REAÇÕES TECIDUAIS À CERÂMICA BETA-TRICÁLCIO FOSFATO CERASORB M DENTAL EM DEFEITOS ÓSSEOS COBERTOS COM MEMBRANA DE COLÁGENO EM RATOS

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1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Programa de Pós-graduação em Odontologia REAÇÕES TECIDUAIS À CERÂMICA BETA-TRICÁLCIO FOSFATO CERASORB M DENTAL EM DEFEITOS ÓSSEOS COBERTOS COM MEMBRANA DE COLÁGENO EM RATOS LEONARDO AVELLAR LANZA Belo Horizonte 2011

2 9 Leonardo Avellar Lanza REAÇÕES TECIDUAIS À CERÂMICA BETA-TRICÁLCIO FOSFATO CERASORB M DENTAL EM DEFEITOS ÓSSEOS COBERTOS COM MEMBRANA DE COLÁGENO EM RATOS Dissertação apresentada ao Programa de Pósgraduação em Odontologia da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Odontologia, área de concentração em Implantodontia. Orientador: Prof. Dr. Paulo Eduardo Alencar de Souza Co-orientador: Prof. Dr. Élton Gonçalves Zenóbio Belo Horizonte 2011

3 FICHA CATALOGRÁFICA Elaborada pela Biblioteca da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais L297r Lanza, Leonardo Avellar Reações teciduais à cerâmica beta-tricálcio fosfato cerasorb m dental em defeitos ósseos cobertos com membrana de colágeno em ratos / Leonardo Avellar Lanza. Belo Horizonte, f. : il. Orientador: Paulo Eduardo Alencar de Souza Co-orientador: Élton Gonçalves Zenóbio Dissertação (Mestrado) Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. 1. Regeneração óssea. 2. Fosfato. 3. Colágeno. I. Souza, Paulo Eduardo Alencar de. II. Zenóbio, Elton Gonçalves. III. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. VI. Título. CDU:

4 FOLHA DE APROVAÇÃO

5 DEDICATÓRIA Dedico este trabalho Aos meus pais, pelo amor, carinho e pelo incentivo que nunca me faltaram. Às minhas irmãs Cau e Dani, pela compreensão e carinho. Aos meus sobrinhos Tiago, Pedro e Gabriel, por alegrarem a minha vida. À Dani, pelo amor, companheirismo e compreensão, por ter estado ao meu lado durante toda essa jornada, amparando-me sempre nos momentos mais turbulentos. Soube ser paciente na minha ausência e fundamental nesta conquista. Ao Luca, pelo amor incondicional, pela alegria, por ser hoje a razão de tudo o que faço.

6 9 AGRADECIMENTOS À Deus, por iluminar sempre o meu caminho, orientando-me em todos os momentos. Ao Paulo Eduardo, meu orientador, pela dedicação e empenho, por ter se entregado de corpo e alma nesse projeto, por ter realmente vestido a camisa, não medindo esforços para a conclusão desse nosso trabalho, mesmo em um momento importante de sua vida, o meu muito obrigado. Aos professores do curso, pelos ensinamentos prestados. Às funcionárias do laboratório de patologia, Reni e Andréa, pelo trabalho e disponibilidade em me ajudar. Aos meus colegas de turma, pelos anos de convivência, fazendo com que nos tornássemos uma família, dividindo as alegrias e tristezas. Que continuemos sempre fortes, nos atualizando-nos continuamente nos nossos grupos de estudo. Aos alunos da iniciação científica Polyana, Guilherme, Cláudio e Marco, pela dedicação e empenho neste trabalho. Aos meus eternos gurus, meus professores vitalícios, Lincoln e Marcos Lanza, por tudo o que fizeram e fazem por mim, que vibram com minhas vitórias e me amparam em meus desalentos. Sou eternamente grato a vocês.

7 10 RESUMO As cerâmicas beta-tricálcio fosfato (β-tcp) têm sido amplamente utilizadas como materiais para enxertia óssea. Nos últimos anos, foram desenvolvidas cerâmicas β- TCP cujas partículas apresentam poros de tamanhos variados e interconectados, o que, segundo estudos, possibilita melhor invasão por células e vasos sanguíneos contribuindo para a aceleração da neoformação óssea concomitante à degradação das partículas. Cerasorb M DENTAL é uma cerâmica β-tcp, disponível em grânulos irregulares com poros interconectados e alto nível de aspereza, que tem sido amplamente utilizada em Odontologia. Entretanto, são escassos os estudos na literatura inglesa sobre seu comportamento em sítios ósseos de enxertia. O objetivo desse trabalho foi realizar revisão de literatura sobre cerâmicas β-tcp e avaliar histologicamente os efeitos do Cerasorb M DENTAL no processo de reparo de defeitos ósseos em ratos. Para isso, foram criados dois defeitos ósseos no fêmur de 30 ratos Wistar. Em 15 animais, os defeitos foram preenchidos com coágulo sanguíneo e nos outros 15 com o β-tcp. Em cada animal, um dos defeitos foi coberto com membrana de colágeno (OsseoGuard Biomet 3i). Os animais foram sacrificados após 15, 30 ou 60 dias e a análise histológica revelou maior formação óssea no grupo teste quando comparado ao controle, após 60 dias, formação óssea ao redor das partículas do biomaterial e no interior dos poros interconectados e ausência de células gigantes multinucleadas ao redor das partículas envoltas por tecido ósseo. A membrana de colágeno manteve-se íntegra durante todo o tempo experimental e inibiu a formação de tecido conjuntivo fibroso ao redor das partículas de β-tcp, as quais ainda podiam ser observadas após 60 dias. Nossos resultados mostram que Cerasorb M DENTAL suporta a neoformação óssea no interior dos poros e ao redor de suas partículas, estimula formação de matriz óssea em área de tecido não mineralizado e sua degradação parece ocorrer por dissolução química e não através de reabsorção por células osteoclásticas. Palavras chave: Reparo ósseo. Beta-tricálcio fosfato. Membrana de colágeno. Estudo histológico.

