estudo será avaliar a influência do hidrogel injetável, 

incorporado com biovidro funcionalizado com ranelato de estrôncio na liberação de 

citocinas inflamatórias por células mesenquimais cultivadas in vitro. 

E como objetivos específicos avaliar o biomaterial (hidrogel, biovidro e 

ranelato de estrôncio) quanto: 

a) Seu grau de intumescimento e degradação para atender padrões de drug 

delivery. 

b) Presença de citocinas pró-inflamatórias e anti-inflamatórias. 

 

 

 

 

 

 

 

 



27 

 

   
 

4 MATERIAL E MÉTODOS 

 

 

Este projeto foi aprovado sob número de protocolo 03/2021 pelo Comitê de 

Ética em Pesquisa em Animais (CEUA) do Instituto de Ciência e Tecnologia da 

UNESP - Campus de São José dos Campos e foi realizado de acordo com os 

Princípios Éticos para a Experimentação Animal, adotado pelo Conselho Nacional de 

Experimentação Animal (CONCEA). Este trabalho também seguiu as diretrizes 

preconizadas pelo ARRIVE (Animal Research Reporting of In Vivo Experiments) 

(Percie Du Sertid et al., 2020). 

Foi realizado estudo piloto das concentrações de Ranelato de estrôncio, 

denominados HSr1, com 1% de ranelato de estrôncio e HSr3 com 3%. 

 

 

4.1 Síntese e Caracterização do Vidro Bioativo BG 45S5 

 

 

A síntese e a caracterização do vidro bioativo BG45S5 foram realizadas no 

Laboratório de Cerâmicas - BIOCERAM da UNIFESP – Campus de São José dos 

Campos sob a supervisão da Profa. Dra. Eliandra de Sousa Trichês, com a 

colaboração do aluno de doutorado Lucas Barbosa. 

 

 

4.2 Funcionalização do biovidro com Ranelato de estrôncio 

 

 

A mistura e homogeneização dos materiais foram realizadas no Laboratório 

de Materiais Avançados do Centro para Pesquisa e Desenvolvimento de Materiais 

Funcionais - Divisão de Saúde - CEPID/FAPESP sob a supervisão do Prof. Assoc. 

Paulo Noronha Lisboa Filho. As amostras de biovidro 45S5 foram funcionalizadas com 

ranelato de estrôncio (Sigma-Aldrich Chemical, St Louis, Mo, USA) que foram tratadas 

pela técnica sonoquímica utilizando água Mili-Q. ultrapure como meio para obter uma 

umidade homogênea e para diminuir o tamanho da partícula de biovidro. A água Milli-



28 

 

   
 

Q. ultrapure faz com que as bolhas de cavitação tenham maior dissolução de vapor e, 

assim acelere o efeito da cavitação acústica. A técnica sonoquímica foi realizada de 

acordo com a metodologia de (Lisboa-Filho et al., 2018) 

 

 

4.3 Síntese do hidrogel 

 

 

Hidrogéis à base de gelatina, alginato e cloreto de cálcio foram sintetizados 

no laboratório de Bioengenharia sob a responsabilidade do Prof. Assoc. Alexandre 

Luiz Souto Borges no Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT) – UNESP São José dos 

Campos – SP. Resumidamente, para o hidrogel puro foi utilizada 10ml de água 

destilada aquecida a 55°C, e então sob agitação magnética foram adicionados um a 

um os pós, sendo 0,5% de gelatina (gelatina de pele suína tipo A, Sigma-Aldrich 

Chemical, St Louis, USA), correspondente a 0,05g (peso/volume), 5% de alginato de 

sódio (sodium alginate, Sigma-Aldrich Chemical, St Louis, USA), correspondente a 

0,5g (peso/volume) e 0,3% de cloreto de cálcio (cloreto de cálcio anidro P.A/ACS, 

Neon, São Paulo, Brasil) correspondente a 0,03g (peso/volume), essa solução foi 

mantida sob agitação, por 1h. O material fica em descanso por 15-60 minutos a 

temperatura ambiente para que atinja consistência final.  

