Compósito de hidroxiapatita, fibroína da seda e ácido hialurônico em defeitos ósseos experimentais na ulna de coelhos

Abstract

As lesões ou perdas de tecido ósseo são condições que afetam diretamente a qualidade de vida dos seres humanos e animais. Os processos de reparação podem não ocorrer de maneira eficiente quando existirem condições clínicas desfavoráveis. Alguns compósitos, polímeros e proteínas são utilizados na formação de matrizes por promover maior eficiência nesse processo reparador. Entretanto, os biomateriais utilizados hoje no tratamento dessas afecções ainda apresentam algumas propriedades que devem ser adequadas ao uso do mesmo. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o potencial reparador do compósito constituído de hidroxiapatita (HAP) e fibroína da seda (FS) na presença de ácido hialurônico (AH) em diferentes concentrações, utilizado para o tratamento de defeitos ósseos experimentais realizados na ulna de coelhos. Primeiramente, foram realizadas análises de difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com o objetivo de caracterizar a topografia de superfície, porosidade e grau de cristalinidade de cada compósito. Posteriormente, foram realizados testesin vivode biocompatibilidade e biodegradabilidade do compósito. Para tal, foram utilizados três coelhos que receberam, cada um, quatro implantes no subcutâneo de um mesmo compósito. O coelho numero 1 recebeu quatro implantes referentes ao compósito 1 (HAP+FS). O coelho numero 2 recebeu quatro implantes referentes ao compósito 2 (HAP+FS+1%AH). E por fim, o coelho número 3 recebeu quatro implantes referentes ao compósito 3 (HAP+FS+3%AH). Uma amostra de cada animal foi coletada em cada um dos dias 15, 30, 60 e 90 dias, após a cirurgia e processadas para avaliação histológica.Por fim, avaliou-se também a capacidade de osteocondução e osseointegração através da implantação dos compósitos 1, 2 e 3 em um defeito previamente criado no olecrano dos animais. As cirurgias de implantação no olecranoforam realizadas após divisão dos grupos experimentais, contendo 10 animais cada, em grupo tratado e controle, sendo o grupo controle não recebendo nenhum tipo de tratamento.As avaliações clínicas foram realizadas durante os sete dias e depois aos 30 dias de pós-operatório. Radiografias dos membros operados foram realizadas no pós-operatório imediato, após sete e 30 dias de tratamento.Atomografia microcomputadorizada e as análises histológicasforam realizadas coletando-se as amostras aos sete e 30 dias de implantação do compósito no tecido ósseoe a microscopia eletrônica de varredura somente após 30 dias de implantação. Os resultados das análises de difração de raios-X revelaram três compósitos de alta cristalinidade, e as imagens de microscopia eletrônica de varredura demonstraram que o compósito HAP+FS+3%AH possuía uma topografia mais complexa e porosa, em relação aos outros dois compósitos HAP+FS e HAP+FS+1% AH, demonstrando ser uma superfície ideal para a adesão e proliferação celular. Ao teste de biocompatibilidade, os três compósitos apresentaram integração com o tecido, com proliferação tecidual, fragmentação do compósito e, ao final da avaliação, observou-se a formação de um tecido fibroso organizado ao redor do biomaterial. As avaliações clínicas demonstraram um compósito biocompatível e tolerado pelos animais, e as radiografias dos grupos tratados demonstraram diminuição da radiopacidade óssea, tornando-se semelhante ao osso adjacente aos 30 dias de pós-operatório. A tomografia microcomputadorizada demonstrou, através de imagens tridimensionais, uma perda maior na regularidade da borda do defeito no grupo tratado com HAP+FS+3%AH em comparação com os outros grupos, sugestivo de crescimento de tecido ósseo e demonstrando ser o melhor compósito para o tratamento do ponto de vista dessa análise. A histopatologia e a microscopia eletrônica de varredura revelaram uma interação compósito e tecido, com a formação de tecido ósseo ao redor do implante e a análise histomorfométrica revelou quantidade maior de trabéculas ósseas jovens no grupo tratado com HAP+FS+3%HA, demonstrando ser o melhor tratamento utilizado neste estudo para os defeitos criados nos olecranos de coelhos.

The lesions or bone loss are conditions that directly affect the quality of life of humans and animals. The repair process may not occur efficiently when there are unfavorable conditions. Some composites, polymers, and proteins are used to form matrices to promote higher efficiency in this repairing process. However, the biomaterials used today in the treatment of these diseases still have some properties so that these biomaterials could suitable for use. The objective of this work was to evaluate the reparative potential of the composite consisting of hydroxyapatite (HAP) and fibroin silk (FS) in the presence of hyaluronic acid (HA) in different concentrations used for the treatment of experimental bone defects made in the rabbits ulna. First, diffraction of X-rays and scanning electron microscopy analyzes were performed in order to characterize the surface topography, porosity and degree of crystallinity of each composite. Later, in vivo biocompatibility and biodegradability of the composite tests were performed. To this end, three rabbits were used who received each four implants into the subcutaneous tissue of the same composite. The number one rabbit received four implants for the composite 1 (HAP + FS). The number 2 rabbit received four implants for the composite 2 (HAP + FS + 1% AH). Finally, the rabbit number 3 received four implants for the composite 3 (HAP + FS + 3% AH). A sample of each animal was collected in each of days 15, 30, 60 and 90 days after surgery and processed for histological evaluation. Finally, we assessed whether her ability to osteoconductive and osseointegration through the deployment of composite 1, 2 and 3 in a defect previously created in the olecranon animals. The implementation of the olecranon surgeries were performed after division of experimental groups of 10 animals each, in treated and control group, and the control group not receiving any kind of treatment. Clinical evaluations were performed 7 days and then at 30 days postoperatively. X-rays of operated limbs were performed in the immediate postoperative period, after 7 and 30 days of treatment. The microcomputadorizada tomography and histological analyzes were performed by collecting samples at seven and 30 days of composite implantation into bone tissue and scanning electron microscopy only after 30 days of implantation. The results of the analysis of diffraction X-rays revealed three composite of high crystallinity, and scanning electron microscopy pictures show that the composite HAP + FS + 3% HA had a more complex porous topography another two composites HAP + FS e HAP+FS+ 1% AH, proving to be an ideal surface for cell adhesion and proliferation. When biocompatibility test, the three composites showed integration with the tissue with tissue proliferation, composite fragmentation and at the end of the evaluation was observed the formation of an organized fibrous tissue around the biomaterial. Clinical evaluations demonstrated a biocompatible composite tolerated by the animals, and radiographs of the treated groups showed decreased bone radiopacity, making it similar to the adjacent bone at 30 days postoperatively. The microcomputadorizada tomography demonstrated by means of three-dimensional images, a greater loss in the defect edge regulariy in the group treated with HAP + FS + 3% HA in comparison with other groups, suggestive of bone growth and demonstrated to be the best composite to treating point of view this analysis. Histopathology and scanning electron microscopy revealed a compositeand tissue interaction with the formation of bone tissue around the implant and histomorphometric analysis revealed a greater number of young trabecular bone in the group treated with PAH + FS + 3% HA, proving to be the best treatment used in this study for defects created in rabbits ulna.