8 11 ABSTRACT The ceramic beta-tricalcium phosphate (β-tcp) has been widely used as materials for bone grafting. In recent years, ceramics have been developed whose β-tcp particles have pores of various sizes and interconnected, which, according to studies, allows improved cell invasion by blood vessels and contributing to the acceleration of bone formation concomitant degradation of the particles. Cerasorb M DENTAL is a β-tcp ceramic, available in irregular granules with interconnected pores and high roughness, which has been widely used in dentistry. However, there are few studies in English literature about their behavior at sites of bone grafting. The aim of this study was to review literature on β-tcp ceramics and histologically evaluate the effects of Cerasorb M DENTAL the repair process of bone defects in rats. For this, two bone defects were created in the femur of 30 rats. In 15 animals the defects were filled with blood clot and the other 15 with β-tcp. In each animal, one defect was covered with collagen membrane (OsseoGuard Biomet 3i). The animals were sacrificed after 15, 30 or 60 days and histological analysis revealed a greater area of bone formation in the test group compared with the control after 60 days, bone formation around the biomaterial particles and within the interconnected pores and absence of cells multinucleated giant around the particles surrounded by bone tissue. The collagen membrane remained intact throughout the experimental period and inhibited the formation of fibrous connective tissue around the β-tcp particles, which were still observed after 60 days. Our results show that Cerasorb M DENTAL supports bone formation within the pores and around the particles, stimulates formation of bone matrix in non-mineralized tissue area and its degradation appears to occur by chemical dissolution and not through resorption by osteoclastic cell. Key words: Bone regeneration. Beta-tricalcium phosphate. Collagen membrane. Histological study.

9 LISTA DE ARTIGOS Esta dissertação gerou as seguintes propostas de artigos: Artigo 1: Cerâmicas beta-tricálcio fosfato na Odontologia: revisão de literatura. Artigo 2: Reações teciduais ao beta-tricálcio fosfato Cerasorb M DENTAL em defeitos ósseos em fêmur de ratos.

10 8 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO...9 ARTIGO ARTIGO REFERÊNCIAS...59

11 9 1 INTRODUÇÃO Periodontite avançada, infecção endodôntica, traumas causados por acidentes, defeitos congênitos, reabsorção pós-exodontia, bem como a combinação de todos esses fatores podem causar o comprometimento do rebordo alveolar (ALVIN et al. 2004). Após exodontia, ocorre formação de coágulo sanguíneo no alvéolo dentário, inflamação e estímulo para posterior formação óssea. Entretanto, o processo de reparo não permite a restituição integral do volume inicial do osso alveolar. Além disso, uma reabsorção fisiológica inevitavelmente conduz a uma maior diminuição da altura e espessura ósseas. Essa perda óssea é mais pronunciada na região vestibular do que nas regiões palatina e lingual (JOHNSON, 1969; SCHROPP et al., 2003). Por este motivo, diferentes técnicas têm sido empregadas com o intuito de preservar ou melhorar a dimensão e o contorno do rebordo pós-exodontia, incluindose o uso de implantes, de materiais de enxerto ou membranas (DOUGLASS et al. 2005; IRINAKIS et al. 2007; ARAÚJO et al. 2008). Os enxertos ósseos se dividem em quatro categorias principais: autógenos, alógenos, xenógenos e aloplásticos, sendo que o osso autógeno é considerado o padrão ouro na regeneração óssea, devido ao seu potencial osteogênico de osteoindução e osteocondução. No entanto, o procedimento de coleta requer um segundo sítio cirúrgico, onde complicações são relatadas e a quantidade de osso colhida é limitada. Além disso, os enxertos de osso autógeno são altamente reabsorvidos e frequentemente degradados antes do reparo ósseo estar completo (BURCHARDT et al., 1987; HELM et al., 2001; RAJAN et al., 2006; ZARATE- KALFOPULOS et al., 2006; FELLAH et al., 2008). Já os xenoenxertos, em especial o osso bovino, também conhecido como osso mineral natural, são amplamente utilizados, consistindo de um arcabouço ósseo inerte de estrutura tridimensional semelhante à matriz óssea mineralizada (SCHWARZ et al., 2007). Na tentativa de se encontrar um substituto ósseo ideal, diversos materiais aloplásticos têm sido pesquisados. Estes devem apresentar as seguintes propriedades físico-químicas: biocompatibilidade, reabsorbilidade, degradação

