FICHA CATALOGRÁFICA - Unigranrio
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Universidade do Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”<br />
UNIGRANRIO<br />
MARIANA WOLF CAMINHA<br />
Caracterização físico-química de onze biomateriais de enxertos ósseos<br />
utilizados na implantodontia<br />
DUQUE DE CAXIAS<br />
2012
MARIANA WOLF CAMINHA<br />
Caracterização físico-química de onze biomateriais de enxertos ósseos utilizados na<br />
implantodontia<br />
DUQUE DE CAXIAS<br />
2012<br />
Dissertação apresentada a Universidade do<br />
Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”,<br />
como requisito para obtenção do grau de<br />
Mestre em Odontologia<br />
Área de concentração: Implantologia Oral.<br />
Orientador: Marcio Baltazar Conz<br />
Co-orientador: Guaracilei Maciel Vidigal Jr.
CATALOGAÇÃO NA FONTE/BIBLIOTECA – UNIGRANRIO<br />
C183c Caminha, Mariana Wolf.<br />
Caracterização físico-química de onze biomateriais de enxertos ósseos<br />
utilizados na implantodontia / Mariana Wolf Caminha. - 2012.<br />
64 f. : il. ; 30 cm.<br />
Dissertação (mestrado em Odontologia) – Universidade do<br />
Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy”, Escola de Ciências da<br />
Saúde, 2012.<br />
“Orientador: Prof. Marcio Baltazar Conz”.<br />
“Co-Orientador: Guaracilei Maciel Vidigal Jr.”.<br />
Bibliografia: f. 60-64.<br />
1. Odontologia. 2. Cirurgia bucal. 3. Materiais biocompatíveis..<br />
4. Transplante ósseo. 5. Durapatita. 6. Química física. 7. Fosfatos de cálcio.<br />
I. Conz, Marcio Baltazar. II. Vidigal Jr., Guaracilei Maciel. III. Universidade do<br />
Grande Rio “Prof. José de Souza Herdy.” IV. Título.<br />
CDD – 617.6
RESUMO<br />
Objetivo: O objetivo deste trabalho é realizar a caracterização físico-química de onze<br />
biomateriais, utilizados como enxertos ósseos, disponíveis no mercado nacional. Materiais e<br />
métodos: Os seguintes materiais foram analisados: MinerOss ® , HAP-91 ® , BoneCeramic ® ,<br />
Alobone ® denso, Alobone ® poros, Cerasorb ® , ChronOS ® , Bionnovation ® de 0,05-0,6µm,<br />
Bionnovation ® de 0,35-0,4µm, Bionnovation ® de 0,05-0,1µm e ExtraGraft ® . As características<br />
físico-químicas foram analisadas através da fluorescência de raios-X (FRX), distribuição<br />
granulométrica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), método de BET e difração de raios-<br />
X (DRX). Resultados: Os resultados mostraram que os biomateriais apresentaram diferença na<br />
composição química, sendo 2 a base de ß-fosfato de cálcio (ß-TCP) e 9 de hidroxiapatita (HA).<br />
Os biomateriais apresentaram diferentes granulometrias, valores de pesagem, morfologia das<br />
partículas, diferentes áreas de supefícies (variando de 0,0081 – 48,6465 m²/g) e tamanhos de<br />
poros. E mostraram picos de hidroxiapatita com diferentes intensidades e 2 destes biomateriais<br />
apresentaram picos estreitos caracterizando um biomaterial cristalino e a base de ß-TCP.<br />
Conclusão: As característias físico-químicas dos substitutos ósseos irão influenciar no<br />
comportamento in vivo destes biomaterias, produzindo diferentes respostas biológicas. Desta<br />
forma, à escolha do biomaterial deve ser criteriosa, e baseada na aplicação clínica proposta, o tipo<br />
de morfologia, a extensão do defeito e o tipo de reparo desejado.<br />
Unitermos: Hidroxiapatita; fosfato de cálcio; enxerto ósseo; caracterização físico-química.
ABSTRACT<br />
Aim: The purpose of this study was to analyze the physical-chemical charactheristics of twelve<br />
commercially available biomaterials utilized as bone grafts. Material and Methods: Eleven<br />
biomaterials (MinerOss ® , HAP-91 ® , BoneCeramic ® , Alobone ® denso, Alobone ® poros,<br />
Cerasorb ® , ChronOS ® , Bionnovation ® de 0,05-0,6µm, Bionnovation ® de 0,35-0,4µm,<br />
Bionnovation ® de 0,05-0,1µm e ExtraGraft ® ) had their physical-chemical charactheristics<br />
evaluated by X-Ray fluorescence (XRD), granulometric distribution by scanning electron<br />
microscopy (SEM) and surface area by BET and X-Ray diffraction (XRD). Results: The results<br />
showed that the biomaterials differ in their chemical composition, being two Beta calcium<br />
phosphate based (Beta-TCP) and nine HA based. The biomaterials presented different<br />
granulometric distributions (range: 1,000 um), different particle morphology, different<br />
surface areas (range: 0.0081 – 48.6465 m2/g) and different porous (pores?) size (range: 5 – 55<br />
um). XRD analysis exhibited hydroxyapatite peaks with different intensities and two biomaterials<br />
displayed narrow peaks which is representative of a Beta-TCP based material. Conclusion: The<br />
twelve analyzed biomaterials showed different physical-chemical characteristics.<br />
Key Words: hydroxyapatite; calcium phosphate; bone graft; physical-chemical charaterization.
À DEUS<br />
DEDICATÓRIA<br />
Que sempre me deu força para realizar meus sonhos e superar barreiras.<br />
À MINHA QUERIDA MÃE DOIA<br />
Gostaria de agradecer a pessoa mais importante da minha vida, que me apoiou, me compreendeu<br />
e por muitas vezes me motivou. Sem o seu apoio talvez eu já tivesse fraquejado. Mãe receba para<br />
sempre o meu muito obrigado.<br />
À MINHA ETERNA BISA DINAH (In Memoriam)<br />
Não é ausente aquela que deixou tantas lembranças boas, pois nesses momentos estará sempre<br />
comigo. Essa falta é mais uma maneira de querer bem. Não existe saudade sem amor. E não<br />
existe amor sem saudade. Bisa, obrigada por ter sido esse exemplo de mulher.
AOS QUERIDOS PROFESSORES<br />
AGRADECIMENTOS<br />
Dedico o resultado de um esforço comum aos professores, Guaracilei Maciel Vidigal Jr., Marcelo<br />
Manso, Marcio Baltazar e David Harari, que repartiram comigo seus conhecimentos,<br />
transformando os meus ideais em realizações.<br />
AOS AMIGOS DE TURMA<br />
Agradeço nossa convivência, nosso coleguismo e nossa união. Com certeza passamos momentos<br />
incríveis que ficarão na memória. Cada um com seu carisma e seu jeitinho especial será levado<br />
para sempre comigo. Obrigada a todos por tudo.
LISTA DE ILUSTRAÇÃO<br />
Figura 1- Apresentação dos biomateriais 28
LISTA DE QUADROS<br />
Quadro 3.1 – Tipos de materiais; lote; origem dos materiais. 27<br />
Quadro 4.1- Composição química dos biomateriais através do FRX. 31<br />
Quadro 4.2- Difratograma de difração de raios-X.<br />
Quadro 4.3- Valores da cristalinidade. 34<br />
Quadro 4.4 - Faixa granulométrica real e indicada pelos fabricantes. 36<br />
Quadro 4.5 – Distribuição da granulometria com seu peso proporcional.<br />
Quadro 4.6- Resultados dos valores das amostras pós pesagem e os valores indicados<br />
pelos fabricantes.<br />
Quadro 4.7- Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 30x.<br />
Quadro 4.8- Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 50x. 42<br />
Quadro 4.9- Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 100x.<br />
Quadro 4.10- Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 1000x.<br />
Quadro 4.11 Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 5000x.<br />
Quadro 4.12- Resultados dos valores da área de superfície e a média do tamanho dos<br />
poros.<br />
32<br />
37<br />
38<br />
40<br />
44<br />
46<br />
48<br />
50
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS<br />
ACP Fosfato de cálcio amorfo<br />
AP Apatita<br />
BMP Proteína óssea morfogenética<br />
C Celsius<br />
Ca Cálcio<br />
DFDB Osso congelado seco desmineralizado<br />
DRX Difração de raios X<br />
P Fósforo<br />
µm Micrômetro<br />
mm Milímetro<br />
® Marca registrada<br />
Marca registrada comercial<br />
HA Hidroxiapatita<br />
FRX Espectroscopia por fluorescência de raios X<br />
MEV Microscopia eletônica de varredura<br />
TCP Tricálcio fosfato<br />
TTCP Fosfato tetracálcico<br />
VEGF Fator de crescimento vascular endotelial<br />
Mpa Megapascal<br />
kW Quilowatt
SUMÁRIO<br />
1- INTRODUÇÃO 12<br />
2- REVISÃO DE LITERATURA<br />
2.1- Tecido ósseo<br />
2.1.1- Células ósseas 14<br />
2.2- Biomateriais 15<br />
2.2.1 – Biomateriais para enxerto ósseo 16<br />
2.2.2 – Classificação<br />
2.2.2.1- Quanto à sua origem 16<br />
2.2.2.2- Quanto ao mecanismo biológico de formação óssea<br />
2.2.2.3- Quanto ao comportamento fisiológico 18<br />
2.2.3- Características físico-químicas dos biomateriais<br />
3- PROPOSIÇÃO<br />
4- MATERIAIS E MÉTODOS<br />
4.1- Materiais<br />
4.2- Metodologia<br />
4.2.1- Composição química e cristalinidade<br />
4.2.2- Características físicas: Pesagem, granulometria, forma, porosidade e área<br />
de superfície.<br />
5- RESULTADOS<br />
6- DISCUSSÃO<br />
7- CONCLUSÃO<br />
REFERÊNCIAS<br />
14<br />
16<br />
17<br />
18<br />
21<br />
22<br />
28<br />
28<br />
29<br />
31<br />
52<br />
59<br />
60
1- INTRODUÇÃO<br />
No início do tratamento com implantes somente pacientes edêntulos totais eram tratados<br />
recebendo prótese do tipo protocolo. Desta forma, os implantes eram instalados somente em áreas<br />
com volume ósseo adequado. No final da década de 1980 esta forma de tratamento também foi<br />
aplicada a pacientes dentados parciais, de forma que o planejamento passou a envolver o<br />
posicionamento da prótese; e em muitas situações a quantidade óssea disponível não era<br />
favorável. Como conseqüência, os enxertos ósseos tornaram-se cada vez mais freqüentes (KIM et<br />
al., 2011).<br />
Os materiais utilizados como substitutos ósseos enquadram-se em uma classe<br />