Para a síntese do hidrogel contendo biovidro não funcionalizado ou 

funcionalizado com a medicação ranelato de estrôncio foram realizadas algumas 

modificações como: utilização de 10ml de água destilada em temperatura ambiente, 

adicionado 50% de biovidro, o que corresponde à 0,315g (peso/volume), e então 

agitação magnética pelo período de 20 minutos, para que as partículas de biovidro se 

dissolvam completamente; após essa etapa, as demais decorreram igualmente à 

síntese do hidrogel puro, com mudanças apenas na concentração dos pós. Em 

agitador magnético, a solução contendo água destilada e biovidro foi aquecida à 55°C, 

os pós foram adicionados um a um, acrescentando o alginato por último evitando 

formação de grumos. As concentrações e medidas adicionadas foram 0,5% de 

gelatina, correspondente a 0,05g (peso/volume) (gelatina de pele de porco tipo A, 

Sigma-Aldrich Chemical, St Louis, USA), 5% de alginato de sódio (sodium alginate, 

Sigma-Aldrich Chemical, St Louis, USA), correspondente a 0,5g (peso/volume) e 0,6% 



29 

 

   
 

de cloreto de cálcio (cloreto de cálcio anidro P.A/ACS, Neon, São Paulo, Brasil), 

correspondente a 0,06g (peso/volume), essa solução foi mantida sob agitação, por 1h; 

ao término desse processo permaneceu de 15-60 minutos em temperatura ambiente.  

Após o preparo dos materiais, as misturas referentes a composição de cada 

um dos hidrogéis foram colocados em seringas plásticas. O hidrogel injetável foi 

inserido em uma seringa de 10 mL (BD plastipak, Curitiba, Brasil) e o material foi 

dispensado por meio de pressão manual do êmbolo para preenchimento do fundo da 

placa de 24 poços visando o estudo in vitro. 

 

 

4.4. Procedimento cirúrgico de ovariectomia 

 

 

Três ratas pesando cerca de 300g com 90 dias de idade foram submetidas à 

ovariectomia bilateral (OVX) (Figura 3). Inicialmente foram anestesiadas via 

intramuscular com a combinação de 100mg/kg de Ketamina (Dopalen® - Vetbrands, 

Jacarei - Brasil) e 10mg/Kg de cloridrato de xilazina (Anasedan® - Vetbrands, Jacareí 

- Brasil). A seguir, após conferência da sedação, as ratas foram colocadas em 

decúbito lateral e foi realizada antissepsia com álcool iodado no local para realização 

de uma incisão de 1cm nos flancos. Posteriormente, foi realizada a divulsão por planos 

do tecido subcutâneo e, em seguida, do peritônio a fim de ter acesso à cavidade 

abdominal. Em seguida, foram localizados os ovários e os cornos uterinos que foram 

laqueados com fio de Poliglactina 910 4.0 (Vicryltm – Jhonson&Jhonson, New 

Brunswick, NJ, Estados Unidos). Posteriormente, foi realizada a remoção dos ovários 

e foi realizada a sutura por planos, todos utilizando fio de seda nº 3 (Ethicon/Johnson 

& Johnson).  

Novamente foi realizada antissepsia com álcool iodado no local e ao término 

da cirurgia, foi administrado um fármaco analgésico cloridrato de tramadol, 5-7 mg/kg, 

por via oral, a cada 24 h, durante 05 dias após a cirurgia 

 

 

 

 



30 

 

   
 

Figura 2:  Ovariectomia bilateral (OVX) 

 

 

Legenda: a) Exposição do ovário; b) Remoção do ovário; c) Ovário e corno uterino suturados. 

Fonte: Prof. Luana M.R Vasconcellos e colaboradores do LEIC. 

 

 

4.4.1. Isolamento, cultura de células mesenquimais e análise da 
diferenciação celular 
 

 

Após 8 semanas do procedimento de ovariectomia, as ratas foram 

eutanasiadas por meio de dose excessiva (dose tripla) da solução anestésica de 

100mg/kg de Ketamina (Dopalen® - Vetbrands, Jacarei - Brasil) e 10mg/Kg de 

cloridrato de xilazina (Anasedan® - Vetbrands, Jacareí - Brasil), por via intramuscular. 