12 10 controlada e substituição simultânea por novo osso formado, osteocondução e integridade mecânica, a fim de suportar a cicatrização após os procedimentos de regeneração óssea guiada (SCHWARZ et al., 2007). As cerâmicas de fosfato de cálcio são reconhecidamente biocompatíveis e possuem propriedades bioativas. Apresentam constituição química inorgânica semelhante à do osso natural, o que as torna substitutos ósseos promissores nos campos ortopédico e maxilofacial (FELLAH et al., 2007). Existem várias marcas comerciais e as diferenças entre elas são devidas a algumas propriedades, tais como a proporção cálcio/fosfato, cristalinidade, temperatura de sinterização e outras características físicas. A hidroxiapatita (HA) [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] e o beta-tricálcio fosfato (β-tcp) [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] são cerâmicas fosfato de cálcio largamente utilizadas. Estes biomateriais são atóxicos e apresentam ótima atividade osteocondutiva. Eles se diferem não apenas na composição, mas também na taxa de degradação de suas partículas. As cerâmicas β-tcp são constituídas praticamente de cálcio e fosfato e suas partículas são mais rapidamente reabsorvidas que as de hidroxiapatita, as quais podem permanecer por vários anos em meio ao osso neoformado (MANJUBALA et al., 2002; DACULSI et al., 2003). Diferentes estudos têm mostrado que a utilização de cerâmicas β-tcp em fase pura possibilita a preservação das dimensões dos alvéolos pós-exodontias, através da dissolução gradativa e completa de suas partículas com concomitante substituição por tecido ósseo neoformado (TRISI et al., 2003; ARTZI et al., 2004). O Cerasorb é uma cerâmica β-tcp que consiste unicamente de cálcio e fosfato na proporção de 1:5 e tem sido amplamente utilizado como material de enxerto em diversos sítios anatômicos. O Cerasorb M DENTAL é um produto relativamente novo no mercado e tem como características: a multiporosidade aberta e interconectada com micro, meso e macroporos (5 µm a 500 µm); porosidade total de 65%; estrutura granular poligonal e reabsorção completa simultânea à nova formação óssea (CURASAN, 2007). Segundo informações do fabricante, os grânulos do material apresentam elevada aspereza o que contribui de forma significativa para a invasão por células osteoblásticas e fluidos teciduais, acelerando o processo de ossificação (CURASAN, 2007). Na literatura são escassos os trabalhos avaliando as reações teciduais bem como o potencial osteocondutivo do Cerasorb M DENTAL. O estudo da cinética de

13 11 degradação deste biomaterial e da qualidade, quantidade e integração dos tecidos formados em torno de suas partículas são importantes para a avaliação do efeito das novas alterações nas estruturas das partículas de β-tcp nos processos de neoformação tecidual em defeitos ósseos.

14 12 ARTIGO 1 Cerâmicas beta-tricálcio fosfato na Odontologia: revisão de literatura. Leonardo Avellar Lanza Élton Gonçalves Zenóbio Paulo Eduardo Alencar de Souza Programa de Pós-graduação em Odontologia, Departamento de Odontologia da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. RESUMO Fatores como exodontias, doença periodontal, traumatismos, podem levar a uma reabsorção do osso alveolar. Diversas técnicas, descritas na literatura, tem sido empregadas com o objetivo de minimizar o processo de reabsorção do osso alveolar pós-exodontia. Alguns estudos comprovam a eficácia do preenchimento do alvéolo pós-exodontia com materiais aloplásticos, preservando as dimensões do rebordo. Estes biomateriais devem apresentar as seguintes propriedades físico-químicas: biocompatibilidade, reabsorbilidade, degradação controlada e substituição simultânea por novo osso formado, osteocondução e integridade mecânica a fim de suportar a cicatrização após os procedimentos de regeneração óssea guiada. As cerâmicas beta-tricálcio fosfato (β-tcp) têm sido amplamente utilizadas para preenchimento de defeitos ósseos com resultados clínicos satisfatórios. Diferenças na composição química e estrutura das partículas das cerâmicas de fosfato de cálcio podem influenciar as respostas teciduais, a velocidade e a quantidade de neoformação óssea. O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão de literatura abordando estudos histológicos e clínicos, em modelos animais e em humanos, sobre as reações teciduais e comportamento de diferentes cerâmicas β-tcp, utilizadas como preenchimento para reparo ósseo. Palavras chave: Biomaterial. β-tricálcio fosfato. Reparo ósseo.

15 13 ABSTRACT Factors such as extractions, periodontal disease, trauma, may lead to alveolar bone resorption. Various techniques, described in the literature, have been employed in order to minimize the absorption of alveolar bone after tooth extraction. Some studies show the effectiveness of filling the alveolus after extraction with alloplastic material, preserving the dimensions of the ridge. These biomaterials must have the following physicochemical properties: biocompatibility, degradability, degradation controlled and simultaneous replacement by newly formed bone, osteoconductive and mechanical integrity to support healing after guided bone regeneration procedures. The ceramic beta-tricalcium phosphate (β-tcp) has been widely used to fill bone defects with satisfactory clinical results. Differences in chemical composition and structure of its particles can influence tissue responses and the speed and amount of new bone formation. The aim of this study was review clinical and histological studies in animal models and humans, on the tissue reactions and behavior of different β- TCP ceramics, used as filling for bone repair. Key words: Biomaterial. β-tricalcium phosphate. Bone remodeling.