denominada de biomateriais. Um biomaterial por definição é “uma substância ou associação de<br />
duas ou mais substâncias, farmacologicamente inertes, de origem natural ou sintética, utilizada<br />
para substituir, aumentar ou melhorar, parcial ou integralmente tecidos e órgãos” (WILLIAMS,<br />
1987).<br />
De acordo com DOROZHKIN (2010), a diferença dos biomateriais de outras classes de<br />
materiais é a sua capacidade de permanecer em um ambiente biológico sem deteriorar o mesmo e<br />
sem ser danificado neste processo. Assim, os biomateriais devem ter uma interação com os<br />
tecidos e/ou com os componentes teciduais. Segundo CHIAPASCO et al. (2007), o biomaterial<br />
ideal deve ser biocompatível, osteogênico, osteoindutor, osteocondutor, ser eliminado do<br />
organismo em um tempo compatível com sua substituição por um novo osso, hidrofílico, baixo<br />
custo, não deve atuar como substrato para a proliferação de microorganismos patogênicos, não<br />
deve atuar como elemento cancerígeno, e não deve ser antigênico. No entanto, é difícil ter um<br />
biomaterial que englobe todas estas características, e por isto cabe ao profissional selecionar<br />
aquele que disponha a maior quantidade de características descritas anteriormente.<br />
Durante os últimos 30-40 anos houve um progresso no desenvolvimento dos<br />
biomateriais, o que resultou em materiais cerâmicos com propriedades físicas, químicas e<br />
mecânicas satisfatórias para as aplicações biomédicas. Os materiais cerâmicos usados na<br />
odontologia são conhecidos como biocerâmicas, dentre estes o fosfato de cálcio (Ca3(PO4)2), o<br />
qual vem sendo estudado devido a sua composição química e suas estruturas cristalinas que são<br />
semelhantes à substância inorgânica do tecido ósseo (BEST et al., 2008). Os fosfatos de cálcio<br />
12
formam uma família de minerais que são encontrados naturalmente em ossos e dentes humanos<br />
(DOROZHKIN, 2009). Eles existem em diferentes fases cristalinas, e a hidroxiapatita (HA) e o<br />
tricálcio fosfato (TCP) são geralmente usados nas reconstruções ósseas.<br />
A falta de conhecimento sobre as características físico-químicas dos biomateriais,<br />
disponíveis no mercado, dificulta a seleção do material mais indicado para uma determinada<br />
aplicação. Propriedades, tais como, cristalinidade, tamanho das partículas, área de superfície e<br />
solubilidade irão determinar a eficácia do biomaterial em sua aplicação clínica (ZHANG e<br />
YOKOGAWA, 2008). O propósito deste trabalho é realizar a caracterização físico-química de<br />
onze biomateriais, utilizados como enxertos ósseos, disponíveis nos mercados nacional e<br />
internacional.<br />
13
2- REVISÃO DE LITERATURA<br />
2.1-Tecido Ósseo<br />
O osso é um tecido conjuntivo especializado caracterizado, principalmente, por uma<br />
matriz orgânica mineralizada. A matriz orgânica do tecido ósseo é composta de proteínas<br />
colagenosas e não colagenosas. No interior da matriz, íons de cálcio e de fosfato se arranjam na<br />
forma de hidroxiapatita. Essa composição permite ao tecido ósseo resistir a cargas, proteger<br />
órgãos altamente sensíveis de forças externas e participar como um reservatório de minerais que<br />
contribui para homeostasia corporal. (GIANNOBILE et al, 2009). O tecido ósseo é composto de<br />
três componentes básicos: hidroxiapatita, água e colágeno. A HA existente na matriz óssea<br />
corresponde a 5% do peso corporal e controla a absorção e a liberação do cálcio. Este é o<br />
principal componente dos ossos e dentes e sua fórmula química é C10(PO4)6(OH)2 (AOKI, 1994).<br />
2.1.1- Células Ósseas<br />
Os componentes celulares do osso são os fatores essenciais para a ativação e controle<br />
do metabolismo ósseo. A formação óssea é realizada por ações sincronizadas multi-celulares.<br />
Existem cinco tipos distintos de células associadas com o tecido ósseo no que diz respeito às suas<br />
funções; células osteoprogenitoras, osteoblastos, osteócitos, os osteoclastos, células ósseas de<br />
revestimento (AUBIN et al., 1996; DUCY et al., 2000).<br />
O osso, assim como outros tecidos conjuntivos no embrião, é derivado de células<br />
mesenquimais. Estas células têm a capacidade de se dividir e se diferenciar em células ósseas,<br />
que são conhecidas como células osteoprogenitoras.<br />
Os osteoblastos são responsáveis pela formação de novo osso; eles sintetizam os<br />
componentes da matriz orgânica extracelular e controlam a mineralização dessa matriz. Eles<br />
14
começam pela secreção de colágeno e são revestidos com proteínas não-colágenas que têm a<br />
capacidade para aprender os minerais, principalmente cálcio e fosfato, a partir da corrente<br />
sanguínea, levando à formação de novo osso (MURUGAN & RAMAKRISHNA, 2005). Estes<br />
estão localizados na superfície óssea que exibe deposição da matriz ativa, e podem eventualmente<br />
se diferenciar em dois tipos de células: células ósseas de revestimentos e osteócitos<br />
(GIANNOBILE et al., 2009).<br />
Células de revestimento são células alongadas que recobrem a superfície do tecido ósseo<br />
e não apresentam atividade de síntese. Estas células recobrem 80% de todo o tecido ósseo.<br />
(GARANT, 2003)<br />
Osteócitos são células com forma estrelada que estão aprisionados na matriz óssea<br />
mineralizada, são responsáveis pela manutenção do osso. Eles funcionam como agentes de<br />
transporte de minerais entre o osso e o sangue (MURUGAN & RAMAKRISHNA, 2005).<br />
Os osteoclastos são células multinucleadas que são encontradas na superfície do mineral<br />
ósseo junto ao osso e são responsáveis pela reabsorção óssea. Eles usam ácidos ou enzimas para<br />
dissolver os sais minerais, bem como o colágeno do osso maduro. Os minerais dissolvidos, em<br />
seguida, retornam para a corrente sanguínea e são transportados para diferentes partes do corpo<br />
(GIANNOBILE et al., 2009). Todos estes processos devem estar em equilíbrio para garantir um<br />
osso saudável.<br />
2.2- Biomateriais<br />
Um biomaterial por definição é “uma substância ou associação de duas ou mais<br />
substâncias, farmacologicamente inertes, de origem natural ou sintética, utilizada para substituir,<br />
aumentar ou melhorar, parcial ou integralmente tecidos e órgãos” (WILLIAMS, 1987).<br />
São classificados como biomateriais metais ou ligas, compósitos, polímeros,<br />
nanocompósitos ou cerâmicas (MURUGAN & RAMAKRISHNA, 2005).<br />
Os biomateriais devem apresentar funções para as quais foram desenvolvidos, dentre<br />
estas serem biocompatíveis e biofuncionais. A biofuncionalidade refere-se a propriedades<br />
15
mecânicas e físicas que habilitam o implante a desempenhar a função esperada, enquanto<br />
biocompatibilidade é definida como “um estado de mútua existência entre um material e o<br />
ambiente fisiológico, sem que um exerça efeito desfavorável sobre o outro”. Além disto, os<br />
biomateriais devem oferecer resultados previsíveis (BOSS et al., 1995).<br />
2.2.1- Biomateriais para enxerto ósseo<br />
Os primeiros estudos sobre a utilização de materiais cerâmicos como biomateriais<br />
começaram com Albee e Morrison (1920), utilizando uma cerâmica de TCP para regeneração de<br />
um defeito ósseo. Entretanto, somente 50 anos depois começaram a aparecer diferentes tipos de<br />
cerâmicas como os biomateriais utilizados em medicina e odontologia (COSTA et al., 2009).<br />
Os fosfatos de cálcio formam uma família de minerais que são encontrados naturalmente<br />
em ossos e dentes humanos. Eles existem em diferentes fases cristalinas, onde a HA e o TCP são<br />
geralmente usados nas reconstruções ósseas. O progresso das cerâmicas resultou no<br />
desenvolvimento de materiais com propriedades químicas, físicas e mecânicas satisfatórias para<br />
as aplicações biomédicas (AZEVEDO et al., 2007).<br />
2.2.2- Classificação<br />
Os biomateriais podem ser classificados quanto à origem, o seu mecanismo de ação e o<br />
comportamento fisiológico.<br />
2.2.2.1- Quanto à sua origem:<br />
A- Autógenos- São aqueles obtidos do próprio indivíduo (LYNCH et al., 1999). São<br />
considerados padrão ouro devido à manutenção da viabilidade celular e a capacidade osteogênica.<br />
16
O enxerto autógeno contém proteínas ósseas morfogenéticas (BMP) que são capazes de induzir<br />
células osteogênicas nos tecidos circunvizinhos. Também contém outros fatores de crescimento<br />
essenciais para o processo de incorporação do enxerto. No entanto, os enxertos devem ser<br />
colhidos de sítios intra ou extra-oral levando a uma maior morbidade ao paciente. As áreas de<br />
doação intra-orais comuns são: tuberosidade, pilar maxilo-zigomático, zigoma, sínfise<br />
mandibular e ramo e corpo mandibulares. Osso pode ser colhido na forma particulada ou em<br />
forma de bloco. As áreas de doação extra-orais que têm sido utilizadas são as cristas ilíacas<br />
anterior e posterior, o platô tibiano, a costela e a calvária (BJARNI et al., 2009).<br />
B- Alógenos- São obtidos através de transplantes de indivíduos da mesma espécie, mas<br />
geneticamente diferentes (SPIEKERMAN et al., 2000). A principal vantagem deste tipo de<br />
enxerto é que eles eliminam a necessidade de região doadora. Além disso, a sua disponibilidade<br />
ilimitada permite seu uso em grandes quantidades, se necessário. Ex: DFDB (osso congelado<br />
seco desmineralizado) (MISCH & MISCH-DIETSH, 2008).<br />
C- Xenógenos- São provenientes de indivíduos de espécies diferentes (SPIEKERMAN<br />