As células foram obtidas dos fêmures dessas ratas de acordo com Maniatopoulos et 

al. (1988) modificado, uma vez que a dexametasona foi retirada seguindo o meio de 

cultura utilizado em Biggs et al. (2009) e Sartori et al. (2018).  

Após a limpeza dos fêmures, estes foram colocados em solução de transporte 

contendo meio essencial mínimo, modificação alfa com L-glutaminha (α-MEM – Gibco- 

Life Technologies, NY, USA), suplementado com 10% Soro Fetal Bovino (SBF) 

(Cultilab Ltda, Campinas Brasil) e gentamicina (Gibco- Life Technologies, NY, USA). 

No fluxo laminar, as extremidades foram removidas e culturas primárias de 

osteoblastos foram isoladas a partir das células obtidas pela lavagem da medula 

óssea dos fêmures, utilizando meio de cultura suplementado contendo meio essencial 

mínimo, modificação alfa com L-glutamina (α-MEM – Gibco- Life Technologies, NY, 

USA), suplementado com 10% Soro Fetal Bovino (SBF) (Cultilab Ltda, Campinas 

Brasil) e gentamicina (Gibco- Life Technologies, NY, USA).  



31 

 

   
 

Posteriormente estas células foram distribuídas em frascos para cultura 

(Kasvi, São Jose dos Pinhais, Paraná, Brazil) e incubadas a 37ºC com 5% de CO2 

(Incubadora Ultrasafe HF 212 UV). O meio de cultura foi trocado a cada três dias e a 

progressão da cultura avaliada por microscopia de fase invertida (Microscópio Carl 

Zeiss – Axiovert 40C, Germany). Após a confluência (aproximadamente 7 dias), as 

células foram liberadas enzimaticamente e plaqueadas na densidade de 1x104 células 

viáveis em poços da microplaca de 96 poços (Kasvi, São Jose dos Pinhais, Paraná, 

Brazil). 

 

 

Figura 3: Isolamento celular 

 

Legenda: a) Remoção da epífise do fêmur; b) Lavagem do canal medular do fêmur com meio 
suplementado; e) garrafa com meio suplementado. 
Fonte: Prof. Luana M.R Vasconcellos e colaboradores do LEIC 

 

 

Previamente ao plaqueamento, foram preparadas amostras dos hidrogéis 

incorporados com o biovidro (HB) e biovidro funcionalizado com o fármaco ranelato 

de estrôncio (HSr), as quais foram inseridas no interior dos poços para ocupar a área 

relativa ao diâmetro do poço. Os seguintes grupos foram testados: hidrogel (H), 

hidrogel incorporado com biovidro (HB) e hidrogel incorporado com biovidro 

funcionalizado com 1% (HSr1) e 3% (HSr3) de ranelato de estrôncio. Também foi 

inserido no delineamento o grupo controle somente com células sem qualquer 

biomaterial. Neste momento 4 grupos foram testados quanto sua influência na 

viabilidade celular. 



32 

 

   
 

Após a inserção dos biomateriais nos poços, foi acrescentado 250 μL de meio 

de cultura osteogênico na placa, que foi produzido a partir da adição de 5 mg/mL de 

ácido ascórbico (Neon, Suzano, BR) e 2,16g de β glicerol-fosfato (Sigma-Aldrich 

Chemical, St Louis, USA) na solução de 500 mL do meio de cultura celular 

suplementado citado acima. O grupo controle do experimento foi representado por 

meio do plaqueamento apenas das células no poço da placa, sem qualquer 

biomaterial no poço. O meio de cultura osteogênico foi trocado a cada 48 horas. 

Após estes procedimentos, a placa com os grupos foi incubada a 37ºC com 

5% de CO2 e mantida até o momento do teste de viabilidade celular. 

 

 
4.5. Determinação da viabilidade celular. 
 

 

Foi realizada avaliação quantitativa de células vivas, após a exposição e 

incubação com o corante MTT [brometo de 3-4,5-dimetiltiazo] (Sigma-Aldrich 

Chemical, St Louis, USA) utilizando análise espectrofotométrica do corante 

incorporado. Inicialmente o fundo dos poços da placa de 96 poços foi preenchido com 

0,2g dos diferentes tipos de hidrogel injetáveis produzidos, conforme descritos no item 

acima. Como controle negativo foi utilizado o fundo da placa.  

