Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais Departamento de Odontologia ANÁLISE MORFOLÓGICA DE MEMBRANAS REABSORVÍVEIS EM MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE VARREDURA ALESSANDRO GOMIDES VEIGA MARTINS Belo Horizonte 2010 Alessandro Gomides Veiga Martins ANÁLISE MORFOLÓGICA DE MEMBRANAS REABSORVÍVEIS EM MICROSCÓPIO ELETRÔNICO DE VARREDURA Dissertação apresentada ao Programa de em Odontologia da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Odontologia, área de concentração em Implantodontia. Orientador: Prof. Dr. Paulo Eduardo Alencar de Souza Co-orientador: Prof. Dr. Elton Gonçalves Zenóbio Belo Horizonte 2010 FICHA CATALOGRÁFICA Elaborada pela Biblioteca da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais M379a Martins, Alessandro Gomides Veiga Análise morfológica de membranas reabsorvíveis em microscópio eletrônico de varredura. / Alessandro Gomides Veiga Martins. Belo Horizonte, 2010. 47f.: il. Orientador: Paulo Eduardo Alencar de Souza Co-Orientador: Elton Gonçalves Zenóbio Dissertação (Mestrado) – Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. 1. Ossos - Regeneração. 2. Regeneração tecidual guiada. I. Souza, PauloEduardo Alencar de. II. Zenóbio, Elton Gonçalves. III. Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Odontologia. IV.Título. CDU: 616.314-089 FOLHA DE APROVAÇÃO DEDICATÓRIA Aos meus pais, pela contribuição e compreensão e À Jaqueline, Dudu, João, Luís e Davi Pelo futuro da nossa família. AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu orientador Prof. Paulo Eduardo Alencar de Souza pela sua extrema competência e capacidade de orientar seus alunos e grande conhecimento demonstrado durante todo o curso; e ao meu co-orientador Élton Gonçalves Zenóbio por sua disponibilidade. Aos meus professores, que exigiram estudo, além de transmitir conhecimentos fazendo com que o resultado do aprendizado seja maior. Aos meus pacientes do consultório e do curso pela confiança depositada em meu trabalho. Aos meus colegas de curso, com quem aprendi muito com a soma das diferentes experiências. Aos Profs. Martinho Campolina e José Eustáquio pela grande colaboração Ao Sammy pela sua competência e ajuda na análise das membranas. Às atendentes da PUC Minas pela competência e compreensão com os alunos. À funcionária Reni, do Laboratório de Patologia Bucal da PUC Minas. Às secretárias Ana Paula, Angélica e Silvania pela ajuda durante todo o curso. Aos alunos de iniciação científica Guilherme Campos, Marco Antônio Xambre e Polyana Cardoso pela grande dedicação e capacidade. Ao Rotary Club Ponte Nova. À Nayra e Solange que ajudaram muito na minha ausência. Ao Dr. Gustavo Gomes pelo incentivo e ao Dr. José Carlos Mucci pela confiança. Ao Alexandre pela amizade e pelos sobrinhos. Ao Rodrigo Gomides pela organização e companheirismo. Aos meus avós e tios que sempre contribuíram de alguma forma. Á Irlaine pela paciência e ajuda que o curso exige de uma namorada e pela qualidade do seu profissionalismo. RESUMO Materiais compostos por colágeno têm sido utilizados em medicina e odontologia devido a suas características de biocompatibilidade e capacidade de promover reparo tecidual. Para procedimentos de regeneração tecidual ou óssea guiada, membranas de colágeno têm se mostrado comparáveis às membranas não reabsorvíveis quanto a redução da profundidade de sondagem, ganho de inserção clínica e preenchimento ósseo. Além disso, membranas de colágeno são reabsorvíveis, o que elimina a necessidade de um segundo procedimento cirúrgico, o que é necessário quando se usa membranas não-reabsorvíveis. Segundo alguns autores, a composição e a morfologia das superfícies interna e externa são importantes para prevenir a migração de tecido epitelial e conjuntivo e permitir a instalação de células osteogênicas para o crescimento ósseo. O objetivo desse estudo foi analisar morfologicamente as superfícies de três tipos de membranas de colágeno reabsorvíveis disponíveis comercialmente. Para isso, amostras das membranas Bio-Gide®, OsseoGuard™ e Surgidry Dental F foram metalizadas e analisadas em microscópio eletrônico de varredura. Nossos resultados mostraram que as membranas apresentam arquitetura superficial e composição química distintas. Em conclusão, este estudo mostrou que os diferentes tipos de membranas de colágeno reabsorvíveis apresentam distintas morfologias e composições químicas, o que pode significar diferenças em suas capacidades osteopromotoras e de manutenção de barreira física em procedimentos de regeneração tecidual guiada. Palavras-chave: Membranas reabsorvíveis. MEV. Regeneração óssea. ABSTRACT Collagen materials have been utilized in medicine and dentistry because of their proven biocompatibility and capability of promoting wound healing. For guided tissue or bone regeneration procedures, collagen membranes have been shown to be comparable to nonabsorbable membranes with regard to probing depth reduction, clinical attachment gain, and percent of bone fill. In addition, collagen membranes are resorbable which