et al., 2000). São fabricados a partir da porção inorgânica do osso de outros animais e são<br />
osteocondutores. Este tipo de enxerto é descrito como um bom banco de material, desde que ele<br />
seja completamente desproteinado e colocado sobre osso esponjoso ou usado com medula óssea<br />
vermelha autógena, além disso, também pode ser usado para aumentar tecido mole. Ex: Bio-Oss ®<br />
(MISCH & MISCH-DIETSH, 2008).<br />
D- Aloplásticos- São de origem sintética (SPIEKERMAN et al., 2000).<br />
2.2.2.2 – Quanto ao mecanismo biológico de formação óssea:<br />
Embora o tecido ósseo mostre um grande potencial de regeneração e possa restaurar<br />
completamente a sua estrutura e função originais, os defeitos ósseos podem frequentemente<br />
falhar na cicatrização com o tecido ósseo. A fim de facilitar e/ou promover a cicatrização,<br />
materiais de enxertos ósseos têm sido colocados no interior dos defeitos ósseos. Admite-se,<br />
geralmente, que os mecanismos biológicos que formam o princípio básico para enxertos ósseos<br />
incluem:<br />
17
A- Osteogênese- São biomateriais capazes de promover a formação óssea por<br />
carregarem consigo osteoblastos e células precursoras de osteoblastos. Exemplo: osso autógeno<br />
do ilíaco e enxertos de osso medular (GIANNOBILE et al., 2009).<br />
B- Osteoindução- São biomateriais que possuem a capacidade de promover a<br />
quimiotaxia de células mesenquimais, que mais tarde poderão se diferenciar em osteoblastos; isto<br />
ocorre em virtude da presença de BMPs entre seus componentes (LANG et al., 1999). Quando<br />
um biomaterial é colocado osteoindutor é colocado na região subcutânea na ausência de osso ou<br />
dentro de músculo, ele pode induzir a formação de osso no sitio ectópico (MISCH & MISCH-<br />
DIETSH, 2008).<br />
C- Osteocondução- São biomateriais que servem como arcabouço, sustentando uma<br />
estrutura por onde proliferam vasos sanguíneos, trazendo então os componentes necessários à<br />
formação óssea (BURG, 2000). Os biomateriais osteocondutores não formam osso quando<br />
colocados em tecidos subcutâneos, músculos ou tecido fibroso. Pelo contrario, o material<br />
permanece relativamente inalterado ou reabsorve. Os biomateriais osteocondutores são<br />
biocompatíveis e o osso ou tecido mole podem crescer adjacentes a eles por aposição sem<br />
evidência de reação tóxica (MISCH & MISCH-DIETSH, 2008)<br />
D- Osteopromoção- São caracterizados pelo uso de meios físicos que promovem o<br />
isolamento anatômico de um local, permitindo a diferenciação e a proliferação de um grupo de<br />
células, predominantemente de linhagem osteoblásticas oriundas do leito receptor. Os materiais<br />
osteopromotores simultaneamente impedem a ação de fatores inibitórios concorrentes ao<br />
processo de regeneração (NOVAES et al., 2000).<br />
2.2.2.3- Quanto ao comportamento fisiológico<br />
A- Biotoleráveis- São biomateriais que não estabelecem uma osseointegração verdadeira,<br />
levando a formação de uma cápsula fibrosa (KIRKPATRIC & MITTER MAYER, 1990).<br />
B- Bioinertes - São biomateriais que estabelecem o contato direto com o tecido ósseo<br />
(KIRKPATRIC & MITTER MAYER, 1990).<br />
18
C- Bioativos- São biomateriais que não só estabelecem osseointegração direta, como<br />
também interagem com os tecidos vizinhos de forma a estimular a proliferação de células, a<br />
síntese de produtos específicos e a adesão celular (KIRKPATRIC & MITTER MAYER, 1990).<br />
2.2.3- Características físico-químicas dos biomateriais<br />
As propriedades físico-químicas são responsáveis pela integração e o comportamento<br />
dos biomateriais ao tecido vivo. As propriedades físicas são a área de superfície, a forma (Ex:<br />
bloco ou grânulo), a porosidade (Ex: denso, macro ou microporos) e a cristalinidade (Ex:<br />
cristalino ou amorfo). As propriedades químicas referem-se à razão cálcio/fósforo (Ca/P),<br />
composição química, a substituição iônica na estrutura atômica e grau de impureza dos elementos<br />
(DALAPÍCULA & CONZ, 2008).<br />
A análise morfológica do tamanho das partículas dos biomateriais é descrita na literatura<br />
por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) (STEPHAN et al., 1999). Os resultados<br />
sugerem que o tamanho da partícula pode interferir na rapidez de reabsorção por osteoclastos<br />
afetando diretamente a área da superfície disponível para reagir com células e fluido biológico<br />
(DUCHEYNE & QIU, 2008). Portanto, quanto maior o tamanho da partícula, maior será o tempo<br />
de absorção do biomaterial (MISCH & MISCH-DIETSH, 2008). Assim quanto menor o tamanho<br />
das partículas menor será o tempo de absorção, e consequentemente a nova formação óssea<br />
(MOREIRA et al., 2003). Partículas entre 125 e 1000µm possuem um potencial osteogênico<br />
maior do que partículas com menos de 125µm. O tamanho ideal das partículas está entre 100 e<br />
300µm. Isto é devido a combinação entre a área de superfície e a densidade (SHAPOFF, 1980).<br />
As partículas podem ter diferentes dimensões de poros. Os poros dependem<br />
principalmente da composição dos materiais, ciclo térmico e tempo de sinterização. A<br />
microporosidade fornece uma maior superfície para a adsorção de proteínas e aumento da<br />
solubilidade iônica (DOROZHKIN, 2010). O grau de porosidade depende do método de<br />
compactação do pó e da temperatura usada durante a fabricação dos materiais sintéticos, ou da<br />
utilização de materiais naturais em que os poros são biologicamente formados. A presença dos<br />
19
poros nos grânulos aumenta a área de superfície do material favorecendo a osteocondução,<br />
possibilitando também o crescimento ósseo nos poros (WERNER et al., 2002)<br />
A porosidade pode ser afetada pela temperatura no processo de sinterização do<br />
tratamento térmico das biocerâmicas. De acordo com Shareef et al. (2000), o aumento da<br />
temperatura na sinterização resulta em menor porosidade do biomaterial. Portanto esse critério<br />
deve ser controlado com o objetivo da produção de poros dos biomateriais.<br />
O tempo de absorção dos biomateriais está diretamente relacionado à sua porosidade<br />
(KAWASHI et al., 2000). Os poros devem apresentar um diâmetro mínimo de 100µm. Este<br />
tamanho de poro define a porosidade das biocerâmicas, a qual está relacionada à necessidade de<br />
fornecer um suprimento sangüíneo ao tecido em crescimento (CAROTENUDO et al., 1999).<br />
A porosidade aumenta a área de superfície do material de enxerto permitindo a formação<br />
óssea, assim quanto maior a porosidade mais rápida será a absorção do material (SICCA et al.,<br />
2000; VACCARO, 2002).<br />
A solubilidade do TCP depende da razão de Ca/P e do grau de cristalinidade, uma vez<br />
que materiais menos cristalinos são mais solúveis (LEGEROS, 1988). Além disto, a cristalinidade<br />
é diretamente proporcional à temperatura, podendo alterar as propriedades físicas do material<br />
(LOURENÇO et al., 2009).<br />
A composição química dos biomateriais pode ser verificada através dos picos cristalinos<br />
identificados na difração de raios X (DRX). Quando as ondas eletromagnéticas de alta freqüência<br />
são selecionadas para alcançar um comprimento de onda menor que o espaçamento interplanar<br />
dos cristais, elas são difratadas de acordo com leis físicas muito exatas. Os ângulos de difração<br />
nos permitem descrever a estrutura dos cristais com alto grau de precisão e segurança (VAN<br />
LACK, 1984).<br />
Essencialmente todos os metais, uma relevante parte dos cerâmicos, e certos polímeros<br />
cristalizam-se quando se solidificam. Com isto, os átomos se arranjam num modelo<br />
tridimensional, ordenado e repetido. Esses tipos de estrutura são chamados de cristais (VAN<br />
LACK, 1984).<br />
Um biomaterial cristalino possui uma organização atômica bem definida, ao contrário de<br />
um material amorfo, que apresenta forma de cristal irregular. A cristalinidade é uma propriedade<br />
que altera o índice de absorção do biomaterial de enxerto (CONZ et al., 2005). Os biomateriais<br />
altamente cristalinos são mais resistentes à degradação. Segundo, Yang et al. (2005) o grau de<br />
20
cristalinidade tem uma relação direta com a absorção do material, além disso materiais muito<br />
cristalinos tem um redução na agregação de osteoblastos e na absorção de albumina.<br />
Existem diferenças nas estruturas cristalinas dos materiais de enxerto, o que demonstra<br />
que cristais pequenos, semelhantes ao osso são desejáveis. Os tamanhos dos cristais podem ser<br />
resultantes das diferenças de seus processamentos. Biomateriais processados em temperaturas<br />
acima de 1000◦C resultam no crescimento do cristal, sem alterar a sua estrutura, entretanto<br />
podem causar alterações nas suas superfícies (MISCH & MISCH-DIETSH, 2008).<br />
21
3- PROPOSIÇÃO<br />
Realizar a caracterização físico-química de onze biomateriais de enxertos ósseos<br />
disponíveis nos mercados nacional e internacional.<br />
22
4- MATERIAIS E MÉTODOS<br />
4.1- Materiais:<br />
Foram analisados onze biomateriais de enxertos ósseos utilizados na implantodontia<br />
(MinerOss ® ; HAP-91 ® ; Straumann ® BoneCeramic; Alobone ® denso; Alobone ® poros;<br />
Cerasorb ® ; ChronOS ® ; Bionnovation ® de 0,05-0,6µm; Bionnovation ® de 0,35-0,4µm;<br />
Bionnovation ® de 0,05-0,1µm; Extra Graft ® ).<br />
Descrição dos biomateriais segundo a bula do fabricante<br />
A- MinerOss ® (Osteotech Inc., New Jersey, NJ, Estados Unidos)<br />