Para a avaliação da viabilidade celular, as células foram cultivadas nos poços 

e avaliadas após o período de 05 dias, utilizando medida colorimétrica em leitor de 

microplaca no comprimento de onda 570 nm (Biotek EL808IU, Santa Clara, USA). 

Inicialmente foram preparadas alíquotas de MTT a 5 mg/mL em meio osteogênico, e 

esta solução foi inserida nos poços sendo 10% em meio de cultura por 4 horas a 37°C, 

em atmosfera umidificada contendo 5% de CO2. Após esse período, as culturas foram 

lavadas com PBS. Em seguida, foi adicionado o DMSO (Dimethyl Sulfoxide, Sigma-

Aldrich Chemical, St Louis, USA) em cada poço, e a mistura permaneceu sob agitação 

em mesa agitadora orbital (Solab, Piracicaba, BR), para a solubilização completa do 

precipitado formado no interior das células. Alíquotas de 100μL foram retiradas de 

cada poço e transferidas para placa de 96 poços (Greiner, Americana, BR) para 

medida colorimétrica em leitor de microplaca no comprimento de onda 570 nm (Biotek 

EL808IU, Santa Clara, USA). Os dados foram aferidos como absorbância e expressos 

como porcentagem sendo o controle 100%. 



33 

 

   
 

 

 

4.6 Teste de intumescimento e degradação. 
 

 

O grau de intumescimento foi obtido com PBS (tampão de fosfato, do inglês 

Phosphate Buffered Saline) à temperatura de 36±1°C. O PBS foi obtido segundo 

protocolo laboratorial padrão. Para a determinação do grau de intumescimento cinco 

amostras de cada um dos tipos de hidrogel (H, HB e HSr) foram inicialmente pesadas 

e imersas em recipientes contendo o PBS, pH 7,4. por distintos períodos (0, 24h, 168h 

e 336h). Após a finalização desses períodos, as amostras foram retiradas das 

soluções, colocadas em papel de filtro para a retirada do excesso de líquido e pesadas 

novamente (B. Liu et al., 2021). A quantidade de água absorvida foi calculada 

utilizando a Equação 1:  

𝑃 =
𝑃𝑢 − 𝑃𝑠
𝑃𝑠

 

 

P sendo o peso das amostras, Pu o peso úmido e Ps o peso seco. 

 

 

Figura 4: Amostras embebidas em PBS 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fonte: Elaborada pela autora. 

 

 

A porcentagem de biodegradação foi calculada através da medida da perda 

de massa em soluções tampão, PBS (pH 7,2). Cinco quantidades específicas de 



34 

 

   
 

hidrogel de cada composto foram cuidadosamente cortadas, pesadas, registradas 

como W0 submerso em solução tampão. No intervalo de tempo de 0h, 24h, 168h e 

336h, as amostras foram retiradas da solução, totalmente secas e pesadas 

novamente como Wt. A taxa de degradação dos nano compósitos foi calculada 

utilizando-se a Equação 2: 

𝑆𝑃 =
𝑊𝑡 −𝑊0

𝑊0
 

 

Sp é a taxa de degradação, Wt as amostras após a secagem e Wo o peso 

inicial. 

 

 

4.7 Teste ELISA 
 

 

A avaliação das citocinas inflamatórias foi realizada por ELISA (Kits Enzyme-

linked immunosorbent assay). O ensaio imunoenzimático realizado para as seguintes 

interleucinas: (IL)-1β, IL-6, IL-10 e IL17;  

As amostras foram recolhidas do sobrenadante do plaqueamento celular com 

material (Hidrogel, biovidro e ranelato de estrôncio) e armazenadas em tubos de 

eppendorf (Merck KGaA, Darmstadt, Alemanha) a -80º C. Para o teste ELISA 

sensibilizou-se placas de microtitulação de 96 poços com anticorpos de captura 

específicos para cada citocina de interesse, IL-1β DuoSet Mouse ELISA (DY501 R & 

D Systems); IL-6 DuoSet ELISA Mouse (DY506 R & D Systems); IL-10 DuoSet ELISA 

Mouse (DY522 R & D Systems); and IL-17 DuoSet ELISA Mouse (DY4437R & D 

Systems), sendo 100µL/poço. As placas permanecerão overnight em temperatura 

ambiente.  