eliminates the need for a second surgical procedure that is normally required to remove a non-resorbable membrane. According to studies, the composition and surface morphology are important to prevent epithelial and connective cells migration into the wound site and allow the ingrowth of the bone forming cells. The aim of this study was evaluate the surface morphology of three available resorbable collagen membranes (Bio-Gide®, OsseoGuard™ e Surgidry Dental F) by scanning electron microscopy. Our results showed considerable difference between membrane architecture and chemical composition. In conclusion, this study showed that distinct collagen resorbable membranes exhibit different surface morphologies which could affect their osteopromotive capacity and stability during guided tissue regeneration procedures. Key-words: Biodegradable membrane. SEM. Bone regeneration. LISTA DE ARTIGOS Esta dissertação gerou a seguinte proposta de artigo: 1- Análise morfológica de membranas reabsorvíveis de colágeno em microscópio eletrônico de varredura .......................................................................................................................... 22 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO GERAL............................................................................... 09 2 OBJETIVO GERAL...................................................................................... 17 REFERÊNCIAS GERAIS..................................................................................... 18 APÊNDICE – ARTIGO........................................................................................ 22 9 INTRODUÇÃO GERAL No final da década de 70, Kivirikko & Myllylä (1979) relataram a existência de mais de 20 tipos de colágeno no organismo, sendo a proteína mais abundante do nosso corpo e formadora das fibras colágenas. A molécula de colágeno possui uma composição de aminoácidos não muito comum, formada por um grande número de glicinas e prolinas, assim como por mais dois aminoácidos que são modificados após serem colocados pelos ribossomos: a hidroxiprolina e a hidroxilisina. Esses dois últimos são derivados respectivamente da prolina e da lisina através de processos enzimáticos dependentes de vitamina C. Considerado o mais importante componente protéico estrutural do corpo humano (CHVAPIL, 1977), o colágeno é um essencial constituinte do periodonto, na manutenção da união orgânica entre tecido ósseo alveolar e o dente, também apresentando um importante papel no processo regenerativo, pois sua interação com os fibroblastos e com os componentes da matriz extracelular faz orientar o sistema de fibras na formação do ligamento periodontal (LP) (AUKHIL; FERNYHOUGH, 1986). O colágeno apresenta alta resistência elástica, pouca extensibilidade, fibroorientação, controle da adição e liberação de outras substâncias, baixa antigenicidade, e capacidade de estimular a coagulação sanguínea (DOILLON et al.,1986; HYDER et al., 1992). O LP apresenta o colágeno tipo I como componente predominante, o que permite que o colágeno exógeno seja biocompatível com os tecidos periodontais (LP e gengiva), sendo incorporado à estrutura dos mesmos. As membranas de colágeno possuem a capacidade de inibir o crescimento e a migração dos tecidos epitelial e conjuntivo, permitindo a formação de uma nova inserção na superfície radicular previamente exposta. Essas membranas mantêm a estabilidade do coágulo durante o processo de reparo, promovem a migração celular seletiva (PITARU et al., 1988; BUNYARATAVEJ e WANG, 2001; WANG e SHAMMARI, 2002), a 10 quimiotaxia dos fibroblastos gengivais e das células do LP e a hemostasia da ferida (IAFFE, EHRLICH e SHOSHAN, 1984). Sendo o colágeno um agente hemostático natural, essas membranas possuem a habilidade de promover agregação plaquetária, facilitando o início do processo de reparo e a maturação da ferida (ZAHEDI, BOZON e BRUNEL, 1998). Apresentam também baixa imunogenicidade, capacidade para aumentar a espessura dos tecidos (PITARU, 1988; WANG et al., 1994), fácil manipulação, além de não levarem à formação de quelóide nos procedimentos regenerativos com membrana de colágeno (WANG e SHAMMARI, 2002). A maioria das membranas de colágeno disponíveis comercialmente é proveniente do colágeno tipo I, mas existem membranas formadas por colágeno tipo I e tipo III (BUNYARATAVEJ e WANG, 2001). A origem do colágeno pode ser proveniente de diferentes espécies (bovina, suína e ratos) e sítios anatômicos (pericárdio, dura mater, fáscia do temporal, derme, tendão, dentre outros) (PITARU et al., 1988; BUNYARATAVEJ e WANG, 2001). Atualmente, a utilização de membranas de colágeno bilaminadas diminuiu a exposição dessas ao meio bucal, resultando em uma melhora na condição dos tecidos neoformados. Notou-se também que essa propriedade proporcionou maior espessura e resistência a elas, possibilitando a formação de um espaço para proteção do coágulo (ROMAGNA-GENON, 2001). Os poros internos da membrana permitem a proliferação celular, devendo, portanto, ficar voltados