Caracterização física e avaliação biológica in vivo de um compósito de hidroxiapatita-prata para regeneração óssea
dc.contributor.advisor | Lins, Ruthineia Diógenes Alves Uchôa | |
dc.contributor.advisor-co1 | Araújo, Aurigena Antunes de | |
dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0001-9264-4695 | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3531154240424211 | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-0047-5976 | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/4462076152744400 | |
dc.contributor.author | Martins, Agnes Andrade | pt_BR |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-6245-0742 | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/3538642026201031 | |
dc.contributor.referees1 | Dantas, Euler Maciel | pt_BR |
dc.contributor.referees1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6454218688409728 | |
dc.contributor.referees2 | Leitão, Renata Ferreira de Carvalho | |
dc.contributor.referees2ID | https://orcid.org/0000-0003-0202-771X | |
dc.contributor.referees2Lattes | http://lattes.cnpq.br/5213035069793195 | |
dc.date.accessioned | 2025-07-10T21:20:11Z | |
dc.date.issued | 2025-04-22 | |
dc.description.abstract | Introduction: Repairing large bone defects in the craniofacial region is a major challenge in the context of tissue regeneration. Inherent limitations of autogenous grafts render the use of synthetic grafts more convenient, with a special emphasis on hydroxyapatite (HAp), a calcium phosphate that is similar to natural bone. The association of HAp with other materials seeks to overcome the limited mechanical properties of HAp, which may compromise its performance in extensive lesions or those susceptible to mechanical stress. Silver (Ag) is a metal with a wellestablished antimicrobial activity and has been demonstrating promising osteogenic performance. Objective: To characterize the physical properties of a novel Hap-Ag composite and evaluate its biological performance in an experimental model of critical-size calvarial defect. Methodology: HAp and HAp-Ag powders were obtained and analyzed for morphology by a Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) and evaluated by X-ray diffraction (XRD) to characterize the crystalline phases. Cylindrical pellets obtained from the pressing and sintering of the powders were subjected to the Vickers microhardness test to analyze the fracture toughness, and to wettability analysis to evaluate the hydrophilicity. For the in vivo experiment, 36 male Wistar rats were subjected to surgery to create an 8 mm criticalsize calvarial defect and randomly distributed into three groups (n = 12/group): Control group (CG), untreated defect; HAp group, defect filled with HAp pellet; and Hap-Ag group, defect filled with Hap-Ag pellet. After 90 days of surgery, the animals were euthanized, and calvaria samples were collected and underwent evaluation by computerized microtomography (µ-CT), histological staining with hematoxylin and eosin (H&E), quantification of proinflammatory cytokines (IL-1β, TNF-α, and IL-6), and analysis of relative gene expression (BMP-2, RUNX2, Procollagen types I and III, TGF-β, Osterix, and eNOS). Data obtained were evaluated by analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's post-test (normal distribution) or by the Kruskall-Wallis test followed by Dunn's post-test (non-normal distribution), with a significance level set at 5%. Results: FE-SEM images revealed powders with irregular and agglomerated morphology, and the elemental analysis by EDS confirmed the elements of HAp formation and the presence of silver in the HAp-Ag sample. Based on XRD analysis, it was possible to observe the formation of HAp with a hexagonal crystalline structure, while for the HAp-Ag pellets there was a reduction in the intensity of the main peaks without the formation of a new phase. The incorporation of Ag into HAp provided an increase in fracture toughness (HAp: 0.66 MPa.m1/2; HAp-Ag: 0.94 MPa.m1/2) and a reduction in the contact angle (36.32° for HAp, and 10.51° for HAp-Ag). Compared to the Control group, defects filled with both biomaterials showed greater bone formation (BV/TV%). The new bone showed less porosities, and a greater number of trabeculae and less trabecular separation. Histological analysis revealed a more advanced stage of bone maturation in the animals in the Hap-Ag group compared to the GC (p < 0.05). Higher levels of TNF-α were observed in the Hap-Ag group, in relation to the GC (p < 0.05), and of IL-1β in relation to the other groups (p < 0.05). A higher gene expression of the pro-collagen 3 (p < 0.05) and eNOS (p < 0.01) markers was observed in the animals treated with the Hap-Ag composite in comparison to the GC group. Conclusion: Within the limitations of the present study, it can be concluded that the incorporation of Ag into HAp provided the production of a biomaterial with better physical properties without compromising its biological potential for new bone formation. | |
