Análise do potencial osteoindutor de um compósito a base de hidroxiapatita-pentóxido de nióbio em sítio ectópico de ratos wistar

Abstract

Os biomateriais osteoindutores representam uma alternativa para contornar as desvantagens da engenharia de tecidos e dos enxertos autógenos pois apresentam a capacidade de induzir a diferenciação de células-tronco em células de linhagem osteogênica. Os fosfatos de cálcio bifásicos (BCPs), são constituídos por hidroxiapatita (HAp - Ca10(PO4)6(OH)2) e ?-fosfato tricálcico (?-TCP - (Ca3(PO4)2). Os BCPs, em diferentes composições de fase, têm sido estudados com o intuito de potencializar a osteoindução intrínseca (sem o uso de células ou fatores de crescimento) dos materiais obtidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade osteoindutora de materiais a base de fosfato de cálcio obtidos de ossos de peixe (BCP e do BCP/Nb2O5), por meio de sua implantação em sítio subcutâneo (SC) e subfascial (SF) de ratos, sem a adição de fatores de crescimento ou de células osteogênicas. Arcabouços macroporosos de BCP e de BCP/Nb2O5, no formato de discos, com 5 mm de diâmetro e 1 mm de altura foram implantados em sítio subcutâneo ou em sítio subfascial, em ratos Wistar adultos machos. Após um período de 15, 45 ou 60 dias as amostras foram coletadas e processadas para (1) inclusão em parafina e coloração com H&E, Azan ou imunocoradas para osteocalcina, e (2) análise em microscopia eletrônica de Varredura (MEV). A porosidade dos materiais foi mensurada pelo método de Arquimedes. Análises físico-químicas foram realizadas por difração de Raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia micro-Raman e MEV associada a espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os resultados mostraram que a porosidade dos discos de BCP era de 58% e 59% para o BCP/Nb2O5. O BCP era constituído de 88,79% de HAp e 11,21% de ?-TCP, enquanto o BCP/Nb2O5 apresenta as seguintes fases: fersmita, óxido de fósforo nióbio e ?-TCP (34,05%). Os poros apresentaram interconectividade. A análise histológica mostrou que ambos os materiais foram permeados por tecido conjuntivo frouxo intensamente vascularizado. Houve a deposição de uma matriz de colágeno semelhante à matriz óssea, adjacente aos vasos sanguíneos, e a deposição de íons cálcio e fósforo sobre esta matriz. Concluímos que os materiais induziram a formação de uma matriz semelhante ao osso, com íons cálcio e fósforo em sua composição

Osteoinductive biomaterials represent an alternative to overcome the drawbacks of tissue engineering and autogenous grafts as they have the ability to induce differentiation of stem cells into osteogenic lineage cells. The biphasic calcium phosphates (BCPs) are composed of hydroxyapatite (HAp - Ca10(PO4)6(OH)2) and ?-tricalcium phosphate (?-TCP - (Ca3(PO4)2). BCPs, in different phase compositions, have been studied in order to potentiate the intrinsic osteoinduction (without the use of cells or growth factors) of the obtained materials. The objective of this work was to evaluate the osteoinductive capacity of calcium phosphate based materials obtained from fish bones (BCP and BCP/Nb2O5) by subcutaneous (SC) and subfascial (SF) implantation of rats, without the addition of growth factors or osteogenic cells. Macroporous BCP and BCP/Nb2O5, in a disk format, 5 mm in diameter and 1 mm in height were implanted subcutaneously or subfascially in male Wistar rats. After a period of 15, 45 or 60 days the samples were collected and processed for (1) inclusion in paraffin and staining with H&E, Azan or immunostained for osteocalcin, and (2) Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis. The porosity of the materials was measured by the Archimedes method. Physical-chemical analyzes were performed by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), micro-Raman spectroscopy and SEM with dispersive energy spectroscopy (EDS). The results showed that the porosity of BCP discs was 58% and 59% for BCP/Nb2O5. BCP was composed of 88.79% HAp and 11.21% ?-TCP, whereas BCP/Nb2O5 had the following phases: fersmite, niobium phosphorus oxide and ?-TCP (34.05%). The pores showed interconnectivity. Histological analysis showed that both materials were permeated by severely vascularized loose connective tissue. There was deposition of a collagen matrix similar to the bone matrix, adjacent to the blood vessels, and the deposition of calcium and phosphorus ions on this matrix. We conclude that the materials induced the formation of a matrix similar to bone, with calcium and phosphorus ions in its composition