para a superfície radicular. A camada externa densa age como barreira ao permanecer em contato com a face interna do retalho periodontal (O’BRIEN et al., 1995). O grau de reabsorção rápida do colágeno tem sido uma preocupação constante para os pesquisadores. Iglhaut et al. (1988) reportaram que, durante os procedimentos de regeneração periodontal guiada (RPG), as migrações das células ósseas e das células do ligamento periodontal alcançam seus picos entre 2 a 7 dias após a cirurgia e que um decréscimo dos 11 níveis normais da atividade mitótica acontece ao término da terceira semana. As células envolvidas com o processo de regeneração atingem os sítios da ferida periodontal entre 3 a 4 semanas, período em que a membrana de colágeno deve manter sua integridade para permitir o repovoamento celular seletivo. Com o objetivo de prolongar o tempo de absorção das membranas, várias técnicas de ligação cruzada foram desenvolvidas. Entre essas, a utilização da luz ultravioleta, do hexametilenodisocianato (HMDIC), do glutaraldeído e do ácido difenilfosforilizado (DDPA) (BUNYARATAVEJ e WANG, 2001). Em Odontologia, os profissionais encontram dificuldades na execução do tratamento de seus pacientes em razão da qualidade e quantidade insuficientes de tecido ósseo. Cada vez mais pacientes procuram os implantes osseointegrados como forma de reabilitar ausências dentárias. Contudo, um número considerável destes pacientes necessita de reconstruções ósseas para viabilizar o sucesso estético-funcional dos implantes. Nestes casos, podem-se utilizar técnicas de regeneração óssea guiada (ROG) (SEIBERT e NYMAN, 1994; BARCELOS et al. 2008). A ROG também está indicada para regeneração óssea em alvéolos frescos, para formar osso ao redor dos implantes imediatos e para correção de perdas ósseas que ocorreram durante ou depois da osseointegração dos implantes (SEIBERT e NYMAN, 1994; DAHLIN et al., 1989; MOSES et al., 2005). A ROG obedece ao mesmo princípio biológico da técnica de regeneração tecidual guiada (RTG), que consiste na utilização de barreiras físicas para evitar que os tecidos periodontais, incapazes de promover regeneração, entrem em contato com a superfície radicular durante o processo de cura (GOTTLOW et al., 1984). O objetivo principal da regeneração óssea guiada é direcionar a neoformação óssea, evitando que células do tecido conjuntivo proliferem rapidamente, ocupando o espaço destinado ao preenchimento ósseo (BUSER et al., 1990; NEVINS, 1992; ASLAN, SIMSEK e DAYI, 2004) . 12 Os materiais utilizados como barreira (membrana) devem ser biocompatíveis, a fim de não produzir respostas imunogênicas. Devem também permitir a passagem de nutrientes e gases e ter adequada integração tecidual. As características estruturais devem fazer com que impeçam a proliferação apical de células indesejáveis (células epiteliais e do tecido conjuntivo gengival) para a área a ser regenerada, além de permitir a criação e manutenção de um espaço destinado ao coágulo, que posteriormente será ocupado por células do ligamento periodontal e do osso alveolar. É importante também que as membranas sejam fáceis de manipular e adaptar sobre o defeito a ser regenerado (CAFFESSE et al., 1997). Membranas reabsorvíveis e não-reabsorvíveis podem ser utilizadas nos procedimentos de ROG (NOVAES e SOUZA, 2001; GRIFFIN, CHEUNG e HIRAYAMA, 2004). No entanto, o emprego de membranas não-reabsorvíveis requer a realização de um segundo procedimento cirúrgico a fim de removê-la, o que gera desconforto ao paciente e risco de perturbar os tecidos neoformados sob a barreira (LINDHE, BERGLUNDH e ARAUJO, 1995; BARROS et al., 2005). Matchei (2001) relatou que as membranas reabsorvíveis apresentam a vantagem de eliminar a fase cirúrgica de remoção; entretanto, uma vez expostas e infectadas, são difíceis de serem removidas. Segundo alguns autores, o uso de membranas reabsorvíveis deve estar associado à utilização de substitutos ósseos ou materiais de preenchimento para garantir a manutenção do espaço destinado à regeneração (JANOVIC et al., 2007; TROMBELLI et al., 2008). Membranas reabsorvíveis podem ser constituídas de colágeno ou de diferentes tipos de poliésteres, como o ácido polilático ou poliglicólico, ou ainda pela combinação de ambos. A literatura revela não haver diferenças clínicas e histológicas significantes entre tratamentos utilizando membranas reabsorvíveis e não-reabsorvíveis de politetrafluoretileno expandido (e-PTFE), mesmo em longo prazo de acompanhamento (CAFFESSE et al., 1994; CAFFESSE et al., 1997; PONTORIERO et al., 1999). 