16 14 INTRODUÇÃO A principal alteração que ocorre para a redução do rebordo residual é a perda óssea. Segundo Atwood (1971), estudos cefalométricos têm mostrado a perda óssea em volume que ocorre pela face vestibular, palatina e na crista do rebordo. Esse rebordo vai reduzindo em altura, eventualmente desaparecendo, devido à perda óssea vertical, chegando até a formar uma depressão. As reações teciduais que ocorrem no interior do alvéolo após a exodontia, resultando no seu preenchimento por tecido ósseo neoformado capaz de resistir à pressões mastigatórias, constituem o processo de reparo (CARVALHO et al., 1998; LEONEL et al., 2003). Os biomateriais utilizados para preenchimento de alvéolos dentários apresentam propriedade de osteocondução, ou seja, funcionam como substrato para a implantação de osteoblastos e deposição de matriz óssea, permitindo a formação de trabéculas ósseas em meio às partículas do material (BALLA et al., 1991). O processo de neoformação óssea se inicia na periferia da área de enxerto, através da diferenciação de células mesenquimais indiferenciadas em osteoblastos e sua migração em direção ao biomaterial. As partículas dos biomateriais podem ser dissolvidas pela ação de macrófagos através de fagocitose e redução do ph nos fagolisossomos. Os íons cálcio e fosfato liberados do biomaterial estimulam a nucleação secundária de hidroxiapatita favorecendo a mineralização da matriz óssea (ORLI et al., 1989). Assim, o tecido ósseo é formado e sofre processo de remodelação com participação de osteoblastos e osteoclastos. A neoformação óssea pode ocorrer através dos mecanismos de osteogênese, osteoindução ou osteocondução. A osteocondução é caracterizada pelo crescimento ósseo por meio de aposição de osso circunjacente, porém é necessária a presença de células ósseas ou mesenquimais diferenciadas locais (OKAMOTO e TRENTO, 2002). Dentre os materiais osteocondutores, pode-se destacar os materiais aloplásticos e os xenógenos. A osteoindução é o processo pelo qual células indiferenciadas são induzidas à transformação em osteoblastos, responsáveis pela neoformação óssea, sob a influência de um ou mais agentes indutores. Os materiais osteoindutores mais comuns são os enxertos autógenos. A osteogênese refere-se ao crescimento ósseo derivado das células viáveis, transferidas dentro do enxerto. O

17 15 osso autógeno é o único material osteogênico e o melhor material para enxerto (OKAMOTO e TRENTO, 2002). Para que estes mecanismos ocorram, se faz necessário o uso de materiais de preenchimento, para auxiliar a união das corticais ósseas vestibular e palatina e para estimular a regeneração ou reparo. Dentre os materiais usados no preenchimento de defeitos ósseos destacam-se enxertos ósseos autógenos, alógenos, xenógenos e aloplásticos (LEONEL et al., 2003). Esses últimos são materiais sintéticos desenvolvidos para uso biomédico e têm como função a substituição de tecidos vivos perdidos ou danificados (LEONEL et al., 2003). Esses materiais precisam possuir características químicas, físicas e biológicas compatíveis com os tecidos do receptor (LEONEL et al., 2003). Atualmente, há uma grande busca pelo desenvolvimento de novos biomateriais. COMPORTAMENTO DAS CERÂMICAS β-tcp E REAÇÕES TECIDUAIS EM SÍTIOS DE IMPLANTAÇÃO As cerâmicas de fosfato de cálcio são reconhecidamente biocompatíveis, com propriedades bioativas e constituição química inorgânica semelhante à do osso natural (FELLAH et al., 2007). As diferenças entre as várias marcas comerciais se devem a proporção cálcio/fosfato, cristalinidade, temperatura de sinterização e outras características físicas, o que pode influenciar os resultados biológicos (LEGEROS et al., 2003). A hidroxiapatita (HA) [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] e o beta-tricálcio fosfato (β-tcp) [Ca 3 (PO 4 )] são cerâmicas fosfato de cálcio largamente utilizadas com ótima atividade osteocondutiva (MANJUBALA et al., 2002; DACULSI et al., 2003). Além de apresentarem diferenças na composição química, a hidroxiapatita é pouco ou não reabsorvível, enquanto o β-tcp é mais prontamente reabsorvido (WANG et al., 2005). Outro tipo de TCP é o α-tcp, uma modificação cristalina da cerâmica β-tcp, com porosidade em torno de 40% e poros que não se comunicam (WILTFANG, 2002). As cerâmicas α-tcp, quando entram em contato com fluidos teciduais, se transformam em hidroxiapatita, não sofrendo por isso o processo completo de reabsorção (MERTEN, 2000). Diversos estudos têm avaliado clínica e histologicamente os efeitos da implantação de cerâmicas de fosfato de cálcio em diferentes sítios anatômicos. Embora a velocidade de neoformação óssea possa ser influenciada com a utilização

