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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Felipe Anderson Sousa Nunes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2019
Orientador
Banca examinadora
Souza, Sergio Luis Scombatti de (Presidente)
Beloti, Márcio Mateus
Oliveira, Guilherme José Pimentel Lopes de
Schwartz Filho, Humberto Osvaldo
Título em português
Avaliação de uma nova superfície de implante recoberta por hidroxiapatita em escala nanométrica. Estudo in vivo em ratos expostos à fumaça do cigarro, como um modelo ósseo deficiente
Palavras-chave em português
Expressão gênica
Histomorfometria
Microtomografia
Nanohidroxiapatita
Reparo ósseo
Superfície de implante
Resumo em português
Substituir um dente em falta com implantes endósseos tem sido reconhecida como uma opção de tratamento bem sucedida a longo prazo. Todavia, alguns fatores podem contribuir para uma cicatrização deficiente e maior risco de perda dos implantes, dentre os quais está o hábito de fumar. Modificações relacionadas ao desenho do corpo do implante e as características topográficas e químicas da superfície tem sido desenvolvidas para se obter melhor performance e menor tempo de ósseointegração, em especial para situações desafiadoras, como o tratamento de pacientes fumantes. O objetivo desta pesquisa foi realizar um estudo in vivo, em ratos expostos à fumaça do cigarro, para avaliar uma nova superfície de implante modificada pela adição de nano-hidroxiapatita, por meio de análises histomorfométrica, microtomográfica e da avaliação da expressão gênica. Para sua realização, 36 ratos foram submetidos à inalação da fumaça de 10 cigarros, 3 vezes ao dia, durante 60 dias. No trigésimo dia do experimento foram instalados implantes com 2,7 mm de comprimento e 1,4 mm de diâmetro e diferentes tipos de superfície (lisa, duplo ataque ácido e cobertas com nano-hidroxiapatita), em ambas as tíbias, após a realização de um retalho de aproximadamente 1,5 cm e utilização de broca piloto. Durante todo o período em que permaneceram com os implantes os animais continuaram inalando fumaça de cigarro. Os ratos foram sacrificados 7 e 30 dias após a instalação dos implantes. As tíbias foram então removidas: as tíbias direitas foram selecionadas para a execução da microtomografia e análise histomorfométrica, enquanto que as tíbias esquerdas foram utilizadas para análise de expressão gênica. Durante o procedimento cirúrgico para instalação dos implantes ou remoção das tíbias, foi coletado 1 ml de sangue via punção venosa cardíaca, o qual foi utilizado para quantificação dos níveis plasmáticos de cotinina por meio de teste ELISA. Para a avaliação de parâmetros ósseos foram feitas análises tridimensionais, após cortes microtomográficos seriados, analisando: Contato tridimensional osso-implante (IS/TS), Densidade óssea tridimensional (BV/TV), Porcentagem de porosidade total (Po.To) e Separação trabecular (Tb.Sp). Na análise histomorfométrica, em cortes não calcificados, avaliou-se o contato osso-implante (BIC) e a densidade óssea da área entre as rocas do implante (BAFO). Quantificou-se ainda, por Real-Time PCR, a expressão gênica de: Fosfatase alcalina (ALP), Osteopontina (OPN), Receptor ativador do fator nuclear kappa ligante (RANKL), Osteoprotegerina (OPG), Osteocalcina (OC) e Fator de transcrição runt releated (RUNX2). Os resultados obtidos demonstraram maior quantidade de cotinina plasmática à medida que aumentou o período de exposição à fumaça do cigarro. A superfície NANO apresentou resultados numéricos superiores em relação às superfícies DAA e LISA, nas análises microtomográficas (IS/TS: LISA 29,87 ± 6,87, DAA 36,29 ± 6,87, NANO 43,39 ± 6,87; BV/TV: LISA 26,95 ± 6,95, DAA 34,01 ± 6,95, NANO 35,11 ± 6,95) e histomorfométricas (BIC, resultados em função da superfície: LISA 42,35 ± 6,98, DAA 45,24 ± 6,98, NANO 49,10 ± 6,98; BAFO: LISA 50,45 ± 7,01, DAA 46,30 ± 6,98, NANO 53,73 ± 6,98), entretanto sem diferenças estatisticamente significantes entre os grupos. Na análise dos parâmetros relacionados à expressão gênica a superfície NANO mostrou-se superior em relação à DAA e LISA, com diferenças estatisticamente significantes, em especial no período de 30 dias (ALP, resultados em função da superfície: LISA 0,63 ± 0,04, DAA 0,82 ± 0,04, NANO 1,06 ± 0,04; OPN: LISA 0,61 ± 0,04, DAA 0,87 ± 0,04, NANO 1,70 ± 0,04; RANKL/OPG: LISA: 0,58 ± 0,04 DAA: 0,43 ± 0,04 NANO 0,25 ± 0,04; OC: LISA 0,98 ± 0,13, DAA 1,32 ± 0,13, NANO 1,86 ± 0,13; RUNX2: LISA 0,70 ± 0,03, DAA 0,77 ± 0,03, NANO 1,28 ± 0,03). Concluiu-se que houve superioridade da superfície NANO em relação às superfícies DAA e LISA, em ratos submetidos à inalação da fumaça de cigarro, e um atraso no reparo ósseo nos animais expostos à fumaça do cigarro, que não foi totalmente compensado por nenhuma superfície até o período de tempo avaliado
