Biocomponentes à base de hidroxiapatita: Influência da esterilização na resistência mecânica

Resumo

Objetivo O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da esterilização na resistência mecânica à compressão e flexão de biocomponentes à base de hidroxiapatita obtida a partir de osso bovino liofilizado e sua associação com quitosana.

Métodos O osso bovino liofilizado foi processado em partículas de 100 μm e misturado à quitosana em proporção de 50% de seu peso. A mistura foi acondicionada em moldes metálicos para preparo dos espécimes e esterilizada a 127°C em autoclave para posterior experimentação. Os espécimes foram submetidos a ensaios de compressão e flexão seguindo a norma 5833 da International Organization for Standardization (ISO); os espécimes eram blocos cilíndricos de 6 × 12 mm (para ensaios de compressão) e placas de 75 × 10 × 3,3 mm (para ensaios de flexão). As amostras foram divididas em quatro grupos de 20 espécimes cada, sendo 10 para ensaios de compressão e 10 para ensaios de flexão. Três grupos foram esterilizados (por autoclavagem, raios gama e óxido de etileno), enquanto o quarto grupo (controle) não foi. Os testes mecânicos obtidos nos diferentes processos de esterilização foram comparados por análise de variância (ANOVA, p < 0,05) seguido pelo teste de comparação múltipla de médias de Tukey, com intervalo de confiança de 95%.

Resultados Os espécimes apresentaram resistências médias à compressão de 10,25 MPa para o grupo de controle e 3,67 MPa, 9,65 MPa e 9,16 MPa após esterilização com óxido de etileno, raios gama e autoclavagem, respectivamente. Os resultados do teste de flexão mostraram uma resistência média de 0,40 MPa no grupo de controle, e 0,15 MPa, 0,17 MPa e 0,30 MPa após esterilização com óxido de etileno, raios gama e autoclavagem, respectivamente. A compressão máxima observada no grupo esterilizado com óxido de etileno foi estatisticamente diferente à obtida no grupo de controle (p = 0,0002), esterilizado com raios gama (p = 0,0003) e autoclavado (p = 0,0006). A flexão máxima dos espécimes esterilizados com raios gama foi estatisticamente diferente à observada no grupo de controle (p = 0,0245). No entanto, a resistência à flexão foi baixa em todos os espécimes.

Conclusão A esterilização em autoclave não foi associada a diferenças estatisticamente significativas nos testes de compressão ou flexão. Assim, a autoclave foi a melhor opção de esterilização para os biocomponentes à base de hidroxiapatita neste estudo.

Palavras-chave

materiais biocompatíveis - quitosana - transplante ósseo - hidroxiapatita - testes mecânicos

Trabalho desenvolvido no Hospital São Vicente de Paulo (HSVP) e Universidade de Passo Fundo (UPF), RS, Brasil.