18 16 de biomateriais para preenchimento, clinicamente, vários trabalhos mostram que o uso destes ou de membranas oclusivas em alvéolos frescos têm resultado em menores perdas teciduais nos sentidos ápico-coronários e vestíbulo-linguais dos processos alveolares, quando comparados a controles onde não foram realizadas quaisquer das técnicas regenerativas (LEKOVIC et al., 1997; ARTZI et al., 2000; IASELLA et al., 2003; SERINO et al., 2003). Por outro lado, alguns autores não verificaram diferenças clínicas significativas quando comparados a alvéolos ou defeitos ósseos preenchidos com coágulo sanguíneo apenas (CAMARGO et al., 2000; TRISI et al., 2003; ZUBILLAGA et al., 2003). Além disso, exames histológicos de amostras de alvéolos frescos preenchidos com biomateriais mostraram, com freqüência, remanescentes residuais de cerâmica não degradados ou reabsorvidos, mesmo após longos períodos de implantação (NORTON et al., 2003; FROUM et al., 2004; THOMPSON et al., 2006; BECKER et al., 1996; ARTZI et al., 2000; FROUM et al., 2002; CARMAGNOLA et al., 2003). Em 2004, Kondo e colaboradores criaram defeitos ósseos na diáfise de fêmures de ratos e os preencheram com β-tcp de fase pura. Após quatro dias, análises histológicas mostraram presença de fibroblastos permeando partículas do biomaterial. Formação óssea circundando a área de enxerto foi observada após sete dias e neoformação óssea com angiogênese entre as partículas após 14 dias. A formação de osso medular foi visualizada após 28 dias e degradação das partículas com substituição por tecido ósseo foi evidente após 56 dias, sugerindo que β-tcp de alta pureza apresenta ótima capacidade osteocondutiva e que sua degradação ocorre concomitantemente à neoformação óssea. Wiltfang et al. (2002) realizaram um estudo, em que criaram defeitos ósseos na tíbia de mini pigs e preencheram os defeitos com α-tcp ou β-tcp. Logo em seguida, foram instalados implantes ITI (Straumann) e, após 46 semanas, os autores ainda observaram uma incompleta osseointegração com os implantes instalados, com uma taxa de contato osso-implante inferior a 25%. Embora o β-tcp tenha mostrado taxa de reabsorção mais rápida até a vigésima semana, após 86 semanas, 95-97% de α e β-tcp haviam sido reabsorvidos. Com base nesses resultados, os autores sugerem que o ideal é a inserção dos implantes em período mais tardio, cerca de cinco a seis meses após preenchimento com α ou β-tcp.

19 17 Luder e colaboradores (2006) investigaram, através de análise histológica e de raio-x microanalítico, réplicas de raízes feitas de β-tcp colocadas em alvéolos de porcos pós-exodontia. Os resultados mostraram que, após 60 semanas, os grânulos de β-tcp foram completamente removidos dos compartimentos extracelulares, embora remanescentes tenham sido encontrados no citoplasma de células gigantes multinucleadas. As réplicas das raízes de β-tcp foram biocompatíveis e bioabsorvíveis e o processo de neoformação óssea foi mais evidente nos sítios contendo partículas de β-tcp quando comparados a alvéolos preenchidos apenas por coágulo sanguíneo. O Cerasorb (Curasan, Kleinostheim, Alemanha) é uma cerâmica β-tcp que consiste unicamente de cálcio e fosfato na proporção de 1:5 e tem sido amplamente utilizada como material de enxerto em diversos sítios anatômicos em humanos. Diversos trabalhos têm avaliado os resultados clínicos da utilização do Cerasorb como material de enxerto em sítios ósseos. Trisi e colaboradores (2003) observaram bons resultados quanto à neoformação óssea com a utilização de cerâmica β-tcp (Cerasorb ). Sítios de implantação de β-tcp na região posterior de mandíbulas humanas mostraram, após seis meses, completa substituição das partículas do biomaterial por tecido ósseo com volume tecidual semelhante ao grupo controle preenchido por coágulo sanguíneo. Artiz e colaboradores (2004) realizaram preenchimento de defeitos ósseos criados em mandíbulas de cães com osso bovino inorgânico (Bio-Oss) e cerâmica porosa β-tcp (Cerasorb ). Análise histológica das amostras obtidas após 12 e 24 meses mostrou neoformação óssea evidente nos sítios preenchidos com ambos os materiais, embora as partículas de Bio-Oss tenham ocupado grande parte do volume tecidual. Por outro lado, apenas resíduos de Cerasorb foram observados após 12 meses e nenhum sinal de suas partículas após 24 meses, indicando completa reabsorção do biomaterial. Em outro estudo, em humanos, Szabó e colaboradores (2005) avaliaram o potencial da cerâmica β-tcp (Cerasorb ) como material de enxerto substituto ao osso autógeno. Enxertos em seios maxilares, bilateralmente, foram feitos em 20 pacientes. Cerasorb foi usado no lado experimental e osso autógeno no lado controle, randomizadamente. Em 10 dos 20 pacientes, a reconstrução da maxila incluiu enxerto do seio maxilar e enxerto onlay. Implantes foram colocados 6 meses