Segundo o fabricante, é um material alógeno composto de partículas de osso cortical e<br />
medular, formando um arcabouço osteocondutor que promove o crescimento do osso.<br />
O tamanho das partículas medulares promove uma área osteocondutora que permite a<br />
chegada de células ósseas, promovendo o remodelamento ósseo. As partículas corticais oferecem<br />
uma estrutura para manter os atributos necessários durante a fase de remodelação óssea. A<br />
mistura de partículas medulares e corticais permite alcançar melhores resultados na regeneração<br />
do tecido ósseo, o que é essencial para o apoio dos implantes dentários. Não requer hidratação,<br />
mas caso desejado, pode ser reconstituído com solução salina estéril, solução antibiótica,<br />
sangue/PRP do próprio paciente, osso autógeno ou também alógeno.<br />
MinerOss ® é fabricado para atingir os níveis mais altos exigidos na indústria por<br />
Osteotech Inc., líder mundial na produção de enxertos ósseos alógenos. Após extensa verificação<br />
dos doadores, o tecido ósseo é obtido de tecidos armazenados verificados e autorizados pela<br />
Associação Americana de Armazenamento de Tecidos (AAAT ou AATB).<br />
O osso é submetido a um processo específico e exclusivo da empresa de inativação<br />
virótica, o qual excede significantemente os níveis nos quais vírus clinicamente importantes<br />
poderiam contaminar o tecido ósseo.<br />
Indicações:<br />
• Alvéolo de extração<br />
• Levantamento de seio<br />
• Defeitos periodontais<br />
23
B- HAP – 91 ® (JHS - Laboratório Químico Ltda., Minas Gerais, ES, Brasil)<br />
Segundo o fabricante, os testes de biocompatibilidade foram realizados nos Laboratórios<br />
LABCOR, Centros de Pesquisas e Escola de Veterinária da UFMG.<br />
Os sais cristalinos depositados na matriz orgânica do osso são compostos principalmente de<br />
cálcio e fosfatos e sua estrutura é essencialmente de hidroxiapatita. A hidroxiapatita, cuja fórmula<br />
química é Ca10(PO4)6(OH)2, sendo o principal constituinte da fase mineral dos osso e dentes, tem<br />
sido sintetizada e grandemente empregada para preencher defeitos ósseos.<br />
Quando a HAP-91 ® é colocada junto ao osso, funciona como um suporte para a regeneração<br />
do tecido ósseo. A HAP-91 ® permite que o tecido de regeneração cresça dentro de sua estrutura<br />
física pela presença de poros evitando a encapsulação por tecido conjuntivo fibroso e aumentando<br />
a velocidade de crescimento dos tecidos. Além disso, proporciona o suporte nutricional do tecido<br />
dentro de seus poros, produzindo uma continuidade com o osso em volta.<br />
A HAP-91 ® é esterilizada em óxido de etileno (ETO) ou radiação gama.<br />
C- Straumann ® BoneCeramic (Straumann BV, Basel, Suiça)<br />
Segundo o fabricante, é um substituto ósseo 100% sintético, Ao contrário do que sucede<br />
com outros fosfatos de cálcio bifásicos, Straumann ® BoneCeramic não é apenas uma mistura de<br />
hidroxiapatita e fosfato de cálcio bifásico, sendo antes um compósito sintetizado quimicamente, a<br />
fim de assegurar uma distribuição homogênea das duas fases. Este material funciona como uma<br />
estrutura de suporte para a adesão de osso durante o processo de osteogênese. A estabilidade<br />
mecânica do volume aumentado é mantida graças à lenta reabsorção da hidroxiapatita, que<br />
impede o excesso de reabsorção.<br />
Straumann ® BoneCeramic oferece um índice de porosidade de 90%, com poros<br />
interconectados de diâmetro entre 100 a 500µm. Este elevado grau de porosidade permite o<br />
máximo espaço para a vascularização, a migração de osteoblastos e a adesão óssea.<br />
Indicações:<br />
• Insuficiência de osso no rebordo alveolar<br />
• Alvéolo de extração<br />
• Seio expandido<br />
24
D- Alobone ® denso (Osseocon Biomaterais Ltda., Rio de Janeiro, RJ, Brasil)<br />
Segundo o fabricante, são grânulos sintéticos densos de hidroxiapatita Ca10 (PO4)6(OH)2,<br />
um mineral inorgânico. A hidroxiapatita é o principal componente mineral do esmalte do dente e<br />
dos ossos. É biocompatível quando utilizado conforme as indicações.<br />
Os Grânulos são radiopacos, praticamente insolúveis, porosos, brancos, média<br />
cristalinidade, baixa área de superfície, inodoros, e ponto de fusão de 1670C com granulometria<br />
variando entre 0,25 a 1,0 mm.<br />
É um material osseocondutor para enxerto ósseo a ser utilizado em defeitos ósseos.<br />
É comercializado estéril e apirogênico, sendo esterilizado com uma dose mínima de<br />
radiação ionizante de 2.5 Mrad (25kGY).<br />
Indicações:<br />
• Procedimento de enxertos ósseos, associados à manutenção do volume do rebordo.<br />
• Preenchimento de defeitos ósseos maxilo-facial.<br />
E- Alobone ® poros (Osseocon Biomaterais Ltda., Rio de Janeiro, RJ, Brasil)<br />
Segundo o fabricante, são grânulos sintéticos porosos de hidroxiapatita Ca10(PO4)6OH2,<br />
um mineral inorgânico. A hidroxiapatita é o principal componente mineral do esmalte do dente e<br />
dos ossos. É biocompatível quando utilizado conforme as indicações.<br />
Os Grânulos são radiopacos, praticamente insolúveis, porosos, brancos, baixa<br />
cristalinidade, alta área de superfície, inodoros, e ponto de fusão de 1670C com granulometria<br />
variando entre 0,25 a 1,0 mm.<br />
É um material osseocondutor para enxerto ósseo a ser utilizado em defeitos ósseos.<br />
É comercializado estéril e apirogênico, sendo esterilizado com uma dose mínima de<br />
radiação ionizante de 2.5 Mrad (25kGY).<br />
Indicações:<br />
• Procedimentos regenerativos de enxertos ósseos, associados à instalação de implantes<br />
imediatos.<br />
• Alvéolos de extração.<br />
25
• Enxertos em seio maxilar.<br />
• Defeitos ósseos periodontais,<br />
• Associados a implantes orais.<br />
F- Cerasorb ® M (Curasan AG, Frankfurt, Alemanha)<br />
Segundo o fabricante, é um material composto por ß-TCP, sintético, poroso e<br />
biocompatível com uma pureza de fase ≥ 99%. Caracteriza-se por uma porosidade aberta<br />
intercomunicante composta por micro, meso e macroporos. A porosidade total é de<br />
aproximadamente 65%. No caso das amostras que dispõe de porosidades adicionalmente<br />
definidos e direcionados, atinge-se uma porosidade total de 88%. No decorrer de meses, o<br />
material em contato com o osso hospedeiro é absorvido pelo corpo e simultaneamente substituído<br />
por tecido ósseo local. Como material cerâmico sintético e bioativo, o Cerasorb ® M possui uma<br />
excelente compatibilidade tecidual intra e extra-óssea e não apresenta toxicidade local ou<br />
sistêmica.<br />
Indicações:<br />
- Cirurgia oral maxilofacial e odontológica<br />
• Preenchimento e/ou restauração de defeitos ósseos de paredes múltiplas tais como, por<br />
exemplo:<br />
• Defeitos após a extirpação de cistos ósseos<br />
• Alargamento da crista alveolar atrofiada<br />
• Levantamento de seio maxilar (alargamento subantral)<br />
• Preenchimento de defeitos alveolares após a extração dentária para preservação da crista<br />
alveolar<br />
• Preenchimento de defeitos da extração para criar um leito de implante.<br />
• Defeitos após remoção cirúrgica de dentes inclusos ou osteotomias corretivas.<br />
• Outros defeitos ósseos de paredes múltiplas dos processos alveolares e do esqueleto facial.<br />
- Cirurgias ósseas gerais (totalidade do sistema esquelético)<br />
• Preenchimento, revestimento e/ou restauração de defeitos ósseos não infectados.<br />
• Cirurgia plástica e reconstrutiva de áreas ósseas danificadas.<br />
• Preenchimento de implantes invertebrais.<br />
26
G- ChronOS ® (Synthes, Pennsylvania, PA, EUA)<br />
Segundo o fabricante, é um substituto ósseo trabecular totalmente sintético, composto de<br />
ß-fosfato tricálcico. Sua resistência é semelhante à do osso esponjoso (7,5 ± 1 MPa<br />
(Megapascal)), e seu arcabouço, oferece uma estrutura ideal para osteocondutividade. Possui uma<br />
porosidade de 60%, o grau elevado de porosidade não altera a integridade mecânica. Os<br />
macroporos estão distribuídos em uma faixa de 100 a 500µm, proporcionando uma condição<br />
ideal para vascularização e migração de osteoblastos e osteoclastos. Os microporos são menores<br />
que 10µm e microporosidade acelera o processo de remodelação e aumenta a área de superfície<br />
permitindo a circulação dos fluídos corporais. Este material é reabsorvido gradualmente e<br />
substituído por um novo osso, este processo de remodelação leva de 6 a 18 meses.<br />
Indicações:<br />
• Preenchimento de defeitos ósseos, dependendo do tamanho pode haver uma associação de<br />
grânulos e blocos.<br />
H- Bionnovation ® (Bionnovation Biomedical, São Paulo, SP, Brasil)<br />
Segundo o fabricante, a hidroxiapatita Bionnovation ® sintética é produzida a partir do<br />
método da precipitação. Os resultados de caracterização mostraram que o material produzido é<br />
composto por 100% de hidroxiapatita, não havendo coexistência de outras fases baseadas no<br />
sistema Ca-P.<br />
Quando aglutinado com soro fisiológico ou sangue do próprio paciente, forma um<br />
material mineral com poros adequados para a proliferação endotelial. No primeiro estágio de<br />
cicatrização, ocorre migração de vasos através das porosidades, em seguida ocorre a migração de<br />
células formadoras de osso que sofrem diferenciação pelo contato com a apatita, a porção mineral<br />
do osso.<br />
I- Extra Graft ® (Silvestre Labs Quim. & Farm. Ltda., Rio de Janeiro, RJ, Brasil)<br />