Posteriormente, as placas foram lavadas com 300 μL de Tampão de Lavagem 

(PBS acrescido de 0,05% de Tween 20) e bloqueadas com tampão de bloqueio (PBS 

acrescido de 0,1% de Soro Albumina Bovino - BSA). As placas foram mantidas em 

temperatura ambiente por uma hora. Após os procedimentos de lavagem, foi 

adicionado nas placas 100 μL do padrão de citocinas (curva-padrão) ou 100 μL das 

amostras. Os testes foram realizados em duplicata.  



35 

 

   
 

As placas foram mantidas por duas horas em temperatura ambiente. Após os 

procedimentos de lavagem, acrescentados em cada poço das placas 100 μL de 

anticorpo de detecção marcado com biotina. As placas foram mantidas em 

temperatura ambiente por 2 h. Novas lavagens feitas e logo após, adicionados em 

cada poço, 100 μL de estreptavidina conjugada com enzima peroxidase. Cobriu-se as 

placas com papel alumínio e mantidas em temperatura ambiente por 20 minutos.  

Após os procedimentos de lavagem, adicionou-se em cada poço 100 μL da 

solução de substrato cromogênico, composto por Reagente A (peróxido de 

hidrogênio) e reagente B (tetrametilbenzidina) na proporção de 1:1. As placas ficaram 

cobertas com papel alumínio, à temperatura ambiente por 20 minutos. Logo após 

foram adicionados 50 μL da solução de parada da reação (ácido sulfúrico 2N). 

Imediatamente levou-se as placas ao leitor de microplacas (Biotek EL808IU, Santa 

Clara, USA), com comprimento de onda de 450 nm. Após obtenção das densidades 

ópticas, foram determinados, em pg/mL, os níveis de interleucina (IL)-1β, IL-6, IL-10 

e IL17 presentes nas amostras. 

Com os dados em mãos, avaliou-se a presença das citocinas nas amostras e 

comparou-se com a curva padrão obtida. Após obtenção da quantidade expressada 

em cada amostra analisamos no 2024 Minitab® (Statistical Software, LLC.), para obter 

a estatística dos dados. 

   



36 

 

   
 

5 RESULTADO 

 

 

5.1 Viabilidade celular in vitro 

 

 

Os dados obtidos no teste in vitro de MTT foram plotados e inicialmente 

analisados pelo teste de normalidade Shapiro-Wilk (p=0,05) seguido por teste 

paramétrico de análise de variância ANOVA um fator (p=0,05), considerando como 

variável os diferentes grupos. Em seguida, foram submetidos ao teste post-hoc de 

Tukey. Na figura 5, pôde-se observar que o grupo controle (fundo da placa) exibiu o 

menor valor de células viáveis, o qual não exibiu diferença estatística com os grupos 

HB, HSr1 e HSr3 (p>0,05), que também não diferiram entre si e dos grupos H (p>0,05). 

 

Figura 5: Valores de média e desvio padrão (±) do teste de viabilidade celular 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: letras distintas indicam diferença estatística (p<0,05). 

Fonte: Elaborado pela autora 

 

 



37 

 

   
 

5.2 Teste de Intumescência e degradação 

 

 

Os hidrogéis apresentaram padrão semelhante de intumescimento e 

degradação. O hidrogel funcionalizado com biovidro e ranelato (HSr) teve uma 

discrepância não significativa, após as 24h iniciou-se uma queda indicando início da 

degradação dos compostos. 

Na figura 6 vemos as amostras após o intumescimento de 24 horas em PBS, 

observarmos uma margem sobressalente demostrando o aumento da massa.  