20 18 após os procedimentos. Histológica e histomorfometricamente, não houve diferenças significantes entre o lado experimental e o lado controle em termos de quantidade e velocidade de ossificação. Os autores sugerem que o Cerasorb é um material de enxerto satisfatório, apresentando características clínicas comparáveis às do osso autógeno. Zijderveld e colaboradores, em 2005, conduziram um estudo clínico e prospectivo em humanos para avaliar os resultados da utilização de β-tcp (Cerasorb ) e osso autógeno do mento, em cirurgias de elevação do seio maxilar. Após seis meses de cicatrização, implantes ITI foram colocados. No momento da cirurgia de implante, biópsias foram realizadas com uma broca trefina de 3,5 mm. As características clínicas no momento da implantação diferenciavam, especialmente em relação à aparência clínica e à resistência da broca, entre os grupos. Entretanto, o aumento na altura, examinado radiograficamente previamente aos implantes, foi suficiente em todos os casos. Resultados semelhantes foram obtidos por Suba e colaboradores (2006) que compararam os efeitos da cerâmica β-tcp (Cerasorb ) e de enxerto ósseo autógeno como materiais de preenchimento do seio maxilar. A membrana Schneiderian foi cirurgicamente elevada bilateralmente pela inserção dos biomateriais. Segundo os autores, Cerasorb provou ser um efetivo substituto ao osso autógeno, pois, após seis meses do preenchimento com o material cerâmico, o tecido ósseo da elevação do seio maxilar estava forte e adequado para a ancoragem de implantes, de forma semelhante aos seios preenchidos com osso autógeno. Zerbo e colaboradores (2005) avaliaram espécimes de biópsia de seios maxilares aumentados com β-tcp (Cerasorb ), seis meses após os procedimentos cirúrgicos. Análise histológica revelou formação óssea em meio ao Cerasorb e envolvimento de algumas partículas do biomaterial por tecido conjuntivo fibroso. Por meio de reações de imunohistoquímica, os autores identificaram numerosas células osteoblásticas em meio ao tecido conjuntivo fibroso permeando as partículas de Cerasorb, além de ocasionais células osteoclásticas mono e binucleadas, positivas para a enzima fosfatase ácida tartarato-resistente (TRAP), no tecido conjuntivo fibroso e na superfície das partículas de Cerasorb. As frequências de ambos os tipos celulares diminuíram apicalmente com o aumento da distância vertical da superfície óssea maxilar. Estes dados sugerem que as partículas de Cerasorb são capazes de

21 19 sustentar a invasão e diferenciação de numerosas células osteoprogenitoras e que a escassez de osteoclastos ao redor das partículas do biomaterial pode significar que a degradação do Cerasorb ocorra predominantemente por dissolução química. Ainda segundo os autores, a abundante presença de células osteoblásticas em meio ao tecido conjuntivo fibroso poderia levar à substituição gradativa, em longo prazo, desse tecido por tecido ósseo. Zijderveld et al. (2009) avaliaram radiograficamente, por um período de cinco anos, mudanças a longo prazo na altura dos enxertos após cirurgia de levantamento do assoalho do seio maxilar, utilizando dois diferentes materiais para enxertia: osso autógeno do mento e β-tcp (Cerasorb ). Embora uma redução da altura óssea tenha sido observada nos primeiros 18 meses em todos os pacientes, não foram observadas diferenças significativas nas medidas de altura óssea entre os dois grupos, em todos os tempos avaliados, sugerindo que o β-tcp apresenta capacidade de manutenção de volume ósseo semelhante ao osso autógeno. Com o objetivo de se obter um melhor arcabouço para o ganho de volume ósseo e consequentemente, um melhor desempenho do que a hidroxiapatita (HA) e o β-tcp isolados, foram desenvolvidas cerâmicas de fosfato de cálcio bifásico (BCP), que consistem de uma mistura de HA e β-tcp (LEGEROS et al. 2003; DACULSI et al. 2003; MANJUBALA et al., 2006). O conceito da BCP é baseado no ótimo equilíbrio entre a fase mais estável (HA) e a mais solúvel (β-tcp). Schwarz et al. (2007) avaliaram em um estudo em cães da raça beagle, a regeneração óssea guiada de um defeito tipo deiscência criado cirurgicamente em implantes instalados após um período de quatro meses de cicatrização pós-exodontia, usando cerâmica bifásica Boneceramic (hidroxiapatita + β-tcp) ou osso natural mineral (Bioss collagen) em combinação com uma membrana de colágeno. Após quatro e nove semanas de reparo, análises histomorfométricas mostraram diminuição significante do tamanho do defeito residual, aumento do contato implante-osso neoformado e aumento da área de integração entre as partículas e tecido ósseo em ambos os grupos. Além disso, não foi observada atividade osteoclástica na superfície das partículas dos dois biomateriais. Um estudo recente em humanos comparou o volume ósseo e as reações teciduais em alvéolos humanos preenchidos com cerâmica bifásica β-tcp (BoneCeramic) comparando com osso bovino mineral natural (Bio-Oss) (DONOS et

22 20 al., 2010). Todos os alvéolos foram cobertos com membrana de colágeno e, depois de oito meses, durante a reabertura para instalação de implantes, não foram observadas diferenças nas dimensões horizontal e vertical da crista residual em ambos os grupos. A análise histológica dos tecidos trefinados mostrou neoformação óssea na parte apical do fragmento obtido em contato direto com partículas de BoneCeramic e Bio-Oss e presença de tecido conjuntivo fibroso denso ao redor das partículas na porção coronária. Seus resultados sugerem que ambos os materiais apresentam capacidade semelhante de manutenção do volume ósseo alveolar. Com o objetivo de acelerar a neoformação óssea, alguns autores têm avaliado a conjugação de biocerâmicas com fatores de crescimento. Kovács e colaboradores, em 2003, preencheram defeitos ósseos criados em alvéolos dentários de cães da raça beagle com β-tcp (Cerasorb ) puro ou associado a plasma rico em plaquetas (PRP). Análise histológica após seis e 12 semanas mostrou que a formação óssea foi maior nos sítios contendo β-tcp associado a PRP, sugerindo que os fatores de crescimento contidos no PRP possam acelerar a neoformação óssea em área de preenchimento com cerâmica fosfato de cálcio. Outro estudo, avaliando defeitos ósseos periodontais em humanos preenchidos com β-tcp associado a fator de crescimento derivado de plaquetas humanas recombinante (RhPDGF) mostrou que a quantidade de osso neoformado foi significativamente maior que nos defeitos preenchidos apenas com β-tcp, após três e seis meses (JAYAKUMAR et al, 2011). A tentativa de associação de cerâmicas TCP com colágeno para preenchimento e estímulo da neoformação óssea também foi investigada, recentemente. Brkovic et al. (2011) investigaram o preenchimento de alvéolos humanos pós extração com β-tcp associado a colágeno tipo I, recobertos com membrana de colágeno. Após nove meses, no ato da instalação dos implantes, amostras foram trefinadas e a análise histológica revelou produção de osso vital suficiente para receber implantes dentários. Alvéolos não recobertos por membrana mostraram significante redução na dimensão horizontal quando comparados àqueles recobertos, embora não tenha sido observada diferença significativa nas dimensões verticais entre os dois grupos. Além da composição química das cerâmicas de fosfato de cálcio, a conformação espacial das partículas também é determinante nas reações teciduais