Segundo o fabricante, é um substituto ósseo natural de origem bovina, que associa as<br />
propriedades osteocondutoras da hidroxiapatita e do colágeno tipo I. Os grânulos de<br />
hidroxiapatita (200–400µm) apresentam propriedades físico-químicas semelhantes à estrutura<br />
27
óssea humana e propiciam uma superfície altamente bioativa para a migração celular,<br />
contribuindo para a remodelação óssea através de um processo fisiológico. O colágeno tipo I,<br />
com sua biocompatibilidade e organização tridimensional, é um importante carreador das<br />
proteínas ósseas morfogenéticas e atua como o arcabouço padrão-ouro para a migração rápida das<br />
células endoteliais e osteoprogenitoras e para a regeneração óssea acelerada.<br />
Indicações:<br />
• Preenchimento alveolar após exodontia e associado com colocação de implante<br />
• Preenchimento de defeitos.<br />
• Levantamento de seio maxilar.<br />
• Associação com osso autógeno.<br />
28
AMOSTRAS LOTE COMPOSIÇÃO<br />
Mineross ®<br />
HAP-91 ®<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
Alobone ® Denso<br />
Alobone ® Poros<br />
Cerasorb ®<br />
ChronOS ®<br />
Bionnovation ®<br />
0,5-0,6<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1<br />
Extra Graft ®<br />
QUÍMICA<br />
OTS M00604970503 Hidroxiapatita +<br />
colágeno<br />
ORIGEM<br />
Alógeno<br />
0908074-2M Hidroxiapatita Aloplástico<br />
T9017 Hidroxiapatita +<br />
ß-TCP<br />
Aloplástico<br />
1.150410 Hidroxiapatita Aloplástico<br />
1.090210 Hidroxiapatita Aloplástico<br />
W 147 C ß-TCP Aloplástico<br />
2361231 ß-TCP Aloplástico<br />
013147<br />
Hidroxiapatita Aloplástico<br />
013643 Hidroxiapatita Aloplástico<br />
011460 Hidroxiapatita Aloplástico<br />
0707018 Hidroxiapatita +<br />
colágeno<br />
Quadro 3.1 – Tipos de materiais; lote; origem dos materiais.<br />
Xenógeno<br />
29
4.2- Metodologia<br />
4.2.1- Composição química e cristalinidade<br />
Fig. 1- Apresentação dos biomateriais<br />
As características físico-químicas dos biomateriais de enxerto foram analisadas da seguinte<br />
forma:<br />
A- Fluorescência de raios X (FRX)<br />
Esta técnica não destrutiva permite uma análise qualitativa (identificação dos elementos<br />
presentes numa amostra) e também quantitativa, permitindo estabelecer a proporção em que cada<br />
elemento se encontra presente. O ensaio foi realizado no NUCAT UFRJ, utilizando o<br />
espectrômetro de fluorescência de raios X RIX 3100 (Rigaku, Tokyo, Japão) e tubo de ródio<br />
(4kW).<br />
B- Difração de raios X (DRX)<br />
É uma técnica não destrutiva que revela informações sobre a composição química e<br />
estrutura cristalográfica de materiais naturais e manufaturados.<br />
30
A análise foi realizada no NUCAT UFRJ através do difratômetro Miniflex II (Rigaku,<br />
Tokyo, Japão) operado com uma tensão de 30kV e corrente de 15 mÅ com radiação de Kappa<br />
alfa do cobre (1,5406 Å), no intervalo de 20 < 2θ< 60 com passo de 0,05 e 1 seg/passo.<br />
A cristalinidade dos grânulos foi calculada através da fórmula preconizada por Landi et al.<br />
(2000), Xc =1-(V112/300 /I300)x100.<br />
Xc= cristalinidade em percentual<br />
I300 - intensidade de reflexão do plano (300)<br />
V112/300 é a intensidade do vale entre os picos de reflexão dos planos (112) e (300)<br />
4.2.2- Características físicas: Pesagem, granulometria, forma, porosidade e área de<br />
superfície.<br />
A- Distribuição granulométrica<br />
A análise da distribuição granulométrica das amostras foi realizada, na BIORIO UFRJ,<br />
através do peneiramento em peneiras Granulotest (Telas tem Peneiras para Análises Ltda.) com<br />
passagem de 1000µm, 600µm, 250µm, 125µm.<br />
B- Pesagem<br />
Após a passagem nas peneiras descritas, foi realizada a pesagem dos biomateriais dentro<br />
de cada faixa granulométrica, utilizando uma balança digital semi-analítica série BL-320H<br />
(Shimadzu do Brasil, São Paulo, SP, Brasil) com capacidade de 320gr e precisão de 0,00001.<br />
C- Morfologia dos grânulos<br />
A forma foi visualizada através da utilização do MEV, a qual foi realizada no laboratório<br />
da PUC-RJ, através do aparelho JSM - 6510LV (JEOL, Tokyo, Japão). Foram utilizados<br />
aumentos de 30 vezes, 50 vezes, 100 vezes, 1000 vezes e 5000 vezes.<br />
D- Área de superfície e porosidade<br />
Área de superfície e porosidade do material foram analisadas através do método<br />
desenvolvido por Brunauer, Emmett e Teller (BET), no laboratório do NUCAT UFRJ, utilizando<br />
o aparelho Micromeritics ASAP2020 (Micromeritics Instrument Corporation, Norcross/Atlanta,<br />
31
GA, USA). O preparo da amostra para realizar a análise de área superficial e porosidade foi<br />
através da secagem a vácuo (10-6) à uma temperatura de 300ºC, com exceção do biomaterial<br />
Extra Graft ® que por ser orgânico e inorgânico foi utilizado uma temperatura de 100ºC. A análise<br />
foi realizada a isoterma de N2 à temperatura do nitrogênio líquido (pressão relativa de 0 a<br />
0,9999).<br />
Este método é usado para medir a área de superfície específicas dos sólidos a partir da<br />
análise das isotermas de adsorção de nitrogênio nos poros à temperatura de nitrogênio líquido.<br />
Além disso, também é permitida a avaliação do volume de poros e distribuição de tamanho de<br />
poros (SING et al., 1985).<br />
32
5- RESULTADOS<br />
O quadro 4.1 mostra a composição química dos biomateriais, que foi avaliada através do<br />
teste de fluorescência. Os biomateriais avaliados apresentaram basicamente CaO e P2O5,<br />
entretanto alguns biomateriais (Mineross ® , HAP-91 ® , Alobone ® poros, Cerasorb ® e Extra Graft ® )<br />
apresentaram outros componentes (Na2O, MgO) isto pode ser devido o processamento da<br />
amostra. O Extra Graft ® , de origem bovina, apresentou um valor significante de Na2O, isto pode<br />
ser explicado devido o Na ser um elemento típico do tecido ósseo.<br />
AMOSTRAS Tipo de material CaO P2O5 Na2O MgO<br />
Mineross<br />
(wt%) (wt%) (wt%) (wt%)<br />
®<br />
Hidroxiapatita +<br />
colágeno<br />
58,62 39,7 0,88 0,79<br />
HAP-91 ®<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
Hidroxiapatita 50,46 46,36 2,52 0,64<br />
Hidroxiapatita +<br />
ß-TCP<br />
54,56 45,43 _____ _____<br />
Alobone ® denso Hidroxiapatita 52,28 47,71 _____ _____<br />
Alobone ® poros Hidroxiapatita 51,66 46,73 1,60<br />
Cerasorb ®<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ®<br />
0,5-0,6<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1<br />
Extra Graft ®<br />
ß-TCP 52,76 46,30 0,92<br />
ß-TCP 52,04 47,95 _____ _____<br />
Hidroxiapatita 55,09 44,90 _____ _____<br />
Hidroxiapatita 55,19 44,80 _____ _____<br />
Hidroxiapatita 55,37 44,62 _____ _____<br />
Hidroxiapatita +<br />
colágeno<br />
53,89 38,22 4,55 _____<br />
Quadro 4.1 - Composição química dos biomateriais através do FRX.<br />
33
A análise da composição química dos biomateriais foi realizada pela técnica de DRX<br />
apresentados no quadro 4.2<br />
Intensidade<br />
Intensidade<br />
Intensidade<br />
400<br />
200<br />
1000<br />
0<br />
20 30 40 50 60<br />
400<br />
200<br />
500<br />
0<br />
2<br />
MinerOss<br />
0<br />
20 30 40 50 60<br />
20 30 40 50 60<br />
2<br />
2<br />
BoneCeramic<br />
Alobone poros<br />
Intensidade<br />
Intensidade<br />
Intensidade<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
1200<br />
800<br />
400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
20 30 40 50 60<br />
2<br />
HAP 91<br />
0<br />
20 30 40 50 60<br />
0<br />
2<br />
Alobone Denso<br />
20 30 40 50 60<br />
Quadro 4.2- Difratograma de difração de raios-X<br />
2<br />
Cerasorb<br />
34
Intensidade<br />
900<br />
600<br />
300<br />
0<br />
20 30 40 50 60<br />
2<br />
ChronOs<br />
Quadro 4.2- Difratograma de difração de raios X<br />
Ao avaliar os difratogramas de raios X podemos observar diferenças na intensidade dos<br />
picos. Os biomateriais HAP-91 ® , Bionnovation ® 0,5-0,6 e o Extra Graft ® apresentaram picos<br />
dereflexão nos planos (112) e (300) bem definidos o que caracteriza uma hidroxiapatita, já os<br />
biomateriais Straumann® BoneCeramic, Alobone ® denso, Bionnovation ® 0,35-0,4,<br />
Bionnovation ® 0,05-0,1 apresentaram os mesmos picos, no entanto estes picos foram um pouco<br />
35
mais largos, o que leva a pensar em uma menor cristalinidade quando comparados aos picos mais<br />
estreitos. Já o Cerasorb ® e ChronOs ® apresentaram diversos picos de reflexão, todos bem<br />
marcantes e estreitos, caracterizando ß-TCP, diferenciando do difratograma da HA.<br />
A cristalinidade das amostras foi calculada a partir dos espectros do DRX, apresentados<br />
no quadro 4.2. Foi utilizada como parâmetros para a classificação dos valores de cristalinidade a<br />
seguinte relação: cristalinidade baixa < 20%, cristalinidade média entre 20% a 50% e a<br />
cristalinidade alta > 50<br />
AMOSTRAS Cristalinidade<br />
(%)<br />
Mineross ®<br />
HAP-91 ®<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
Alobone ®<br />
denso<br />
Alobone ®<br />
poros<br />
Cerasorb ®<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ®<br />
0,5-0,6<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1<br />
Extra Graft ®<br />
8,02<br />
68,9<br />
48,8<br />
43,2<br />
18<br />
Classificação<br />
Baixa<br />
Alta<br />
Média<br />
Média<br />
Baixa<br />
_____ _____<br />
_____<br />
54,03<br />
43,4<br />
34,02<br />
76,6<br />
_____<br />
Alta<br />
Média<br />
Média<br />
Alta<br />
Quadro 4.3 - Valores da cristalinidade<br />
36