 

Figura 6: Teste de intumescimento 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: Amostras com aumento de massa após 24h em PBS. A) Hidrogel puro, B) Hidrogel com 

biovidro C) Hidrogel com biovidro e ranelato de estrôncio. 

Fonte: Elaborado pela autora. 

 

A figura 7 mostra que a degradação foi linear e que é propícia a um bom 

desenvolvimento da matriz óssea. Todos os dados quantitativos são apresentados 

como média ± DP. A análise estatística foi realizada por meio de ANOVA one-way e 

teste t de Student, com nível de significância de p < 0,05 realizado no Jamovi. (Jamovi 

Pty Ltd, 33 Tighes Terrace, Tighes Hill, NSW 2297) 

A perda de peso de todos os hidrogéis mostrou a mesma tendência geral, 

após as 24 horas de intumescimento. Vale ressaltar que os hidrogéis mantiveram a 

forma de integridade após maior tempo de exposição (após 350 h), mas seu peso 

diminuiu, o que se deveu ao fato de estar parcialmente degradado. 

 



38 

 

   
 

Figura 7: Gráfico de intumescimento e degradação das amostras 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: Demonstração do inchamento e degradação das amostras ao longo do tempo. Eixo Y 

indicando o peso das amostras e o eixo X a passagem do tempo. 

Fonte: Elaborado pela autora 

 

 

Juntos, os resultados mostram que o hidrogel funcionalizado com biovidro e 

ranelato de estrôncio pode fornecer uma combinação ótima de propriedades físico-

químicas e desempenho biológico para uso injetável em defeitos ósseos. 

 

 

5.3 Teste ELISA 

 

 

Os resultados mostram que houve expressão das citocinas de interesse e que 

houve alteração da concentração destas ao longo do tempo. Evidenciou-se o impacto 

do procedimento de ovariectomia na liberação das citocinas, sendo proporcionalmente 

menor que as ratas não ovariectomizadas (Sham). 

Foi realizado teste de normalidade Shapiro-Wilk (p>0,05) seguido por teste 

paramétrico de análise de variância ANOVA um fator (p>0,05), considerando como 

variável os diferentes grupos.  



39 

 

   
 

Nas figuras a seguir, são apresentados os gráficos que demonstram a 

expressão das citocinas nas amostras em 3d (3 dias) e 7d (7dias). Em A, observam-

se as amostras do grupo que realizou ovariectomia (OVX) e em B as amostras do 

grupo Sham (S). Na figura 8, foi observada uma maior quantidade de IL-1β no hidrogel 

puro (H), e uma diminuição no grupo SR, tanto no grupo OVX quanto no Sham. 

Podemos notar também a diminuição com o passar do tempo nas amostras, com 

exceção de SR e C que tiveram leve aumento. 

 

Figura 8: Análise da citocinas IL-1β  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: Eixo x representa as amostras estudadas: Hidrogel puro (H), Hidrogel com biovidro (HB), 

ranelato de estrôncio (SR) e controle (C) com diferença de 3 dia e 7 dias. Eixo Y mostrando a 

concentração da citocina IL-1β em pg/mL. 

Fonte: Elaborada pela autora. 

 

A 

B 



40 

 

   
 

 

Com relação a expressão da IL-6 foi observado que não houve diferença 

estatística entre as amostras, p>0,5, porém houve uma maior expressão de IL-6 nos 

grupos controles, tendo uma diminuição com o passar do tempo. Nos outros grupos 

se observou um leve declínio nas amostras de 7 dias e valores aproximados entre o 

grupo OVX e o grupo Sham (figura 9). 

 

 

Figura 9: Citocinas IL-6  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: Eixo x representando as amostras estudadas, Hidrogel puro (H), Hidrogel com biovidro (HB), 

ranelato de estrôncio (SR) e controle (C) com diferença de 3 dia e 7 dias. Eixo Y mostrando a 

concentração da IL-6 em pg/mL. 

Fonte: Elaborada pela autora. 

 

 

A 

B 



41 

 

   
 

Na figura 10 observamos uma maior expressão de citocinas IL-10 no grupo 

OVX, com uma discreta redução nos 7 dias em comparação os 3 dias. No grupo Sham 

ocorreu um aumento na amostra de SR aos 7 dias. 