23 21 em sítios de preenchimento com esses tipos de biomateriais. A análise histomorfométrica de cilindros de β-tcp, com diferentes tamanhos de macroporos em suas partículas, implantados em dorso de coelhos mostrou que o tecido conjuntivo fibroso era mais compacto e com maior volume nas partículas com poros menores e que poros maiores, com pelo menos 400µm eram essenciais para a neovascularização (FENG et al., 2011). Com o intuito de acelerar e aumentar a neoformação óssea, novas apresentações estruturais de cerâmicas β-tcp têm sido desenvolvidas, embora os estudos histológicos sejam bastante escassos. O Cerasorb M DENTAL é um produto relativamente novo no mercado e tem como características: a multiporosidade aberta e interconectada com micro, meso e macro poros (5 µm-500 µm); porosidade total de 65%; estrutura granular poligonal e reabsorção completa simultânea à nova formação óssea (CURASAN, 2007). Segundo informações do fabricante, a superfície dos grânulos do material apresenta elevada aspereza o que contribui de forma significativa para a invasão por células osteoblásticas e fluidos teciduais, acelerando o processo de ossificação (CURASAN, 2007). Para avaliar o efeito dessa nova cerâmica no processo de osteogênese e na proliferação celular, Neamat e colaboradores (2009) cultivaram células estromais de medula óssea de ratos com partículas de Cerasorb M e observaram, após duas semanas, aumento na proliferação celular e na diferenciação de osteoblastos, quando comparado às células controle. Ao implantarem Cerasorb M em defeitos ósseos alveolares vestibulares em cães esses autores observaram, após três meses, proliferação de células mesenquimais ao redor das partículas e abundante neoformação óssea. Após seis meses, não havia remanescentes do biomaterial e toda a área havia sido preenchida por tecido ósseo contendo células gigantes multinucleadas. Seus resultados sugerem que Cerasorb M pode induzir a proliferação de células mesenquimais e subsequente osteogênese com formação de matriz óssea em sítios de enxerto. Em um estudo mais recente, Luvizuto et al. (2011) compararam o efeito do β- TCP Cerasorb M com outros materiais de enxerto em defeitos ósseos em calvária de ratos. Análises por micro tomografia computadorizada e por histomorfometria mostraram que a formação óssea foi maior com β-tcp do que com osso autógeno e outros materiais como cimento de fosfato de cálcio e gel de ácido polilático e

24 22 poliglicólico. Além disso, a adição de proteína morfogenética óssea-2 (BMP-2) ao β- TCP não foi capaz de aumentar significativamente a taxa de neoformação óssea, sugerindo que o β-tcp apresenta propriedade máxima osteocondutiva a qual determina a taxa de neoformação óssea. Poucos estudos têm avaliado a implantação de outra cerâmica β-tcp, Osferion, desenvolvida no Japão, a qual apresenta características estruturais de multiporosidade como o Cerasorb M DENTAL. Massago e colaboradores, em 2007, avaliaram os efeitos de três diferentes materiais para aumento de rebordo alveolar em maxilas de coelhos: β-tcp (Osferion ), partículas de cimento de fosfato de cálcio (CPC) e fibras de titânio (TW) adicionadas ao plasma rico em plaquetas (PRP). Eles observaram após cinco meses que, embora TW e CPC tenham promovido rápida formação óssea, estes permaneceram intactos dentro da maxila, o que, segundo os autores, poderiam constituir obstáculos para a colocação e fixação adequada de implantes. Já os grânulos de β-tcp foram gradualmente substituídos por um osso novo, embora demandando maior tempo para isso. Para esses autores, o β-tcp se enquadra como um ideal substituto do osso alveolar, o qual deve apresentar espaço adequado dentro do material para a osteocondução e a propriedade de ser completamente substituído pelo osso neoformado. Hirota et al. (2009) avaliaram a regeneração óssea em perfurações criadas em mandíbulas de ratos preenchidas com β-tcp (Osferion ), osso alógeno e a combinação de ambos, associado ou não com plasma rico em plaquetas (PRP). Após cinco semanas, o enxerto combinado mostrou formação óssea semelhante ao osso alógeno e maior neoformação óssea que β-tcp isolado. A associação com PRP acelerou a degradação das partículas e β-tcp, enquanto a combinação de osso alógeno com β-tcp retardou a degradação de suas partículas, sugerindo que a degradação inicial da β-tcp pode ser diminuída quando utilizada em combinação com material osteogênico. Ioku et al. (2004) utilizaram o método hidrotermal de produção de hidroxiapatita para a produção de β-tcp e obtiveram uma cerâmica com microestrutura de cristais alongados de 20µm de comprimento, denominada β-tcp Rod-shaped (RS β-tcp), diferente das demais β-tcp que apresentam microestrutura granular. Para avaliar as respostas teciduais ao RS β-tcp, Okuda e colaboradores (2007), implantaram cilindros de β-tcp convencional (C β-tcp) e de