dc.description.embargo | 2026-06-06 | |
dc.description.resumo | Introdução: O reparo de defeitos ósseos críticos na região craniofacial é um grande desafio no contexto da regeneração tecidual. Limitações inerentes aos enxertos autógenos tornam conveniente o uso de enxertos sintéticos, com especial destaque para a hidroxiapatita (HAp), um fosfato de cálcio que apresenta similaridade ao osso natural. A associação da HAp a outros materiais busca superar as limitadas propriedades mecânicas da HAp, as quais comprometem seu desempenho em lesões extensas ou susceptíveis à esforços mecânicos. A prata (Ag) é um metal que, além de apresentar atividade antimicrobiana bem estabelecida na literatura, tem demonstrado desempenho osteogênico promissor. Objetivo: Caracterizar as propriedades físicas de um novo compósito de HAp-Ag, e avaliar seu desempenho biológico em um modelo experimental de defeito crítico em calvária. Metodologia: Pós de HAp e HAp-Ag foram obtidos e analisados quanto à morfologia por um Microscópio Eletrônico de Varredura com Fonte de Emissão de Campo (MEV-FEG), e avaliados por difração de raios-x (DRX) para caracterização das fases cristalinas. Pastilhas cilíndricas obtidas a partir da prensa e sinterização dos pós foram submetidas à ao teste de microdureza de Vickers para análise da tenacidade à fratura, e à análise de molhabilidade para a avaliação da hidrofilicidade. Para a etapa in vivo, 36 ratos Wistar machos foram submetidos à confecção de um defeito crítico em calvária de 8mm e aleatoriamente distribuídos em três grupos (n=12/grupo): Grupo controle (GC), defeito não tratado; Grupo HAp, defeito preenchido com pastilha de HAp, e Grupo HAp-Ag, defeito preenchido com pastilha de HAp-Ag. Após 90 dias do procedimento cirúrgico, os animais foram eutanasiados, e amostras de calvária foram coletadas e destinadas para análises por microtomografia computadorizada (µ-CT), histológica (H&E), de quantificação de citocinas pró-inflamatórias (IL-1β, TNF-α e IL-6) e de expressão gênica relativa (BMP-2, RUNX2, Procolágeno 1 e 3, TGF-β, Osterix e eNOS). Os dados obtidos foram avaliados pela análise de variância (ANOVA) seguido pelo pós-teste de Tukey (distribuição normal) ou pelo teste de Kruskall-Wallis seguido pelo pós-teste de Dunn (distribuição não-normal), com nível de significância definido em 5%. Resultados: As imagens obtidas por MEV-FEG revelaram a obtenção de pós de morfologia irregular e aglomerada, e a análise elementar a partir de espectros EDS confirmou os elementos de formação de HAp e a presença de prata na amostra HAp-Ag. A partir da análise por DRX, foi possível observar a formação de HAp de estrutura cristalina hexagonal, enquanto para as pastilhas HAp-Ag houve uma redução na intensidade dos picos principais sem a formação de uma nova fase. A incorporação da Ag à HAp proporcionou um aumento da tenacidade à fratura (HAp: 0,66 MPa.m1/2; HAp-Ag: 0,94 MPa.m1/2). e uma redução do ângulo de contato (36,32° para HAp e 10.51° para HAp-Ag). Em comparação ao grupo controle, defeitos preenchidos com ambos os biomateriais apresentaram maior formação óssea (BV/TV%), sendo esse osso menos poroso, com maior número de trabéculas e menor separação trabecular. A análise histológica revelou um estágio mais avançado de maturação óssea dos animais do grupo HA-Ag em comparação ao GC (p < 0.05). Maiores níveis de TNF-α foram constatados no grupo HAp-Ag, em relação ao GC (p < 0.05), e de IL-1β em relação aos demais grupos (p < 0.05). Uma maior expressão gênica dos marcadores procolágeno 3 (p < 0.05) e eNOS (p < 0.01) foi verificada nos animais tratados com o compósito de HAp-Ag em comparação ao grupo GC. Conclusão: Dentro das limitações do presente estudo, pode-se concluir que a incorporação da Ag à HAp proporcionou a obtenção de um biomaterial com melhores propriedades físicas, sem comprometer seu potencial biológico de neoformação óssea. | |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | |
dc.identifier.citation | MARTINS, Agnes Andrade. Caracterização física e avaliação biológica in vivo de um compósito de hidroxiapatita-prata para regeneração óssea. Orientadora: Dra. Ruthineia Diógenes Alves Uchôa Lins. 2025. 59f. Dissertação (Mestrado em Ciências Odontológicas) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2025. | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/64250 | |
dc.publisher.country | BR | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS ODONTOLÓGICAS | pt_BR |
dc.rights | Acesso Embargado | pt_BR |
dc.subject | Biomaterial | |
dc.subject | Regeneração óssea | |
dc.subject | Hidroxiapatita | |
dc.subject | Prata | |
dc.subject | Inflamação | |
dc.title | Caracterização física e avaliação biológica in vivo de um compósito de hidroxiapatita-prata para regeneração óssea | |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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