 

Figura 10: Citocinas IL-10  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: Eixo x: Hidrogel puro (H), Hidrogel com biovidro (HB), ranelato de estrôncio (SR) e controle 

(C) com diferença de 3 dia e 7 dias. Eixo Y mostrando a concentração da IL-10 em pg/mL. 

Fonte: Elaborada pela autora. 

 

 

Na figura 11, é possível observar que houve uma expressão maior de IL-

17 no grupo Sham, excetuando as amostras H3d e HB3d. No OVX, somente o grupo 

SR teve acréscimo com o passar dos dias. No grupo Sham o hidrogel puro e associado 

com biovidro apresentaram aumento com o tempo. 

 

A 

B 



42 

 

   
 

 

 

Figura 11: Citocinas IL-17  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legenda: Eixo x: Hidrogel puro (H), Hidrogel com biovidro (HB), ranelato de estrôncio (SR) 

e controle (C) com diferença de 3 dia e 7 dias. Eixo Y mostrando a concentração da IL-17 em pg/mL. 

Fonte: Elaborada pela autora. 

 

 

 

 

B 

A 



43 

 

   
 

6 DISCUSSÃO 

 

 

O biomaterial estudado, hidrogel associado a biovidro funcionalizado com 

ranelato de estrôncio, é utilizado para reparação e regeneração de tecidos ósseos 

devido às suas propriedades físicas e bioquímicas favoráveis (Gonzáles et al., 2020). 

Este biomaterial pode modular a resposta inflamatória, reduzindo a liberação de 

citocinas pró-inflamatórias e aumentando a produção de citocinas anti-inflamatórias, 

como a interleucina-10 (IL-10) (Ghani and Arfee, 2023). Isso ocorre devido às 

propriedades do ranelato de estrôncio, que inibe a ativação de macrófagos e a 

produção de citocinas pró-inflamatórias(Ningsih et al., 2022). Neste estudo, focamos 

na análise de citocinas associadas ao uso desse material, explorando a influência do 

hidrogel e do biovidro funcionalizado com ranelato de estrôncio na modulação da 

resposta inflamatória e consequentemente na regulação do processo de regeneração 

óssea.  

O intumescimento pode ocorrer devido à interação do hidrogel com o líquido 

circundante ou através de estímulos externos, como pH ou temperatura. Pode ser 

modificado através de alterações em sua composição química, como a inclusão de 

biovidro e ranelato de estrôncio (Kargozar et al., 2019). Quando incorporado ao 

hidrogel, o biovidro pode ajudar a fortalecer a estrutura do material, conferindo-lhe 

maior resistência e durabilidade (Dimatteo et al., 2018). Nos nossos resultados houve 

acréscimo de peso nas primeiras 24h em todos os grupos, e observamos que o grupo 

com maior intumescimento foi o SR. Também demonstrado por (Kruppke et al., 2019), 

que discorreu sobre a degradação do material após as horas iniciais.  

Esta degradação provoca a liberação de íons, e a capacidade de um material 

substituto ósseo iniciar a formação de uma camada de apatita em sua superfície, o 

que é chamado de bioatividade (Kruppke et al., 2019). Apesar dessa sobreposição de 

fatores, todas as amostras apresentaram diminuição de massa durante as 336h de 

análise. A maior diminuição de massa foi medida para os grupo H e HB, restando 

aproximadamente 25% de massa seca. Para SR a massa foi reduzida para 35%.  

Além disso, o biovidro também pode proporcionar propriedades 

antimicrobianas ao hidrogel, ajudando a prevenir infecções durante a cicatrização de 

feridas ou implantes. A potência de degradação do arcabouço pode apresentar 



44 

 

   
 

espaço suficiente para a formação de osso e crescimento vascular, em contraste, 

quando a taxa de degradação é rápida, leva a defeitos teciduais indesejáveis no local. 