13 Problemas associados ao período de cura, como exposição prematura da membrana na cavidade oral e possível contaminação desta, poderão ocorrer com o emprego das membranas reabsorvíveis e não-reabsorvíveis. A infecção da barreira poderá gerar complicações póscirúrgicas graves como abscessos e dor, sendo necessária sua remoção (NEWMAN, 1993; MATCHEI, 2001). Entretanto, alguns autores relataram que o uso adequado de antibióticos e de agentes químicos locais para controle de placa até a remoção da barreira poderá ser eficiente no controle da infecção, mesmo nos casos de barreiras não-reabsorvíveis (TONETTI, PINI-PRATO e CORTELLINI, 1993; SIMONPIETRI et al., 2000). Burns et al. (2000) relatam que as técnicas tradicionais de cirurgia plástica periodontal para o tratamento de recessão gengival tem tipicamente usado enxertos de tecido mole para obter a cobertura do defeito com grande sucesso clínico. Os clínicos que usam técnicas de regeneração tecidual guiada (RTG), também estão desfrutando do sucesso significativo em procedimentos de cirurgia plástica periodontal. Entretanto, a terapia de RTG utilizando membranas bioabsorvíveis oferece as vantagens de evitar uma cirurgia de local dador e um segundo procedimento cirúrgico para a remoção da barreira. Um novo tipo de membrana de bicamada bioabsorvível de colágeno, que se adapta rapidamente às superfícies do osso e do dente por formação de gel de fibras de colágeno e de sangue, pode ser estabilizada sem necessidade de suturas antes do fechamento dos tecidos moles. Esta membrana bioabsorvível tem demonstrado ser eficaz em procedimentos de regeneração óssea guiada e no tratamento de defeitos periodontais (Burns et al., 2000). Segundo o seu fabricante (Geistlich Pharma), Bio-Gide® é uma membrana de colágeno puro obtido por processos padronizados e produção controlada. O colágeno é extraído de suínos certificados e é cuidadosamente purificado para evitar reações antigênicas. Bio-Gide® é esterilizada em dupla camada por radiação gama. A superfície porosa voltada para o osso vai impedir o ingresso de tecido fibroso no defeito ósseo. A membrana é feita de 14 colágeno tipo I e III, sem tratamento químico. Ainda segundo o fabricante, a baixa antigenicidade e excelente biocompatibilidade favorecem o uso de Bio-Gide® em cirurgias odontológicas. Estudos em ratos mostraram que o colágeno é reabsorvido em cavidades ósseas em 24 semanas (ROTHAMEL et al., 2005). A membrana retém a sua integridade estrutural, mesmo quando molhada e pode ser fixada por suturas ou pinos. As fibras de colágeno incham e formam uma estrutura de tecido básico unificado. Como resultado, a adaptação à parede óssea e o completo fechamento do defeito ósso é facilmente conseguido. Reações inflamatórias são raras. As indicações são: aumento ósseo ao redor de implantes imediatos e tardios; aumento de rebordo ósseo para posterior colocação de implantes; reconstrução do rebordo alveolar para tratamento protético; preenchimento de defeitos ósseos por ressecção radicular, retirada de cistos e dentes retidos; regeneração óssea guiada em deiscências e regeneração tecidual guiada em defeitos periodontais. Devido à aderência ao tecido ósseo e à elasticidade da Bio-Gide®, um material ósseo de preenchimento é necessário para criar e manter o espaço para formação óssea (ZITZMANN et al., 1997). Em caso de exposição da membrana durante a fase de cicatrização, o tempo de reabsorção pode ser acelerado. Estabilidade absoluta da membrana é importante para regeneração óssea guiada e uma condição vital para o sucesso terapêutico, e o menor movimento embaixo dos tecidos deve ser evitado. A OsseoGuard™, segundo o seu fabricante (Biomet 3i), é um material de colágeno bioabsorvível para implante, desenvolvido para uso em defeitos periodontais e ósseos, implantes dentários ou reconstrução da crista óssea alveolar, a fim de auxiliar na cicatrização pós-cirúrgica. OsseoGuard™ é uma matriz membranosa branca, não-friável, construída a partir de fibras de colágeno do tipo I altamente purificadas, derivadas de tendões de Aquiles bovinos. O OsseoGuard™ possui uma morfologia de fibras compactas para obter maior resistência mecânica. Estudos de permeação macromolecular mostraram que a membrana é 15 permeável às macromoléculas. Ainda segundo o fabricante, sua porosidade retarda eficazmente o crescimento epitelial descendente e evita a migração de células do tecido conjuntivo gengival para o local da intervenção cirúrgica. As propriedades semipermeáveis da membrana permitem a troca de nutrientes essenciais para a cicatrização do ferimento. OsseoGuard™ é esterilizado com radiação gama e deve sobrepor ao menos 2 mm das laterais do defeito, para permitir total contato ósseo e evitar invasão do tecido conjuntivo gengival por baixo do material. A fixação da membrana pode ser indicada para evitar o deslocamento devido à carga ou mobilização. A membrana pode ser suturada no local usando fios de sutura reabsorvíveis e uma agulha de ponta romba. É possível também usar tachas reabsorvíveis para fixar a membrana. O retalho mucoperióstico é suturado sobre a membrana de colágeno e o ferimento deve ser fechado completamente para evitar reabsorção acelerada devido à exposição da membrana. Já a Surgidry Dental F, segundo seu fabricante (Technodry), é uma matriz orgânica de colágeno tipo I polimerizado e purificado. O colágeno é uma proteína fibrosa relativamente solúvel em água e constituída por cadeias de polipeptídios. A unidade essencial de colágeno está constituída por três cadeias de polipeptídios