De acordo com os parâmetros estabelecidos, as amostras Mineross ® e o Alobone ® poros<br />
apresentaram cristalinidade baixa. O Straumann® BoneCeramic, Alobone ® denso, Bionnovation ®<br />
0,35-0,4, Bionnovation ® 0,05-0,1 apresentaram cristalinidade média e o HAP-91 ® ,<br />
Bionnovation ® 0,5-0,6 e o Extra Graft ® apresentaram alta cristalinidade. Não foi possível<br />
calcular a cristalinidade dos biomateriais a base de ß-TCP (Cerasorb ® e ChronOs ® ), pois a<br />
fórmula de landi (utilizada neste estudo) só permite calcular a cristalinidade da HA.<br />
No entanto, podemos afirmar que os biomateriais a base de ß-TCP (Cerasorb ® e<br />
ChronOs ® ) mostram pequenas quantidades de impurezas, além da fase majoritária (picos<br />
marcantes). Eles exibem uma estreita difração de picos o que caracteriza uma alta cristalinidade.<br />
No início do experimento, foi determinada a faixa granulométrica dos biomateriais,<br />
realizado por meio do peneiramento das amostras. No quadro 4.4 estão apresentados os<br />
resultados do peneiramento e peso total que constava em cada frasco das amostras.<br />
37
AMOSTRA<br />
Mineross ®<br />
HAP-91 ®<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
Alobone ®<br />
denso<br />
Alobone ®<br />
poros<br />
Cerasorb ®<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ®<br />
0,5-0,6<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1<br />
Extra Graft ®<br />
FAIXA GRANULOMÉTRICA REAL FAIXA GRANULOMÉTRICA<br />
(µm)<br />
DO FABRICANTE (µm)<br />
Variando < 125 a > 1000 Variando de 1400- 2800<br />
Variando < 125 a > 1000 Variando < 800<br />
Variando 1000 Variando de 500 - 1000<br />
Variando de >125 - 1000 Variando de 250 - 1000<br />
Variando de >125 - 1000 Variando de 250 - 1000<br />
Variando < 125 a 1000 Variando de 500 - 1000<br />
Variando < 125 a > 1000 Variando de 600 - 1250<br />
Variando de < 125 - 1000<br />
Variando de < 125 - 600<br />
Variando de 500 - 600<br />
Variando de 350 - 400<br />
Variando de < 125 - 350 Variando de 50 - 100<br />
Bloco<br />
Quadro 4.4 - Faixa granulométrica real e indicada pelos fabricantes.<br />
38
AMOSTRA Peso total (g)<br />
Mineross ®<br />
(1400-2800µm)<br />
HAP-91 ®<br />
(< 800µm)<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
(500-1000µm)<br />
Alobone ® denso<br />
Peso <<br />
125µm<br />
>125 a<br />
250µm<br />
250 a 600µm<br />
600 a<br />
1000µm<br />
39<br />
> 1000µm<br />
0,962 0,012 0,022 0,350 0,472 0,102<br />
0,532 0,029 0,02 0,017 0,141 0,32<br />
0,556 0,005 0,003 0,24 0,292 0,002<br />
(250-1000µm) 0,5 - 0,01 0,25 0,24 -<br />
Alobone ® poros<br />
(250-1000µm) 0,5 - 0,005 0,205 0,24 0,02<br />
Cerasorb ®<br />
(500-1000µm)<br />
ChronOs ®<br />
(600-1250µm)<br />
Bionnovation ®<br />
0,5-0,6<br />
(500-600µm)<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4<br />
(350-400µm)<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1<br />
(50-100µm)<br />
Extra Graft ®<br />
(Bloco)<br />
0,434 0,025 0,022 0,25 0,137 -<br />
7,495 0,004 0,009 0,012 0,005 7,448<br />
0,565 0,01 0,006 0,533 0,009 -<br />
0,55 0,032 0,215 0,323 - -<br />
0,575 0,37 0,205 - - -<br />
0,646 - - - - -<br />
Quadro 4.5- Distribuição da granulometria com seu peso proporcional.
AMOSTRAS<br />
Mineross ®<br />
HAP-91 ®<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
Alobone ®<br />
PESO TOTAL PÓS-PESAGEM<br />
(g)<br />
PESO TOTAL RELATADO<br />
PELO FABRICANTE (g)<br />
0,95 1,0<br />
0,52 0,5<br />
0,54 0,5<br />
denso 0.5 0.5<br />
Alobone ®<br />
poros<br />
Cerasorb ®<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ®<br />
0,47 0,5<br />
0,43 0,5<br />
7,47 10<br />
0,5-0,6 0,55 0,5<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4 0,57 0,5<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1 0,57 0,5<br />
Extra Graft ®<br />
0,64 1<br />
Quadro 4.6 - Resultados dos valores das amostras pós-pesagem e os valores indicados pelos<br />
fabricantes.<br />
Como podemos observar no quadro 4.4 as amostras apresentaram diferentes faixas<br />
granulométricas. As amostras do Straumann® BoneCeramic, Alobone ® denso, Alobone ® poros,<br />
Cerasorb ® e Bionnovation ® 0,5-0,6 apesentaram a maior parte dos grânulos na faixa<br />
40
granulométrica de 250 - 1000µm, conforme descrito pelos fabricantes. No entanto, a presença de<br />
partículas com tamanho inferior a 250µm foi insignificante, isto pode ser devido a manipulação<br />
da amostra durante o peneiramento. As amostras do Mineross ® , Bionnovation ® 0,35-0,4,<br />
Bionnovation ® 0,05-0,1 apresentaram a maior parte dos seus grânulos com um valor diferente do<br />
indicado pelos fabricantes.<br />
No quadro 4.6 foram comparados os resultados obtidos pós pesagem com os valores<br />
indicados pelos fabricantes. Como podemos observar 10 biomateriais apresentavam pesos<br />
próximos aos informados na bula. No entanto, apenas 2 destes biomateriais, ChronOs ® e Extra<br />
Graft ® , apresentaram valores bem diferentes aos valores apresentados pelos fabricantes (Quadro<br />
4.5).<br />
A morfologia dos grânulos foi observada através do MEV, nos aumentos de 30x, 50x,<br />
100x, 1000x, 5000x. Desta forma, podemos observar que as amostras apresentaram diferentes<br />
tamanhos, forma e porosidade dos grânulos.<br />
41
Aumento 30x<br />
MinerOss ®<br />
Straumann® BoneCeramic<br />
Aumento 30x<br />
HAP -91 ®<br />
Alobone ® Denso<br />
Cerasorb ®<br />
Alobone ® Poros<br />
Quadro 4.7 - Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 30x.<br />
42
Aumento 30x<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ® 0,35 – 0,4<br />
Aumento 30x<br />
Bionnovation ® 0,5 – 0,6<br />
Bionnovation ® 0,05 – 0,1<br />
Extra Graft ®<br />
Quadro 4.7 - Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 30x.<br />
43
Aumento 50x<br />
MinerOss ®<br />
Straumann® BoneCeramic<br />
Aumento 50x<br />
HAP-91 ®<br />
Alobone ® Denso<br />
Alobone ® Poros<br />
Quadro 4.8 - Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 50x.<br />
Cerasorb ®<br />
44
Aumento 50x<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ® 0,35 – 0,4<br />
Aumento 50x<br />
Bionnovation ® 0,5 – 0,6<br />
Bionnovation ® 0,05 – 0,1<br />
Extra Graft ®<br />
Quadro 4.8 - Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 50x.<br />
45
Aumento 100x<br />
MinerOss ®<br />
Straumann® BoneCeramic<br />
Aumento 100x<br />
HAP-91 ®<br />
Alobone ® Denso<br />
Alobone ® Poros<br />
Quadro 4.9 Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 100x.<br />
Cerasorb ®<br />
Aumento 100x Aumento 100x<br />
46
ChronOs ®<br />
Bionnovation ® 0,35 – 0,4<br />
Extra Graft ®<br />
Bionnovation ® 0,5 – 0,6<br />
Bionnovation ® 0,05 – 0,1<br />
Quadro 4.9 Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 100x.<br />
47
Aumento 1000x<br />
MinerOss ®<br />
Straumann® BoneCeramic<br />
Aumento 1000x<br />
HAP-91 ®<br />
Alobone ® Denso<br />
Alobone ® Poros<br />
Cerasorb ®<br />
Quadro 4.10 Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 1000x.<br />
Aumento 1000x Aumento 1000x<br />
48
ChronOs ®<br />
Bionnovation ® 0,35 – 0,4<br />
Bionnovation ® 0,5 – 0,6<br />
Bionnovation ® 0,05 – 0,1<br />
Extra Graft ®<br />
Quadro 4.10 Fotos da micrografia (MEV) com aumento de 1000x.<br />
Aumento 5000x Aumento 5000x<br />
49
MinerOss ®<br />
Straumann® BoneCeramic<br />
HAP-91 ®<br />
Alobone ® Denso<br />
Alobone ® Poros<br />
Cerasorb ®<br />
Quadro 4.11 Fotos de micrografia (MEV) com aumento de 5000x.<br />
Aumento 5000x Aumento 5000x<br />
50
ChronOs ®<br />
Bionnovation ® 0,35 – 0,4<br />
Bionnovation ® 0,5 – 0,6<br />
Bionnovation ® 0,05 – 0,1<br />
Extra Graft ®<br />
Quadro 4.11 Fotos de micrografia (MEV) com aumento de 5000x.<br />
51
No quadro 4.12 observamos os resultados da área de superfície e a média do tamanho dos<br />
poros das amostras.<br />
AMOSTRAS<br />
Mineross ®<br />
HAP-91 ®<br />
Straumann®<br />
BoneCeramic<br />
Alobone ®<br />
Denso<br />
Alobone ®<br />
Poros<br />
Cerasorb ®<br />
ChronOs ®<br />
Bionnovation ®<br />
0,5-0,6<br />
Bionnovation ®<br />
0,35-0,4<br />
Binnovation ®<br />
0,05-0,1<br />
Extra Graft ®<br />
MASSA<br />
SECA (g)<br />
ÁREA DE SUPERFÍCIE<br />
(m²/g)<br />
MÉDIA DO TAMANHO<br />
DOS POROS (µm)<br />
________ ________ ________<br />
0,45<br />
0,47<br />
5,26<br />
0,21<br />
228,65<br />
55,74<br />
0,53 22,16 148,79<br />
0,45 48,64 183,67<br />
0,37<br />
2,57<br />
0,55<br />
0,57<br />
0,57<br />
0,15<br />
0,17<br />
19,21<br />
23,46<br />
27,06<br />
59,69<br />
238,74<br />
133,86<br />
372,94<br />
276,42<br />
0,81 0,0081 ________<br />
Quadro 4.12- Resultados dos valores da área de superfície e a média do<br />
tamanho dos poros.<br />
Ao realizar o teste BET, todas as amostras foram tratadas na temperatura de 300º C. Este<br />
teste é realizado em 2 etapas, sendo a primeira o pré-tratamento, o qual remove toda a umidade<br />
da amostra, apresentando um valor de massa seca e a segunda etapa é a análise propriamente dita.<br />
Durante a primeira etapa no pré-tratamento, a amostra do Mineross ® soltou algo parecido com<br />
óleo, impossibilitando a análise do mesmo, não obtendo assim o valor de sua área de superfície.<br />
A amostra do Extra Graft ® foi analisada, conforme as outras amostras, a uma temperatura de 300º<br />
C. No entanto esta amostra queimou, isto pode ser explicado devido o material ser orgânico e<br />
inorgânico, ou seja, a parte orgânica sofre combustão levando a queima do material. Desta forma<br />
foi optado por repetir o teste com uma temperatura mais baixa. Iniciamos o pré-tratamento com<br />