(Cui et al., 2020) 

Uma das questões levantadas era se o uso de biovidro e ranelato de estrôncio 

poderia acelerar a degradação do hidrogel, que pode ocorrer devido à quebra de 

ligações químicas ou ação de enzimas presentes no corpo (Hoffman, 2012). Portanto, 

é necessário considerar a estabilidade e o tempo de vida útil do hidrogel quando 

utilizado em combinação com esses materiais. Além disso, a toxicidade dos 

componentes do hidrogel, biovidro e ranelato de estrôncio também deve ser levada 

em consideração (Treenate and Monvisade, 2017). Em nossos resultados 

observamos um padrão de intumescimento nas amostras, demonstrando que o 

hidrogel estudado é apto para a proposta e que na observação in vitro cumpriu o 

requisito para se consideram um meio de transporte local de medicação.   

O SrR e o biovidro podem ter influência ativa na regulação óssea através da 

modulação de citocinas(Souza and Lerner, 2013), como a diminuição de citocinas pró-

inflamatórias e o aumento de citocinas anti-inflamatórias (Pilmane et al., 2017).Nos 

resultados obtidos pode-se observar a expressão das citocinas tanto pró-inflamatórias 

como anti-inflamatórias, porém sem diferença significativa (p>0,05) e com uma maior 

expressão das pro-inflamatórias mostrando o papel ativo nesta modulação óssea. No 

entanto, são necessários mais estudos para melhor compreender os mecanismos 

envolvidos e avaliar a eficácia desse material em modelos animais e, posteriormente, 

em ensaios clínicos.  

As citocinas pró-inflamatórias e anti-inflamatórias desempenham papéis 

fundamentais na regulação óssea. Essas moléculas são produzidas por células do 

sistema imunológico e outros tipos de células presentes no osso e em seu entorno, 

sendo responsáveis por modular as respostas inflamatórias e o equilíbrio entre a 

formação e a reabsorção óssea(Walters et al., 2018). Já em condições de alto turnover 

ósseo, como em processos inflamatórios, associada a outras citocinas como TNF-α e 

IL-1β, seus efeitos sobre a atividade dos osteoclastos aparentam ser mais 

pronunciados (Jones et al., 2007). A IL-10 é uma das principais citocinas anti-

inflamatórios, e apresenta importante papel protetor na perda óssea alveolar (Chen et 

al., 2018).  

Realizamos apenas a análise do sobrenadante in vitro, o que não 



45 

 

   
 

necessariamente reflete o comportamento do hidrogel associado ao biovidro em um 

ambiente biológico real. Portanto, estudos adicionais, como testes em modelos 

animais, são necessários para validar os resultados encontrados. 

Os limites dos ensaios in vitro incluem a incapacidade de reproduzir a 

liberação espacial e temporal de Sr dentro dos tecidos e o grande uso de linhagens 

celulares, que se assemelham a células ósseas primárias, mas não se comportam 

exatamente como células humanas primárias. Além disso, dentro dos estudos in 

vitro/in vivo, as doses de Sr devem se assemelhar à quantidade local liberada no osso 

após a administração de Sr, mas os valores fisiológicos são pouco conhecidos e 

reproduzidos experimentalmente. 



46 

 

   
 

7 CONCLUSÃO 

 

 

A funcionalização de biomateriais com estrôncio para estratégias 

regenerativas ósseas demonstrou que existe a liberação de citocinas, tanto as pró-

inflamatórias quanto as anti-inflamatórias. Assim, pode-se inferir que há influência na 

regeneração óssea local. Novas estratégias para incorporar estrôncio em biomateriais 

e controlar a liberação local são pontos necessários a serem abordados, para 

melhorar os sistemas de liberação reais e superar as limitações. Os testes 

exemplificaram que o material é biocompatível e tem sua degradação e 

intumescimento satisfatório para a aplicação local.  

Os diversos estudos sobre o uso de biomateriais enriquecidos com estrôncio, 

demonstram o potencial de terapias avançadas de engenharia de tecidos na 

regeneração de fraturas ósseas. Biomateriais enriquecidos com estrôncio são 

confirmados como uma boa estratégia para administrar íons estrôncio evitando os 

problemas críticos sistêmicos do ranelato de estrôncio. 

 

 

 

 



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ANEXO A - Título 

 

 

 

 


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