entrelaçadas formando uma hélice tripla constituindo uma unidade macro-molecular chamada tropocolágeno, que se agrupam entre si formando fibrilas que se unem para formar fibras colágenas que, por sua vez se agrupam, em conjuntos, para formar feixes. A tríplice hélice consiste em duas cadeias α-1 e uma cadeia α-2 cada uma com aproximadamente 1050 aminoácidos de comprimento. A estrutura helicoidal é estritamente dependente do aminoácido glicina, presente em cada terceira posição e é mantida, em parte, pelas ligações de hidrogênio entre as cadeias. Na parte terminal de cada cadeia, seja nos radicais amino ou carboxílico, existem 15 a 20 aminoácidos, que não participam da conformação da hélice central. Estes segmentos telopeptídeos não helicoidais contem as maiores determinantes de diferenciação entre as espécies (porção antigênica). O 16 processo utilizado pela TechnoDry é capaz de retirar as proteínas não colagênicas dos tecidos, bem como extrair a porção antigênica das fibras colágenas, sem desconfigurar a estrutura helicoidal tríplice, mantendo as características materiais das fibras colagênicas. As fibras colagênicas resultantes do processo, uma vez mantendo suas características estruturais, apresentam atividades inerentes às do colágeno natural, tanto do ponto de vista físico ou mecânico. O filme de colágeno resultante do processo de manufatura é um produto altamente purificado de comprovada biocompatibilidade, estéril e apirogênico. A Surgidry Dental pode ser usada como barreira ou cobertura nos procedimentos cirúrgicos que necessitem do uso da técnica de RTG. Em implantodontia, são vários os procedimentos, incluindo levantamento de seio e cobrimento dos implantes dentários. Assim como outros produtos derivados de colágeno, o Surgidry Dental não deve ser utilizado para fechamento de incisões cirúrgicas, pois pode interferir na cicatrização por ação mecânica. Surgidry Dental deve ser hidratado em solução fisiológica estéril por 5 a 10 minutos antes da sua aplicação, este procedimento reconstituirá a membrana para seu estado natural e, segundo o fabricante, facilitará a modelagem e aplicação da mesma. Na literatura indexada ao PubMed não há trabalhos avaliando as membranas OsseoGuard e Surgydry Dental. A escassez de trabalhos na literatura, avaliando a comparação morfológica entre membranas reabsorvíveis, inclusive sua constituição química, estimula a realização de novos trabalhos para que tenhamos um melhor resultado em nossos tratamentos odontológicos no que diz respeito às regenerações óssea e periodontal. 17 OBJETIVO GERAL O objetivo desse estudo foi analisar e comparar morfologicamente as superfícies de três diferentes membranas reabsorvíveis de colágeno Bio-Gide®, OsseoGuardTM e Surgidry Dental F, através de microscopia eletrônica de varredura. 18 REFERÊNCIAS GERAIS 1. ASLAN, M.; SIMSEK, G.; DAYI, E. Guided bone regeneration (GBR) on healing bone defects: a histological study in rabbits. The journal of contemporary dental practice, n.15, v.5, p.114-123, May 2004. 2. AUKHIL, I.; FERNYHOUGH, W.S. Orientation of gingival fibroblasts in simulated periodontal spaces in vitro. S.E.M. observations. Journal of Periodontology, v.57, p.405-412, 1986. 3. BARCELOS M.J. et al. Diagnosis and treatment of extraction sockets in preparation for implant placement: report of three cases. Brazilian dental journal, v.16, n.2 p.159-164, 2008. 4. BARROS R.R. et al. New surgical approach for root coverage of localized gingival recession with acellular dermal matrix: a 12-month comparative clinical study. Journal of esthetic and restorative dentistry, v.17, n.3, p.156-164, discussion 164, 2005. 5. BUNYARATAVEJ, P.; WANG, H.L. Collagen membranes: a review. Journal of Periodontology, v. 72, n.2, p. 215-219. Feb. 2001. 6. BUSER D. et al. Regeneration and enlargement of jaw bone using guided tissue regeneration. Clinical oral implants research, v.1, n.1, p.22-32, Dec. 1990. 7. BURNS W.T. et al. Gingival recession treatment using a bilayer collagen membrane. Journal of periodontology, v.71, n.8, p.1348-1352, Aug. 2000. 8. CAFFESSE R.G. et al. Guided tissue regeneration: comparison of bioabsorbable and non-bioabsorbable membranes. Histologic and histometric study in dogs. Journal of periodontology, v.65, n.6, p.583-591, Jun. 1994. 9. CAFFESSE R.G. et al. Clinical comparison of resorbable and non-resorbable barriers of guided periodontal tissue regeneration. Journal of clinical periodontology, v.24, n.10, p.747-752, Oct. 1997. 10. CHVAPIL, M. Collagen sponge: theory and practice of medical applications. Journal of Biomedical Material Research, v.11, p.721-741, 1977. 11. DAHLIN C. et al. Generation of new bone around titanium implants using a membrane technique: an experimental study in rabbits. The international journal of oral & maxillofacial implants, v.4, p.19-25, 1989. 12. DOILLON C.J. et al. Collagen based wound dressings: control of the pore structure and morphology. Journal of Biomedical Material Research, v.20, p.1219-1228, 1986. 