52
uma temperatura de 60ºC, entretanto ao final desta etapa a amostra se encontrava muito úmida, o<br />
que poderia mascarar o resultado. Sendo assim, colocamos a mesma amostra novamente para o<br />
pré-tratamento com uma temperatura de 100º C, e desta vez foi removida a umidade, podendo<br />
iniciar a análise. No entanto, ao término da análise observou-se uma diferença muito grande na<br />
curva de adsorção e desorção de nitrogênio, apresentando um valor preciso apenas da área de<br />
superfície, impossibilitando a análise do tamanho dos poros.<br />
53
6- DISCUSSÃO<br />
Shappof et al. (1980) estudaram o biomaterial FDBA com diferentes tamanhos de<br />
partículas, um de 1000-2000µm e outro de 100-300µm, e mostraram que o tamanho das<br />
partículas interfere na formação óssea e na osseointegração do biomaterial. Através de uma<br />
ánalise histológica observaram que partículas menores (100-300) são mais eficazes para<br />
osteogênese. Isso mostra a importância de se analisar o tamanho das partículas dos biomateriais.<br />
Sendo assim, a análise morfológica do tamanho das partículas é descrita na literatura por meio do<br />
MEV (TADIC & EPPLE, 2004; CONZ et al., 2005).<br />
O grau de cristalinidade de diferentes HA influencia diretamente na adsorção de<br />
proteínas e na atração de osteoblastos. De acordo com Yang et al. (2005), hidroxiapatitas 100%<br />
cristalinas resultaram em uma redução na adsorção de albumina e na atração celular. Além disto,<br />
outros autores relataram que materiais com diferentes cristalinidades apresentam diferentes graus<br />
de dissolução, sugerindo que cristais imperfeitos e menores apresentam maior dissolução<br />
(LEGEROS, 1988; YANG et al., 2003). Estes fatores enfatizam a necessidade de conhecer a<br />
cristalinidade do biomaterial a ser usado. Diversos estudos apresentam a análise dos picos<br />
cristalinos através do método de DRX conforme foi usado neste trabalho (SILVA et al., 2004;<br />
YANG et al., 2005; TADIC & EPPLE, 2004; LANDI et al., 2003; CONZ et al., 2005).<br />
Rose et al. (2003) avaliaram in vitro a penetração celular em HA porosa e observaram<br />
que com o aumento do diâmetro dos poros ocorre um aumento da penetração celular. Concluíram<br />
que o biomaterial deve apresentar poros com um diâmetro mínimo de 80µm. Desta forma,<br />
acredita-se que a porosidade é uma característica importante a ser avaliada em um biomaterial.<br />
Martinez et al. (2010) avaliaram, através de um estudo comparativo, biomateriais<br />
derivados de ß-fosfato de cálcio (ß-TCP) e de osso bovino inorgânico foram inseridos em seios<br />
maxilares. Através do BET, os autores avaliaram que os dois grupos apresentaram sistemas de<br />
poros semelhantes, no entanto ao analisar a reabsorção do biomaterial, verificaram que foi menor<br />
no grupo derivado de ß-TCP, devido a sua composição ser menos solúvel. Oito meses após a<br />
enxertia a quantidade de osso foi maior que um terço do volume total para cada material, isto<br />
mostra que as diferenças nas taxas de reabsorção não tiveram efeito significativo sobre a cinética<br />
de formação do novo osso. Sendo assim, o tipo de macroporosidade (similar em ambos os<br />
54
grupos) parece ser o parâmetro chave. Fato que corrobora a importância de conhecer as<br />
características dos biomateriais.<br />
Scarano et al. (2006) realizaram um estudo comparativo através de uma análise<br />
histológica e histomorfométrica de diferentes biomateriais utilizados em seios maxilares de<br />
humanos, e concluíram que estes biomateriais podem ser utilizados com sucesso. No entanto, foi<br />
feito apenas uma análise histológica, e não avaliaram as características físico-químicas dos<br />
biomateriais. Neste trabalho, um dos biomateriais utilizados foi o PepGen P15 ® . Os autores<br />
afirmaram que este apresentou uma boa remodelação. Entretanto Tadic & Epple (2004)<br />
estudaram as características físico-químicas deste material, e o mesmo apresentou alta<br />
cristalinidade, que implicaria numa tendência de comportamento de baixa degradação.<br />
Coelho et al. (2009) analisaram o biomaterial a base de ß-TCP (SynthoGraft TM , Bicon<br />
LLC, Boston, EUA) utilizando algumas técnicas (DRX, MEV). Estas técnicas também foram<br />
usadas no atual estudo. Os autores relataram que a falta de uma caracterização detalhada de um<br />
biomaterial antes da enxertia in vivo pode limitar a determinação exata das interações entre as<br />
suas propriedades e a resposta biológica do mesmo.<br />
Para calcular o grau de cristalinidade, que corresponde à fração da fase cristalina do<br />
volume analisado, optou-se por utilizar a metodologia de Landi et al., a qual avalia a intensidade<br />
do vale formado entre dois picos usando o DRX (LANDI et al., 2000). No entanto, em amostras<br />
com partículas muito pequenas estes picos podem não ficar tão determinados impossibilitando<br />
calcular a cristalinidade do biomaterial. Sendo assim, é importante ressaltar que existem outros<br />
métodos para calcular o grau de cristalinidade (ASCENCIO et al., 2002).<br />
A área de superfície e a porosidade foram analisadas através do método BET. O pré-<br />
tratamento de todos os biomateriais foi realizado a uma temperatura de 300°C. No entanto, o<br />
biomaterial Mineross ® , o qual é composto por parte orgânica e inorgânica, sofreu degradação<br />
nesta temperatura, impossibilitando assim à análise do mesmo.<br />
Turhani et al. (2005) analisaram três biomateriais, C GRAFT TM / Algipore ® , Bio-Oss®,<br />
Pep Gen P-15 TM . Foram realizadas culturas in vitro de células osteoblásticas sobre estes<br />
biomateriais. Este estudo mostrou que o C GRAFT TM / Algipore ® e o Pep Gen P-15 TM<br />
apresentaram maior adesão osteoblástica quando comparado ao Bio-Oss ® . Concluindo assim que<br />
estes biomateriais apresentaram melhores propriedades. No entanto, o Bio-Oss ® é um biomaterial<br />
bem documentado na literatura (CONZ et al., 2005).<br />
55
Neste trabalho, a composição química dos biomateriais foi avaliada através da<br />
espectroscopia por fluorescência de raios X (FRX), a qual determina a porcentagem de cada<br />
elemento presente na amostra, ao contrário de alguns estudos que utilizaram espectroscopia de<br />
energia dispersiva (EDS), o qual mostra apenas a presença dos elementos no biomaterial (SILVA<br />
et al., 2004; Bi et al., 2010).<br />
McAllister et al. (1999) realizaram um estudo de levantamento de seio em chimpanzés<br />
utilizando osso bovino (Bio-Oss ® ) e matriz bovina de colágeno tipo I. Entretanto, as<br />
metodologias empregadas para analisar estes biomateriais foram exames tomográficos e<br />
histológicos. O método tomográfico é muito subjetivo não garantindo o sucesso do biomaterial,<br />
uma vez que o biomaterial pode apresentar uma imagem radiopaca muito semelhante ao osso.<br />
John et al. (2004) realizaram um estudo in vivo comparando o uso do Bio-Oss ® com osso<br />
autógeno. A avaliação da formação óssea foi realizada através de uma análise histomorfométrica,<br />
e a partir do resultado foi calculada a porcentagem de formação óssea. Estes estudos são<br />
importantes para complementar e confirmar a eficácia dos biomateriais, no entanto é necessário<br />
ressaltar a importância dos estudos que caracterizam os biomateriais, pois é a partir deles que<br />
podemos entender seus comportamentos in vivo.<br />
Os biomateriais a base de TCP têm sido vastamente utilizados em virtude da semelhança<br />
estrutural, química e física com a matriz óssea além de não induzir qualquer reação imunológica<br />
ou tóxica (SILVA, 2004).<br />
Os fosfatos de cálcio são formados por um processo chamado de sinterização. Este é um<br />
processo em que elevadas temperaturas (1100-1300°C), pressão e diferentes apatitas são usadas<br />
para formar um produto final de fosfato de cálcio. A combinação destes três componentes<br />
determina as propriedades do produto final. Por exemplo, a HA estequiométrica apresenta uma<br />
relação Ca/P de 1:1,67, enquanto o TCP apresenta uma relação Ca/P de 1:1,5 (LEGEROS et al.,<br />
1995).<br />
No entanto, esta diferença na composição química possui um papel importante na<br />
solubilidade dos biomateriais.<br />
Os fosfatos de cálcio podem dissolver-se em soluções básicas, neutras ou ácidas,<br />
dependendo da sua composição química. O importante para o processo de dissolução é a relação<br />
Ca/P da cerâmica utilizada. TCP (Ca/P < 1:1,67) dissolve-se 12,3 vezes mais rápido do que HA<br />
(Ca/P = 1:1,7) em meio ácido e 22,3 vezes mais rápido que HA em meio básico (HYAKUNA et<br />
56
al., 1990).<br />
A ordem de solubilidade de alguns dos fosfatos de cálcio é a seguinte: ACP (fosfato de<br />
calcio amorfo) > TTCP (fosfato tetracálcico) > α-TCP > ß-TCP > AP (apatita) > HA<br />
(LEGEROS et al., 1995).<br />
O comportamento dos biomateriais de enxerto também depende do tamanho de seus<br />
grânulos e da sua faixa granulométrica. Duchene & Qiu (1999) ao avaliarem o efeito da<br />
reatividade das superfícies das biocerâmicas bioativas na função celular e na formação óssea<br />
relataram que, para alcançar a diferenciação celular e a vascularização em todo o defeito, é<br />
importante determinar uma faixa estreita do tamanho das partículas. Quando há uma grande<br />
variedade no tamanho, o espaço entre as partículas maiores são facilmente preenchidos pelas<br />
partículas menores interferindo no reparo tecidual.<br />
