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Cimento de aluminato de cálcio: uso em defeitos ósseos induzidos em fêmur de coelhos

Calcium aluminate cement: used in bone defects induced in the femur of rabbits

Resumos

Avaliou-se o comportamento do cimento de aluminato de cálcio em defeitos ósseos induzidos experimentalmente em fêmur de 12 coelhos Nova Zelândia Branco, distribuídos em três grupos experimentais, correspondentes aos tempos de observação pós-operatória de 15 (G15), 30 (G30) e 60 (G60) dias. Realizaram-se avaliações clínico-cirúrgicas, radiográficas e histológicas, a fim de se observar o potencial osteoindutor e osteocondutor do biomaterial no defeito ósseo, e se houve osteointegração. O cimento de aluminato de cálcio, na formulação utilizada, mostrou-se biocompatível, porém não atuou como osteocondutor ou osteoindutor.

coelho; biomaterial; consolidação óssea


The patterns of the calcium aluminate cement in bone defects experimentally induced in the femur of 12 New Zealand White rabbits were evaluated. The animals were distributed in three experimental groups, corresponding to postoperative observation periods of 15 (G15), 30 (G30) and 60 (G60) days. Clinical, surgical, radiographic and histological appraisals were made to observe the osteoinductor and osteoconductor potential of the biological material, as well as the bone integration. The calcium aluminate cement formulation was biocompatible, but has not acted as a osteoconductor or osteoinductor.

rabbit; biomaterial; bone healing


MEDICINA VETERINÁRIA VETERINARY MEDICINE

Cimento de aluminato de cálcio: uso em defeitos ósseos induzidos em fêmur de coelhos

Calcium aluminate cement: used in bone defects induced in the femur of rabbits

C.P. BurgerI; P.C. MoraesI; C.L. ManiscalcoI; P.A. BorgesI; P.A.C.S. BatistaI; J.C. CanolaI; A.E.W.B. MeirellesI; M.G. SabinoII; H. RossettoII

IFaculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - Universidade Estadual Paulista (UNESP) - Campus Jaboticabal, SP

IIBinderware Biomateriais Ltda. - São Carlos, SP

RESUMO

Avaliou-se o comportamento do cimento de aluminato de cálcio em defeitos ósseos induzidos experimentalmente em fêmur de 12 coelhos Nova Zelândia Branco, distribuídos em três grupos experimentais, correspondentes aos tempos de observação pós-operatória de 15 (G15), 30 (G30) e 60 (G60) dias. Realizaram-se avaliações clínico-cirúrgicas, radiográficas e histológicas, a fim de se observar o potencial osteoindutor e osteocondutor do biomaterial no defeito ósseo, e se houve osteointegração. O cimento de aluminato de cálcio, na formulação utilizada, mostrou-se biocompatível, porém não atuou como osteocondutor ou osteoindutor.

Palavras-chave: coelho, biomaterial, consolidação óssea

ABSTRACT

The patterns of the calcium aluminate cement in bone defects experimentally induced in the femur of 12 New Zealand White rabbits were evaluated. The animals were distributed in three experimental groups, corresponding to postoperative observation periods of 15 (G15), 30 (G30) and 60 (G60) days. Clinical, surgical, radiographic and histological appraisals were made to observe the osteoinductor and osteoconductor potential of the biological material, as well as the bone integration. The calcium aluminate cement formulation was biocompatible, but has not acted as a osteoconductor or osteoinductor.

Keywords: rabbit, biomaterial, bone healing

INTRODUÇÃO

Na cirurgia ortopédica, ocorrem com frequência situações de alteração na continuidade óssea, especialmente nos traumatismos de alta energia, tumores ou infecções (Ignácio et al., 2002). Embora a consolidação óssea seja um processo biológico aperfeiçoado, estima-se que 5 a 10% das fraturas em seres humanos apresentem complicações (Einhorn, 1995). Em animais, sabe-se que a incidência destas é dependente de fatores intrínsecos e extrínsecos, mas ainda não existem dados que expressem estatisticamente a sua ocorrência (Mayr et al., 2000).

A literatura relacionada à ortopedia cita diversos métodos alternativos de estimulação do reparo ósseo. Eles foram desenvolvidos objetivando acelerar o processo de consolidação de fraturas recentes e tratamento de problemas de união óssea e pseudoartrose (Mayr et al., 2000), além de reduzir o tempo de recuperação, garantindo retorno precoce da função do membro, e também diminuir seu custo (Croci et al., 2003; Moraes, 2006). Na medicina veterinária, essas necessidades tornam-se maiores pela dificuldade de se conseguir repouso adequado dos pacientes e, dessa forma, impedir a sobrecarga precoce ao osso fraturado (Moraes, 2006).