13. GOTTLOW J. et al. New attachment formation as the result of controlled tissue regeneration. Journal of clinical periodontology, v.11, n.8, p.494-503, Sep. 1984. 19 14. GRIFFIN, T.J.; CHEUNG, W.S.; HIRAYAMA, H. 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Acesso em out. 2010. 22 ARTIGO Análise morfológica de membranas reabsorvíveis de colágeno em microscópio eletrônico de varredura Alessandro Gomides Veiga Martins Élton Gonçalves Zenóbio Paulo Eduardo Alencar de Souza Mestrado em Implantodontia do Departamento de Odontologia da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais RESUMO Materiais compostos por colágeno têm sido utilizados em medicina e odontologia devido a suas características de biocompatibilidade e capacidade de promover reparo tecidual. Para procedimentos de regeneração tecidual ou óssea guiada, membranas de colágeno têm se mostrado comparáveis às membranas não reabsorvíveis quanto a redução da profundidade de sondagem, ganho de inserção clínica e preenchimento ósseo. Além disso, membranas de colágeno são reabsorvíveis, o que elimina a necessidade de um segundo procedimento cirúrgico, o que é necessário quando se usa membranas não-reabsorvíveis. Segundo alguns autores, a composição e a morfologia das superfícies interna e externa são importantes para prevenir a migração de tecido epitelial e conjuntivo e permitir a instalação de células osteogênicas para o crescimento ósseo. O objetivo desse estudo foi analisar morfologicamente as superfícies de três tipos de membranas de colágeno reabsorvíveis disponíveis comercialmente. Para isso, amostras das membranas Bio-Gide®, OsseoGuard™ e Surgidry Dental F foram metalizadas e analisadas em microscópio eletrônico de varredura. Nossos resultados mostraram que as membranas apresentam arquitetura superficial e composição química distintas. Em conclusão, este estudo mostrou que os diferentes tipos de membranas de colágeno reabsorvíveis apresentam distintas morfologias e composições químicas, o que pode significar diferenças em suas capacidades osteopromotoras e de manutenção de barreira física em procedimentos de regeneração tecidual guiada. Palavras-chave: membranas reabsorvíveis, MEV, regeneração óssea. 23 Morphometric analysis of absorbable membranes with scanning electron microscopy ABSTRACT Collagen materials have been utilized in medicine and dentistry because of their proven biocompatibility and capability of promoting wound healing. For guided tissue or bone regeneration procedures, collagen membranes have been shown to be camparable to nonabsorbable membranes with regard to probing depth reduction, clinical attachment gain, and percent of bone fill. In addition, collagen membranes are resorbable which eliminates the need for a second surgical procedure that is normally required to remove a non-resorbable membrane. According to studies, the composition and surface morphology are important to prevent epithelial and connective cells migration into the wound site and allow the ingrowth of the bone forming cells. The aim of this study was evaluate the surface morphology of three available resorbable collagen membranes (Bio-Gide®, OsseoGuard™ e Surgidry Dental F) by scanning electron microscopy. Our results showed considerable difference between membrane architecture and chemical composition. In conclusion, this study showed that distinct collagen resorbable membranes exhibit different surface morphologies which could affect their osteopromotive capacity and stability during guided tissue regeneration procedures. Key-words: Biodegradable membrane, SEM, bone regeneration. 24 INTRODUÇÃO Nos últimos 25 anos, várias técnicas de aumento do volume ósseo têm sido desenvolvidas e propostas. Uma dessas técnicas é baseada no princípio de regeneração óssea guiada utilizando membranas como barreiras. Essas barreiras de membranas foram testadas no final dos anos 1950 e 1960 para a cicatrização de defeitos ósseos em aplicações ortopédicas utilizando filtros Millipore1-2. Mais tarde, foram também utilizadas em cirurgia oral para a reconstrução de defeitos ósseos nos maxilares3. Na década de 50, foi observado que a presença de um coágulo sanguíneo é necessária para a formação de novo osso4. Assim, em regeneração óssea guiada, uma barreira de membrana impede o crescimento de fibroblastos e fornece um espaço para a osteogênese dentro do coágulo5. Barreiras de membranas são utilizadas para proteger o coágulo sanguíneo e evitar a migração de células dos tecidos moles (epitélio e tecido conjuntivo) para dentro do tecido ósseo, permitindo que as células osteogênicas sejam estabelecidas. As membranas são produzidas a partir de materiais biocompatíveis reabsorvíveis ou não-rabsorvíveis. As propriedades ideais de uma barreira de membrana são: (I) biocompatibilidade, (II) manutenção do espaço, (III) ser oclusiva para prevenir a migração de células, (IV) ter boas propriedades de manipulação e (V) ser reabsorvível6. Barreiras de membranas podem ser usadas simultaneamente ou em fases. Utilizando a abordagem simultânea, a membrana é aplicada na colocação de implantes para regenerar um defeito ósseo peri-implantar. A abordagem em fases, por outro lado, usa primeiramente a barreira de membrana para a regeneração de um defeito ósseo no processo alveolar, e o implante é inserido em um segundo tempo de procedimento após a regeneração óssea ser concluída5. 