Título em inglês
Evaluation of a new implant surface covered by hydroxyapatite at nanoscale. In vivo study in rats exposed to cigarette smoke as a poor bone model
Palavras-chave em inglês
Bone healing
Gene expression
Histomorphometry
Implant surface
Microtomography
Nanohydroxyapatite
Resumo em inglês
Replacing a missing tooth with endosteal implants has been recognized as a successful long term treatment option. However, some factors may contibute to poor healing and increased risk of impant loss, including smoking. Modifications in the design of the implant and in the topographic and chemical characteristics of the surface have been developed to obtain better performance and shorter osseointegration time, especially for challenging clinical situations, such as the treatment of smoking patients. The aim of this research was to evaluate a new implant surface modified by the addition of nanohydroxyapatite, in an in vivo study in rats exposed to cigarette smoke, by means of histomorphometric, microtomographic and gene expression analysis. For that, 36 rats were submitted to the inhalation of the smoke of 10 cigarettes, 3 times by day, during 60 days. On the thirtieth day of the experiment, implants with 2.7mm in length and 1.4mm in diameter and different surface types (Smooth- SMO Group, double acid etched DAE Group, and covered with nanohydroxyapatite NANO Group) were installed in both tibia, after a flap of approximately 1.5 cm and use of pilot drill. The animals continued to inhale cigarette smoke throughout the time they stayed with the implants. The rats were sacrificed 7 and 30 days after implant installation (18 animals in each period, 6 from each group). The tibiae were then removed: right tibiae were selected for microtomography and histomorphometric analysis, while left tibias were used for gene expression analysis. During the surgical procedure to implant placement or tibia removal, 1 ml of blood was collected via heart venipuncture, and was used for cotinine plasma levels quantification by ELISA. Three-dimensional microtomographic analyzes evaluated Three-dimensional bone-implant contact (IS/TS), Three-dimensional bone density (BV/TV), Percentage of total porosity (Po.To) and Trabecular separation (Tb.Sp). Histomorphometric analysis evaluated the bone-implant contact (BIC) and the bone area fraction occupancy (BAFO) in the area between implant threads. Gene expression of Alkaline phosphatase (ALP), Osteopontin (OPN), Activator Receptor of nuclear kappa binding factor (RANKL), Osteoprotegerin (OPG), Osteocalcin (OC) and Factor transcript runt releated (RUNX2) was also quantified by Real-Time PCR. The results showed that plasma cotinine concentration increased as the period of exposure to cigarette smoke increased. NANO surface presented higher numerical results than the DAE and SMO groups for microtomographic (IS/TS: SMO 29.87 ± 6.87, DAE 36.29 ± 6.87, NANO 43.39 ± 6.87; BV/TV: SMO 26.95 ± 6.95, DAE 34.01 ± 6.95, NANO 35.11 ± 6.95) and histomorphometric (BIC: SMO 42.35 ± 6.98 , DAE 45.24 ± 6.98, NANO 49.10 ± 6.98; BAFO: SMO 50.45 ± 7.01, DAE 46.30 ± 6.98, NANO 53.73 ± 6.98) analyzes, meanwhile without statistically significant differences between the groups. Gene expression evaluation showed that the NANO surface was superior in relation to DAE and SMO, with statistically significant differences, especially in the period of 30 days (ALP: SMO 0.63 ± 0, 04, DAE 0.82 ± 0.04, NANO 1.06 ± 0.04, OPN: SMO 0.61 ± 0.04, DAE 0.87 ± 0.04, NANO 1.70 ± 0.04, RANKL/OPG: SMO: 0.58 ± 0.04 DAE: 0.43 ± 0.04 NANO 0.25 ± 0.04 OC: SMO 0.98 ± 0.13, DAE 1.32 ± 0.13, NANO 1.86 ± 0.13, RUNX2: SMO 0.70 ± 0.03, DAE 0.77 ± 0.03, NANO 1.28 ± 0.03). It was concluded that NANO surface presented superior results in relation to the DAE and SMO surfaces in rats subjected to inhalation of cigarette smoke, and that the animals exhibited a delay in bone healing in the animals, which was not fully compensated by any surface until the period of time evaluated
 
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Data de Publicação
2019-10-17
 
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