25 23 RS β-tcp em fêmures de coelhos e avaliaram histologicamente as áreas de enxerto após 24 semanas. Os resultados mostraram que sítios de RS β-tcp exibiram maior formação óssea e degradação de partículas do biomaterial e que nos sítios de C β- TCP a quantidade de osso neoformado foi menor, além desse osso mostrar maiores áreas de medula óssea. Análise in vitro de discos de RS β-tcp e C β-tcp incubados com células osteoclásticas de camundongo, mostraram lacunas de reabsorção óssea em ambos os materiais, embora as concentrações de cálcio tenham sido maiores no meio de cultura com RS β-tcp do que com C β-tcp (OKUDA et al., 2007). Embora as cerâmicas β-tcp convencionais permitam praticamente a completa substituição por osso neoformado, sua microestrutura granular não suporta forças maiores, o que limita sua utilização quando utilizada em blocos para preenchimento de defeitos alveolares laterais sujeitos a compressão por forças musculares (ONO et al., 2011). Na tentativa de se obter maior resistência mecânica de blocos de enxerto, Ono et al. (2011) produziram blocos de RS β-tcp, os quais também apresentam interconectividade dos poros essencial para a neoformação óssea, e os implantaram em defeitos laterais de mandíbula em coelhos. Análise histomorfométrica revelou que blocos de R β-tcp apresentaram maior estabilidade dimensional que cerâmica β-tcp convencional (Osferion), a qual sofreu colapso do bloco após 12 semanas. Esses resultados mostram que a microestrutura além de afetar a atividade de células ósseas, também interfere nas propriedades mecânicas de blocos de enxerto de β-tcp, influenciando a indicação dos biomateriais cerâmicos nos procedimentos de enxerto ósseo odontológicos. CONSIDERAÇÕES FINAIS A utilização de cerâmicas de β-tcp como material de preenchimento de defeitos ósseos tem mostrado ótimos resultados clínicos e radiográficos em pacientes que necessitam de preservação da crista alveolar pós-exodontia ou de aumento do volume ósseo maxilar através de procedimentos de levantamento de seio maxilar (TRISI et al., 2003; ZERBO et al., 2005). Comparando os resultados com enxertos de osso autógeno, atualmente ainda considerado padrão ouro no preenchimento de defeitos ósseos, as cerâmicas β-tcp têm propiciado manutenção

26 24 de volume ósseo semelhante e propriedade de sofrer reabsorção praticamente completa, permitindo a total substituição por osso neoformado (SZABÓ et al., 2005; SUBA et al., 2006; ZIDJERVELD et al., 2009). Embora os estudos clínicos sugiram que o β-tcp pode ser utilizado com resultados satisfatórios em sítios ósseos bucais, os mecanismos e a cronologia de reabsorção das partículas do biomaterial, bem como seus efeitos na neoformação óssea ainda não foram completamente esclarecidos. A utilização de diferentes modelos experimentais animais dificulta a determinação da cronologia de degradação das partículas cerâmicas em sítios ósseos alveolares humanos (FUJITA et al., 2003). Espécies diferentes podem apresentar metabolismo diferente e a arquitetura do osso no sítio de preenchimento também pode levar a diferentes tipos de estresse biomecânico e diferentes taxas de formação e remodelação óssea (WILTFANG et al., 2002; KONDO et al., 2005). Além disso, há necessidade de avaliação em longo prazo da estabilidade dos implantes instalados em sítios preenchidos com β-tcp, bem como do comportamento do osso neoformado nesses sítios. As características físico-químicas das cerâmicas de fosfato de cálcio influenciam consideravelmente na capacidade de estimulação da neoformação óssea, por determinarem as propriedades osteocondutoras, funcionando como arcabouço para invasão de células osteoblásticas, dando início ao processo de formação óssea (LUVIZUTO et al., 2011). Recentemente, estudos têm mostrado que a estrutura das partículas de β- TCP e sua porosidade interna afetam significativamente a invasão tecidual, a taxa de degradação do biomaterial e a taxa de neoformação óssea (OKUDA et al., 2007; NEAMAT et al., 2009; FENG et al., 2011). Dessa forma, novas apresentações de cerâmicas β-tcp têm surgido no mercado estimulando a realização de estudos celulares e teciduais com o objetivo de se conhecer melhor as interações entre as partículas e os tecidos do hospedeiro e os processos envolvidos na degradação dessas partículas. O maior entendimento sobre a cinética de formação óssea e sobre a qualidade desse osso neoformado em sítios de preenchimento com cerâmicas β- TCP é fundamental para o adequado planejamento cirúrgico e protético em diferentes modalidades de reconstrução tecidual e reabilitação dentária.

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