25 O padrão de reparo foi demonstrado envolvendo todas as etapas de formação do novo osso, incluindo o estabelecimento do coágulo sanguíneo, a invasão de células osteoprogenitoras, sua diferenciação em osteoblastos e aposição de uma matriz extracelular, constituída principalmente por fibras colágenas que finalmente mineraliza para formar tecido ósseo e, posteriormente, é remodelado em osso lamelar7. Os defeitos ósseos preenchidos apenas com sangue e efetivamente separados do tecido gengival por uma barreira tem a capacidade de gerar um osso novo8. No entanto, em um modelo humano, foi observado que o coágulo sanguíneo ao ser absorvido leva a uma redução no volume ósseo formado9. Na tentativa de minimizar essa perda de volume ósseo, enxertos ósseos ou substitutos ósseos vêm sendo utilizados, estabilizando o coágulo sanguíneo. Além disso, estes materiais mantêm o espaço com o auxílio de membranas de apoio, evitando assim seu colapso em grandes defeitos8,10,11. Na literatura há escassez de trabalhos avaliando a morfologia das superfícies das membranas de colágeno utilizadas em Odontologia. Assim, o objetivo desse estudo foi analisar e comparar morfologicamente as superfícies de três diferentes membranas reabsorvíveis de colágeno comercialmente disponíveis: Bio-Gide®, OsseoGuardTM e Surgidry Dental F, através de microscopia eletrônica de varredura. 26 REVISÃO DE LITERATURA Na última década, o uso de implantes osseointegrados ancorados no osso da mandíbula com contato direto osso-implante tornou-se uma modalidade de tratamento cada vez mais importante para a substituição dos dentes ausentes em pacientes totalmente ou parcialmente desedentados12-13. Para o sucesso de implantes osseointegrados, em longo prazo, um volume suficiente de osso maxilar saudável deve estar presente no local de implantação. Entretanto, a análise pré-operatória, muitas vezes demonstra defeitos ósseos localizados no processo alvéolar devido a um trauma, extração de dentes com doença periodontal avançada, fratura de raiz ou lesão periapical. Assim, a cirurgia reconstrutiva é necessária para regenerar esses defeitos, e permitir que os implantes osseointegrados tenham um bom prognóstico a longo prazo6. Membranas, clinicamente usadas para melhorar a regeneração óssea de acordo com o princípio de osteopromoção, têm sido essencialmente feitas de politetrafluoretileno expandido (Gore-Tex). Recentemente, diferentes tipos de membranas biodegradáveis se tornaram disponíveis. Um estudo avaliou o potencial osteopromotivo de 10 diferentes materiais de membrana biodegradáveis e não biodegradáveis14. Microscopia eletrônica de varredura revelou diferentes configurações das superfícies das membranas, apesar de algumas delas estarem quimicamente relacionadas. Defeitos ósseos mandibulares padronizados foram feitos bilateralmente em ratos adultos e foram aleatoriamente cobertos com os diferentes tipos de membrana. Após 6 semanas de cura, vários graus de cicatrização óssea foram observados sob as diferentes membranas, através de análise por microscopia óptica. Algumas das membranas, como Gore-Tex, Millipore e Resolut LT, revelaram um bom efeito osteopromotivo, enquanto outras tiveram pouco ou nenhum efeito benéfico sobre a cicatrização óssea. Certos materiais de membrana causaram uma resposta inflamatória pronunciada no tecido mole ao redor, enquanto outras apresentaram uma baixa reação inflamatória. O estudo mostra que diferentes 27 membranas diferem fortemente na eficácia osteopromotora, mesmo que aparentemente quimicamente semelhantes. Além disso, o estudo demonstrou que as membranas desenvolvidas principalmente para fins de regeneração periodontal podem não ser adequadas para promover a cicatrização óssea14. Um aumento ósseo bem sucedido requer a manutenção do espaço previsível e a exclusão adequada daquelas células que não possuem potencial osteogênico da área do defeito15. O osso mineral natural é considerado osteocondutor e é utilizado como formador de espaço em combinação com técnicas de barreira de membrana. Friedmann et al. (2002) avaliaram 28 pacientes quanto às reações teciduais nos ossos maxilares em sítios preenchidos com osso mineral desproteinizado bovino (DBBM) cobertos com a barreira de colágeno Ossix ou com membrana e-PTFE (Gore-Tex)15. Sete meses após procedimentos cirúrgicos de aumento ósseo, biópsias foram obtidas na reentrada e análises histomorfométricas mostraram não haver diferenças entre as duas barreiras quanto à área total de osso mineralizado e à área de remanescentes de DBBM. Ainda segundo os autores, a ocorrência de exposição da barreira não interferiu no resultado histológico em ambos os grupos testados. A barreira de colágeno combinado com o DBBM forneceu regeneração óssea qualitativa comparável