Segundo Shappof et al. (1980), partículas de 125-1000µm apresentaram potencial<br />
osteogênico, no entanto o tamanho ideal das partículas deve estar entre 100-300µm. Zhou et al.<br />
(2010) avaliaram o efeito de dois tamanhos de partículas diferentes (300-500 e 850-1000µm) na<br />
formação óssea, onde observaram que ambos os grupos promoveram formação óssea. Entretanto,<br />
o grupo de partículas menores promoveu uma maior formação óssea. Os autores sugerem que o<br />
espaço entre as partículas é um fator importante para a formação óssea, proporcionando um<br />
melhor arcabouço para que o tecido possa se infiltrar e regenerar.<br />
O tamanho das partículas, sua forma e a aspereza da superfície afetam a área de superfície<br />
do biomaterial e consequentemente a adesão e a proliferação celular sobre o biomaterial (BURG,<br />
2000). Essa afirmativa corrobora com os resultados obtidos neste estudo. Os biomateriais HAP-<br />
91 ® , Straumann® BoneCeramic, ChronOs ® e Extra Graft ® apresentaram a maior parte das<br />
partículas no intervalo entre 600 - >1000µm, e apresentaram as menores áreas de superfície.<br />
Enquanto os biomateriais Alobone ® Denso, Alobone ® Poros, Bionnovation ® 0,5-0,6,<br />
Bionnovation ® 0,35-0,4 e Bionnovation ® 0,05-0,1 apresentaram a maior parte de suas partículas<br />
numa faixa granulométrica de 125-600µm e apresentaram uma área de superfície maior. No<br />
entanto, o Bionnovation ® 0,05-0,1 apresentou partículas muito pequenas o que também não é o<br />
ideal, pois são rapidamente absorvidas não dando tempo para a formação óssea (MISCH &<br />
MICH-DIETSH, 2008).<br />
Ghanaati et al. (2010) realizaram enxertos em ratos com cinco biomateriais a base de ß-<br />
TCP. Estes biomaterais diferiam apenas na forma, tamanho e porosidade. O estudo durou 60 dias<br />
57
(3, 10, 15, 30 e 60 dias) e foram avaliados os processos inflamatórios, a resposta dentro do leito<br />
receptor e a vascularização. Os autores concluíram que os grânulos poligonais com tamanhos<br />
entre 150-500µm apresentaram mais células gigantes multinucleadas do que os grânulos maiores<br />
que 500µm. Estas células influenciam na vascularização através da liberação de fator de<br />
crescimento vascular endotelial (VEGF), assim como outras quimiocinas. Segundo os autores, o<br />
tamanho ideal da faixa granulométrica das partículas é 150-500µm. No entanto, os 2 biomateriais<br />
a base ß-TCP, analisados neste estudo, ChronOs ® e Cerasorb ® , são produzidos com partículas<br />
numa faixa granulométrica 600-1250µm e 500-1000µm, respectivamente, o que confronta com<br />
os resultados Ghanaati et al.<br />
Martinez et al. (2010) compararam diferentes biomateriais xenógenos e ß-TCP através de<br />
histomorfometria de seio maxilares após 8 meses de enxertia. E observaram resultados<br />
semelhantes em ambos os grupos, não houve perda de nenhum implante instalado e observaram<br />
formação óssea. Desta forma, concluíram que apesar dos biomateriais apresentarem diferença na<br />
composição química e no tamanho das partículas, os autores acreditam que a macroporosidade<br />
(semelhante em ambos os grupos) foi o parâmetro chave para o resultado.<br />
Um dos principais fatores que influenciam a osteocondutividade óssea é a porosidade do<br />
material cerâmico. Diversos aspectos são importantes para as propriedades osteocondutora: o<br />
tamanho dos poros, o volume total de poros (relação entre volume de poros e o volume de<br />
amostra) e a interconectividade dos poros (BLOKHUIS, 2000). Alguns autores acreditam que o<br />
tamanho dos poros está diretamente relacionado a formação óssea, uma vez que aumenta a área<br />
de superfície e consequentemente aumenta o espaço para a adesão celular e o crescimento ósseo.<br />
E a interconexão dos poros por outro lado, é o caminho para distribuição das células e formação<br />
de vasos sanguíneos adequados para nutrir o tecido ósseo neoformado e, possivelmente, a<br />
remodelação. (MASTROGIACOMO et al., 2006)<br />
A adesão celular aparentemente ocorre quando o tamanho dos macroporos é superior a<br />
100µm e uma redução na macroporosidade pode ter resultados negativos nas propriedades<br />
biológicas da cerâmica, parâmetros estes que ainda não foram bem definidos. Gauthier et al.<br />
(1998) avaliaram a influência do diâmetro e porcentagem da macroporosidade na osteocondução,<br />
onde concluíram que o tamanho da macroporosidade é mais importante do que a porcentagem da<br />
macroporosidade.<br />
Segundo LeGeros et al. (2003), o tamanho ideal dos poros para uma biocerâmica é similar<br />
58
ao do osso, os microporos apresentam um diâmetro 100µm.<br />
As amostras HAP-91 ® , Straumann® BoneCeramic, Cerasorb ® , ChronOs ® e Extra Graft®<br />
apresentaram um valor baixo de área de superfície específica. O Straumann® BoneCeramic e o<br />
Cerasorb ® apresentaram tamanho de poros pequeno, o que pode justificar o baixo valor da área<br />
de superfície. Já o ChronOs ® apesar de apresentar uma macroporosidade ele apresenta grânulos<br />
grandes, o que diminui a área. Apesar do Alobone ® poros e denso serem do mesmo fabricante,<br />
observou-se uma diferença na área dos dois biomateriais, garantindo que cada um tem sua<br />
indicação específica. O Alobone ® poros apresentou uma área de superfície superior ao Alobone ®<br />
denso, podendo ser justificado pelo aumento do tamanho dos poros.<br />
Arcabouços com microporos têm apresentando formação óssea e uma osteocondutividade<br />
superior em relação aqueles sem microporos. A microporosidade melhora a retenção dos fatores<br />
de crescimento uma vez que a formação óssea depende de área ectópica. (WOODARD, 2007)<br />
Von Doernberg et al. (2006) observaram em um estudo in vivo o tamanho dos macroporos<br />
(150, 260, 510 e 1220µm) e afirmaram que não há necessidade de criar biocerâmicas com<br />
grandes poros, no entanto, os poros devem ser interligados. A microporosidade (tamanho dos<br />
poros < 10µm) é resultado do processo de sinterização, enquanto que as dimensões dos poros<br />
dependem da temperatura e do tempo de sinterização (DOROZHKIN, 2009).<br />
Mais recentemente, pesquisadores têm mostrado formação óssea em microporos<br />
interligados com menos 10µm em arcabouço que continha macroporosidades (> 100µm) e<br />
microporosidades (
dos nanopós de HA foram superiores quando comparadas a HA convencional e próximos as<br />
apatitas biológicas, isto pode ser atribuído à sua elevada área superficial devido à sua<br />
nanoestrutura e ao processamento.<br />
O uso de altas temperaturas (acima de 1.000°C) por um período de no mínimo seis horas,<br />
seguido de um resfriamento lento, durante o processo de síntese resulta na mais perfeita forma do<br />
cristal e com isso diminui o grau de degradação. (CONZ et al., 2005)<br />
A cristalinidade está diretamente relacionada à solubilidade do material. Sendo assim, os<br />
biomateriais mais cristalinos são menos solúveis (FULMER et al., 2002). De acordo com esses<br />
resultados, os biomateriais HAP-91 ® , Bionnovation ® 0,5-0,6 e Extra Graft ® apresentaram uma<br />
alta cristalinidade, tendendo a serem os menos solúveis. Além disso, o HAP-91 ® apresentou a<br />
maior parte das partículas com tamanho > 1000µm e consequentemente baixa área de superfície.<br />
Outra questão que deve ser considerada é que os biomateriais altamente cristalinos irão<br />
apresentar na radiografia uma imagem radiopaca, apresentando uma densidade semelhante ao<br />
osso, podendo mascarar a quantidade óssea neoformada (PEKKAN et al., 2011). Sendo assim, é<br />
preciso cuidado ao avaliar uma radiografia de uma área enxertada com um biomaterial altamente<br />
cristalino, pois pode levar a uma conclusão equivocada, que houve formação óssea e, no entanto<br />
o biomaterial por ser menos solúvel ainda pode estar presente na área, não havendo a<br />
remodelação óssea necessária, sendo necessário aguardar mais tempo para intervir. Desta forma,<br />
não podemos justificar o uso de um biomaterial pela sua imagem radiográfica.<br />
Tadic & Epple. (2004) avaliaram as características físico-químicas de 14 biomateriais,<br />
dentre eles o ChronOs ® e o Cerasorb ® (avaliados neste estudo), e concluíram através do<br />
difratograma que estes biomateriais apresentam alta cristalinidade, pois seus picos são marcantes<br />
e estreitos, o que corrobora com os nossos resultados.<br />
Por isso, é de extrema importância o conhecimento, pelos profissionais, das propriedades<br />
físico-químicas dos biomateriais (composição química, cristalinidade e área de superfície) para<br />
indicar a sua utilização. Desta forma, à escolha do biomaterial deve ser criteriosa, e baseada na<br />
aplicação clínica proposta: o tipo de morfologia, a extensão do defeito e o tipo de reparo<br />
desejado.<br />
60
7- CONCLUSÃO<br />
Após a análise das características físico-químicas de onze biomateriais, pode-se concluir que:<br />
1- Os biomateriais apresentaram diferenças na composição química, sendo dois a base de ß-<br />
TCP e nove de HA.<br />
2- Os biomateriais apresentaram diferenças na granulometria e na morfologia das partículas.<br />
3- Os biomateriais apresentaram diferenças nos valores da pesagem.<br />
4- Os biomateriais apresentaram diferentes áreas de superfície (variando de 0,0081 –<br />
48,6465 m²/g) e diferentes tamanhos de poros.<br />
5- As amostras apresentaram diferentes cristalinidades.<br />
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