Nesse contexto, pesquisas relacionadas à bioengenharia vêm crescendo significativamente, na busca de materiais que facilitem a regeneração óssea em fraturas ou em casos de falhas ósseas decorrentes de não-uniões e neoplasias. Apesar do grande número de estudos, ainda não foi descrito um produto ideal para uso isolado (Santos, 2000; Moraes, 2002; Anrizeh et al., 2003; Moraes et al., 2004; Oriá, 2005). Em geral, os biomateriais não devem ter resposta do tecido hospedeiro e, para tanto, devem assemelhar-se quimicamente ao mesmo. Com isso ocorre a biocompatibilidade, ou seja, não induz a resposta tecidual ou imunológica adversa. Além disso, a biofuncionalidade só se manifesta se a biocompatibilidade for adequada (Campos et al., 2005).

Assim, surgiram as pesquisas para adaptação de uma formulação cimentícia à base de aluminato de cálcio capaz de ser utilizada como biomaterial. Iniciaram-se na Universidade Federal de São Carlos, que posteriormente transferiu a tecnologia para a empresa Binderware Biomateriais Ltda., uma spin-off cujo objetivo é inovar para ter competitividade. A formulação, a princípio, fora voltada para aplicação na odontologia, mais especificamente na endodontia, tendo alcançado desempenho suficiente para se transformar em alternativa para o agregado de trióxidos minerais (MTA), o cimento endodôntico mais usado na atualidade.

Dessa forma, objetivou-se com este trabalho avaliar o comportamento do cimento de aluminato de cálcio em defeitos ósseos induzidos experimentalmente em fêmur de coelhos.

MATERIAL E MÉTODOS

Utilizaram-se 12 animais da espécie leporina (Oryctolagus cuniculus; Lilljeborg, 1874), raça Nova Zelândia Branco, adultos jovens, machos, não castrados, com peso corpóreo médio de 3,5kg. Os animais foram mantidos em gaiolas individuais, com ração própria para a espécie e água ad libitum, e foram distribuídos aleatoriamente em três grupos experimentais com quatro animais cada, correspondentes aos tempos de observação do pós-operatório de 15 (G15), 30 (G30) e 60 (G60) dias.

O projeto de pesquisa foi aprovado pela Comissão de Ética e Bem-Estar Animal da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da UNESP, Campus de Jaboticabal, sob o protocolo nº 006693-09, de acordo com os Princípios Éticos de Experimentação Animal, adotado pelo Colégio de Experimentação Animal. Também seguiu as Normas da American Society for Testing and Materials, de acordo com o Standard Practice for Assessment of Compatibility of Biomaterials for Surgical Implants with Respect to Effect of Materials on Muscle and Bone (2004).

Submeteram-se os animais à anestesia inalatória com isofluorano, e prosseguiu-se com duas perfurações no terço médio da diáfise dos fêmures direito e esquerdo com diâmetro 3,5mm e profundidade até a segunda cortical (Fig. 1). No fêmur direito os orifícios foram preenchidos com o cimento aluminoso, e os do lado esquerdo, apenas com coágulo sanguíneo. Ao término do procedimento cirúrgico, iniciou-se antibioticoterapia com enrofloxacina e analgesia com cloridrato de tramadol e, até a remoção dos pontos, curativo tópico diário com iodo povidine. Foram feitas avaliações clínica, radiográfica, de acordo com o sistema de classificação modificada de Rezende et al. (1998), e histológica.


RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na prática ortopédica, frequentemente o cirurgião se depara com perda substancial de tecido ósseo, de diversas causas, sendo necessária a aplicação de enxertos ou implantes. Ossos, metais e polímeros são os materiais mais comumente empregados, entretanto nenhum deles se destaca como o ideal, além das limitações impostas na sua utilização (Moraes, 2002). É sabido que a melhor escolha recai sobre o tecido ósseo autógeno, pois possui células vivas que estimulam a osteogênese. No entanto, suas desvantagens incluem o aumento do tempo operatório, dificuldade de conformação exata ao defeito e quantidade insuficiente de osso para a restauração (Constantino et al., 1991; Munting et al., 1993; Kurashina et al., 1998; Weinfeld, 1999).

O estudo do aluminato de cálcio tem o intuito de usá-lo na rotina da cirurgia ortopédica, visto que sua biocompatibilidade já fora comprovada em testes realizados na odontologia (Pandolfelli et al., 2008). A principal vantagem desse biomaterial é o menor tempo de endurecimento, aliado à maior resistência mecânica, quando comparado com outros materiais já destinados para esse fim (Pandolfelli et al., 2008; Jacobovitz et al., 2009).

Os animais, durante o período de avaliação pós-operatória, não apresentaram nenhuma reação tecidual adversa. Tiveram excelente regeneração da ferida cirúrgica e ausência de complicações, como claudicação, corroborando Moraes (2002).

