Avaliação do desempenho in vivo do biovidro FastOs™

Abstract

O conceito de bioatividade surgiu com a descoberta, no início década de 70, de que algumas composições vítreas (ex.: 45S5 Bioglass®), tinham a capacidade de estabelecer uma ligação direta e estável com os tecidos vivos. Desde então, este grupo de biomateriais tem vindo a receber uma atenção cada vez maior por parte dos investigadores, tendo como motivação principal a busca de novas composições com propriedades mais adequadas para a regeneração óssea do que as composições comercialmente disponíveis. Na presente tese, avaliou-se o desempenho in vivo de duas composições de biovidro do sistema diopsite (CaMgSi2O6) - fluorapatite (Ca5(PO4)3F) - fosfato tricálcico (3CaO•P2O5) aplicados em defeitos ósseos de tamanho não crítico em carneiros, tendo também sido avaliada a biocompatibilidade dos biomateriais através da aplicação subcutânea de placas dos mesmos vidros. O trabalho realizado também incluiu a avaliação dos materiais in vitro, através de estudos de biomineralização em fluido corporal simulado e estudos de degradação. Os biomateriais foram comparados com o biovidro 45S5 Bioglass®, sendo que em termos de bioatividade in vitro, as duas composições investigadas apresentaram um maior potencial bioativo, levando à formação de uma camada superficial de hidroxiapatite carbonatada, em contraste com a formação de calcite na composição comercial, sob condições idênticas. Os testes de degradação in vitro também apresentaram resultados melhores para as duas novas composições, traduzidos por variações de pH e taxas de degradação menores do que os observados no caso do 45S5 Bioglass®. A avaliação in vivo dos implantes subcutâneos permitiu apurar a biocompatibilidade dos biovidros testados, tendo sido considerados ligeiramente irritantes. Os resultados relativos à aplicação dos pós de vidro bioativo nos defeitos ósseos não foram obtidos em tempo útil de modo a poderem ser incluídos na presente tese. Considerando o desempenho in vitro e a biocompatibilidade dos materiais estudados, estes podem apontar-se como materiais promissores para aplicações em engenharia de tecidos, particularmente na regeneração do tecido ósseo.

The concept of bioactivity came with the discovery in the early 70s, that some glassy compositions (eg. 45S5 Bioglass ®), had the ability to establish a direct and stable bonding with living tissues. Since then, this group of biomaterials has been receiving increasing attention from researchers, the main motivation being the search for new compositions with bone regeneration properties more suitable than those of commercially available compositions. In this thesis, the in vivo performance of two bioglass compositions in the system diopside (CaMgSi2O6) - fluorapatite (Ca5(PO4)3F) - tricalcium phosphate (3CaO•P2O5) was evaluated through their application in non-critical size bone defects in sheep. Their biocompatibility was also studied through their subcutaneous application of square plates from the same bioglasses. The work also included the evaluation of materials in vitro by biomineralization studies, through the use of simulated body fluid and also degradation tests. The biomaterials were compared with the 45S5 Bioglass® and in terms of in vitro bioactivity, the two investigated compositions showed a higher bioactive potential, leading to the formation of a surface carbonated hydroxyapatite layer in contrast to the calcite layer formed on the surface of the commercial composition immersed under identical conditions. The in vitro degradation tests also showed better results for the two new compositions, reflected by smaller changes in pH and lower weight losses in comparison to 45S5 Bioglass ®. The in vivo evaluation of the subcutaneous implants allowed the determination of the biocompatibility of bioactive glasses tested, with both materials achieving a “slightly irritant” classification. Unfortunately, the results from the application of bioactive glass powders in bone defects were not obtained in time to enable their inclusion in this thesis. Considering the in vitro performance and the biocompatibility of the studied biomaterials, these may be pointed as promising materials for applications in tissue engineering, particularly in bone tissue regeneration.