Publication History

Received: 01 July 2021

Accepted: 20 January 2022

Article published online:
22 July 2022

• Referências

• 1 Galia CR, Macedo CA, Rosito R, Mello TM, Camargo LM, Moreira LF. In vitro and in vivo evaluation of lyophilized bovine bone biocompatibility. Clinics (São Paulo) 2008; 63 (06) 801-806
• 2 Owusu-Dompreh F. Aplicação de tecnologias de manufatura rápida ao desenvolvimento integrado de produtos em clínicas e indústrias de manufatura médica [dissertação]. Ohio: Youngstown State University; 2013. . Disponível em: http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ysu1389697786
• 3 Teixeira ER. Superfícies dos implantes: o estágio atual. In: Dinato JC, Polido WD. Implantes osseointegrados: cirurgia e prótese. São Paulo: Artes Médicas; 2001: 63-80
• 4 Fook ACB, Aparecida AH, Fook MVL. Desenvolvimento de biocerâmicas porosas de hidroxiapatita para utilização comoscaffolds para regeneração óssea. Rev Matéria 2010; 15 (03) 392-399
• 5 Ono I, Tateshita T, Nakajima T. Evaluation of a high density polyethylene fixing system for hydroxyapatite ceramic implants. Biomaterials 2000; 21 (02) 143-151
• 6 Pretorius JA, Melsen B, Nel JC, Germishuys PJ. A histomorphometric evaluation of factors influencing the healing of bony defects surrounding implants. Int J Oral Maxillofac Implants 2005; 20 (03) 387-398
• 7 Vital CC, Borges APB, Fonseca CC. et al. Biocompatibilidade e comportamento de compósitos de hidroxiapatita em falha óssea na ulna de coelhos. Arq Bras Med Vet Zootec 2006; 58 (02) 175-183
• 8 Rezende CMF, Borges APB, Bernis WO, Melo EG, Nobrega Neto PI. Aspectos clínicos cirúrgicos e radiográficos da hidroxiapatita sintética na diáfise proximal da tíbia de cães. Arq Bras Med Vet Zootec 1998; 50 (05) 537-545
• 9 Kong L, Yuan G, Lu G, Gong Y, Zhao N, Zhang X. A study on the bioactivity of chitosan/nano-hydroxyapatite composite scaffolds for bone tissue engineering. Eur Polym J 2006; 42 (12) 3171-3179
• 10 Costa Silva HSR, Santos KSCR, Ferreira EI. Quitosana: derivados hidrossolúveis, aplicações farmacêuticas e avanços. Quim Nova 2006; 29 (04) 776-785
• 11 Enescu D, Olteanu CE. Chitosan funcionalizado e a sua utilização na investigação farmacêutica, biomédica e biotecnológica. Chem Eng Commun 2008; 195 (10) 1269-1291
• 12 Cheung C. The future of bone healing. Clin Podiatr Med Surg 2005; 22 (04) 631-641
• 13 Somfai T, Noguchi J, Kaneko H. et al. Production of good-quality porcine blastocysts by in vitro fertilization of follicular oocytes vitrified at the germinal vesicle stage. Theriogenology 2010; 73 (02) 147-156
• 14 Danilchenko SN, Maksym PV, Kalinkevich OV, Kalinkevich AN. Chitosan–hydroxyapatite composite biomaterials made by a one step co-precipitation method: preparation, characterization and in vivo tests. J Biol Phys Chem 2009; 9 (03) 119-126
• 15 Fontes EB. Hidroxiapatita sintética associada ou não à fração total de células mononucleares na regeneração de osso alveolar de cães [dissertação]. Santa Maria, RS: Medicina Veterinária, Universidade Federal de Santa Maria; 2009
• 16 Rolim AE, Carvalho F, Costa R, Rosa FP. Chitosan Scaffolds - Physico -Chemical and Biological Properties for Bone Repair. Rev Virtual Quim 2018; 10 (02) 211-228
• 17 Rosito R. Reconstrução acebular com enxerto ósseo liofilizado humano ou bovino associado a dispositivo de reforço [dissertação]. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Faculdade de Medicina; 2006
• 18 Fosse L, Rønningen H, Benum P, Lydersen S, Sandven RB. Factors affecting stiffness properties in impacted morsellized bone used in revision hip surgery: an experimental in vitro study. J Biomed Mater Res A 2006; 78 (02) 423-431
• 19 Iturria M, Rodriguez-Emmenegger C, Viegas R. et al. Basic design of lyophilization protocols for human bone tissues. Lat Am Appl Res 2010; 40 (02) 147-151
• 20 Orsi VV, Collares MVM, Nardi NB. et al. Osso liofilizado bovino não-desmineralizado com células-tronco mesenquimais para engenharia tecidual: estudo experimental em sítio heterotópico. Rev Soc Bras Cir Craniomaxilofac 2007; 10 (04) 133-139
• 21 Galia CR. Enxertos ósseos liofilizados impactados humano e bovino em revisão de artroplastia total de quadril [dissertação]. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul; 2004
• 22 Kakiuchi M, Ono K, Nishimura A, Shiokawa H. Preparation of bank bone using defatting, freeze-drying and sterilisation with ethylene oxide gas. Part 1. Experimental evaluation of its efficacy and safety. Int Orthop 1996; 20 (03) 142-146
• 23 Mendes R. Estudo experimental comparativo dos cimentos ósseos nacionais [dissertação]. Rio de Janeiro: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro; 2006
• 24 Oliveira ACP. Comparação entre enxertos ósseos autólogo, homólogo congelado e homólogo liofilizado em cranioplastia de ratos [dissertação]. Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Faculdade de Medicina; 2007
• 25 Nather A, Thambyah A, Goh JC. Biomechanical strength of deep-frozen versus lyophilized large cortical allografts. Clin Biomech (Bristol, Avon) 2004; 19 (05) 526-533
• 26 Fideler BM, Vangsness Jr CT, Lu B, Orlando C, Moore T. Gamma irradiation: effects on biomechanical properties of human bone-patellar tendon-bone allografts. Am J Sports Med 1995; 23 (05) 643-646
• 27 Nguyen H, Morgan DA, Forwood MR. Sterilization of allograft bone: effects of gamma irradiation on allograft biology and biomechanics. Cell Tissue Bank 2007; 8 (02) 93-105
• 28 Mikhael MM, Huddleston PM, Zobitz ME, Chen Q, Zhao KD, An KN. Mechanical strength of bone allografts subjected to chemical sterilization and other terminal processing methods. J Biomech 2008; 41 (13) 2816-2820
• 29 Viceconti M, Toni A, Brizio L, Rubbini L, Borrelli A. The effect of autoclaving on the mechanical properties of bank bovine bone. Chir Organi Mov 1996; 81 (01) 63-68
• 30 Taylor D. Inactivation of the BSE agent. C R Biol 2002; 325 (01) 75-76
• 31 Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Resolução RDC n. 156, de 11 de agosto de 2016. Dispõe sobre o registro, rotulagem e reprocessamento de produtos médicos, e dá outras providências. Disponível em: https://www.saude.mg.gov.br/index.php?option=com_gmg&controller=document&id=896