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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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