As radiografias sequenciais aos zero, 15, 30 e 60 dias do fêmur controle de todos os animais revelaram aumento da radiopacidade diretamente proporcional ao tempo de avaliação da reparação óssea. Aos 60 dias, foi possível identificar, radiograficamente, apenas a silhueta do defeito. Esse fato corrobora os achados de outros autores, com diversos materiais em sítios ósseos diferentes (Borges, 1998; Rezende et al., 1998; Fehlberg, 2001; Vital et al., 2006; Moraes et al., 2007).

Nos defeitos preenchidos com o cimento de aluminato, foi visibilizada radiopacidade maior do que a do osso normal, que permaneceu inalterada durante todo o período de avaliação pós-operatória. É importante ressaltar que, mesmo com maior lentidão, houve reparação da superfície periostal do defeito, sugerindo que a presença do biomaterial estivesse impedindo a circulação de células no local. Estes resultados confrontaram os de Rezende et al. (1998), Vital et al. (2006) e Freitas et al. (2008), que encontraram redução gradativa da radiopacidade nos materiais por eles testados.

À histologia, aos 15 dias de observação nos orifícios controle, foi evidenciada formação de tecido ósseo primário, gradualmente substituído por secundário ou maduro aos 30 e 60 dias, sendo neste último totalmente preenchido. Estes resultados divergem dos encontrados por Ignácio et al. (2002), em seu grupo controle, com formação de tecido conjuntivo fibroso em seu interior, sem neoformação óssea, mesmo aos 12 meses de observação. Resultados semelhantes foram verificados por Santos Neto (1982) e, posteriormente, por Ignácio et al. (1997), que também não obtiveram consolidação de falhas ósseas extensas produzidas em cães e coelhos, respectivamente, quando deixadas vazias. Entretanto, assemelham-se aos resultados descritos na literatura por vários autores que trabalharam com defeitos não críticos, como os do presente trabalho (Borges, 1998; Franco, 2000; Fehlberg, 2001; Prado et al., 2006; Vital et al., 2006). Com base nesses achados divergentes, nota-se que a reparação óssea acontece de forma natural, dependendo do tamanho do defeito.

Nos defeitos tratados não foi encontrada formação óssea no interior do cimento aluminoso, nos 15 e 30 dias de pós-operatório, e somente aos 60 dias foi possível identificar uma discreta invasão de tecido ósseo. Esse retardo, se comparado aos orifícios vazios, pode ser explicado pela reduzida porosidade e pela dimensão dos poros característicos do material. Moraes et al. (2004) obtiveram resultados semelhantes quando da utilização do cimento de fosfato de cálcio e relacionaram os achados com o menor tempo de endurecimento e maior resistência mecânica (Fig. 1).

A presença do infiltrado inflamatório durante mais tempo ao redor dos defeitos preenchidos com o cimento de aluminato de cálcio pode ser explicada pela tentativa de reparo do hospedeiro, visto que a inflamação é uma das etapas da consolidação óssea (Phillips, 2005; Sojo et al., 2005). Ademais, a já citada baixa porosidade também pode ter dificultado esse processo.

Dependendo do objetivo para a utilização desse tipo de material, a porosidade é relevante. Para que a resistência seja alta, os poros devem ser poucos e de tamanho reduzido. Dessa forma, a infiltração do material por células do hospedeiro fica prejudicada, quando não impedida. Por outro lado, tais propriedades garantem uma barreira contra a microinfiltração bacteriana, em adição à alcalinidade que torna o meio inóspito ao crescimento de colônias na superfície do material. Portanto, para a odontologia, esses atributos são importantes, pois promovem o selamento das cavidades endodônticas (Jacobovitz et al., 2009). Já na ortopedia, é indispensável que haja penetração celular no implante, para que este possa ser considerado biomaterial osteocondutor ou, ainda, osteoindutor, havendo a osteointegração. Assim, provavelmente, os resultados poderiam ter sido diferentes caso a porosidade fosse maior, mesmo prejudicando a resistência mecânica.

CONCLUSÕES

A reduzida porosidade do material impôs uma barreira física, que limitou a proliferação de vasos sanguíneos essenciais para o processo de reparação. O cimento de aluminato de cálcio, na formulação utilizada, mostrou-se biocompatível, porém não atuou como osteocondutor ou osteoindutor. Maior tempo de observação assim como a reformulação do cimento tornam-se necessários para melhor avaliar o comportamento do biomaterial nos defeitos ósseos induzidos em fêmur de coelhos.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa concedida; à Binderware Biomateriais Ltda., por conceder o biomaterial e auxílio financeiro para a realização desta pesquisa; e ao Prof. Paulo Tambasco de Oliveira, pela grande ajuda na avaliação histopatológica, além de todos que colaboraram para o ótimo andamento do projeto.

Recebido em 11 de outubro de 2011

Aceito em 11 de outubro de 2012

E-mail: ca_birg@hotmail.com

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    16 Jul 2013
  • Data do Fascículo
    Jun 2013

Histórico

  • Recebido
    11 Out 2011
  • Aceito
    11 Out 2012
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