ao material padrão de e-PTFE combinada com o mesmo osso mineral15. O uso de membranas de barreira em procedimentos de regeneração óssea guiada (ROG) para o tratamento de defeitos ósseos alveolares é uma prática comum. Com o objetivo de verificar se o uso de uma membrana de hidrogel polietileno glicol sintético bioreabsorvível (PEG) poderia resultar em uma quantidade similar de preenchimento vertical de osso como uma membrana de colágeno normal, Jung et al. (2009) realizaram enxertos em defeitos ósseos. Pacientes que necessitavam de tratamento com implantes, com um defeito ósseo maior que 3 mm na maxila ou mandibula posterior, foram submetidos a levantamento de retalho mucoperiostal, seguido da colocação de implante dentário e de enxerto com osso 28 mineral bovino. Em seguida, a área foi coberta com uma membrana de colágeno ou com uma membrana de hidrogel PEG, a qual é aplicada como um líquido. Após um período de cicatrização de seis meses, reentrada cirúrgica foi realizada e as mudanças na altura óssea vertical da linha de base foram avaliadas. Tecido duro bem vascularizado estava presente em todos os locais e o osso regenerado era semelhante ao osso circundante nativo. A média de preenchimento do defeito ósseo foi semelhante entre os grupos, embora um maior número de complicações em tecidos moles tenha sido observado com a membrana PEG (por exemplo, retardo ou cicatrização incompleta)16. Douthitt et al. (2001) avaliaram o efeito da cobertura de feridas perirradiculares por membranas bio-reabsorvíveis de colágeno no reparo de deiscências vestibulares em animais. O terceiro e quarto pré-molares de nove cães foram seccionados e defeitos vestibulares criados. Um dente em cada quadrante recebeu uma membrana cobrindo ambas as raízes. O outro dente não sofreu nenhum tratamento e serviu como controle. Os animais foram sacrificados e as amostras foram avaliadas em dois períodos: 9 e 27 semanas. Na análise histológica, o grupo de membrana de 27 semanas apresentou significativamente maior altura do tecido conjuntivo e maior quantidade de regeneração do osso alveolar que o grupo controle. Já a extensão do epitélio juncional foi significativamente maior no grupo controle, sugerindo que a utilização de uma membrana reabsorvível aumenta a regeneração óssea quando um defeito vestibular existe no momento da cirurgia perirradicular17. A terapia periodontal regenerativa visa previsivelmente restaurar os tecidos de suporte periodontal, e deve resultar na formação de uma nova inserção de tecido conjuntivo (ou seja, novo cemento com inserção de fibras do ligamento periodontal) e osso alveolar novo. Evidências histológicas a partir de modelos pré-clínicos tem demonstrado a regeneração periodontal após o tratamento com membranas de barreira, vários tipos de materiais de enxerto ou uma combinação dos dois. No entanto, ainda não está claro até que ponto uma 29 combinação de membranas de barreira e materiais de enxerto pode também melhorar o processo de regeneração em comparação com membranas ou material para enxerto isoladamente ou retalho de espessura total. Desse modo, Sculean et al. (2008) revisaram sistematicamente todos os estudos pré-clínicos de regeneração periodontal em animais utilizando a combinação de membranas de barreira e materiais de enxerto, os quais utilizaram técnicas histológicas para mensuração e comparação. A maioria dos estudos demonstrou histologicamente melhor cicatrização periodontal e óssea após a combinação de membranas e material para enxerto, quando comparada a utilização isoladamente de ambas, apenas em defeitos infra-ósseos quando não havia duas paredes ósseas. Entretanto, nenhum benefício adicional de tratamentos combinados foi detectado em modelos infra-ósseos de três paredes, de furca classe II ou em defeitos de fenestração18. Para avaliar o efeito de uma membrana oclusiva reabsorvível de polihidroxibutirato, Kostopuolos e Karring (1994) criaram defeitos ósseos na porção inferior de ramos mandibulares de ratos. Após 3 ou 6 meses de cicatrização, foi observado que, nos defeitos cobertos pela membrana, a formação óssea foi significativamente maior que nos defeitos não cobertos. Neoformação de tecido muscular, glandular e conjuntivo foi consistentemente ocorrendo nos defeitos do grupo controle durante a cicatrização, sugerindo que o repovoamento seletivo de defeitos ósseos com células osteogênicas pode ser assegurado através da exclusão dos tecidos moles em torno da área da ferida com uma membrana oclusiva bioreabsorvível19. Atualmente, diversos tipos de membranas têm sido empregados para regeneração periodontal e óssea na Odontologia. A composição e a morfologia das superfícies interna e externa das membranas parecem ser importantes para prevenir a migração de tecido epitelial e conjuntivo e permitir a instalação de células osteogênicas para o crescimento ósseo. O objetivo desse estudo foi analisar morfologicamente as superfícies de três tipos de membranas 30 de colágeno reabsorvíveis disponíveis comercialmente, Bio-Gide®, OsseoGuard™ e Surgidry Dental F, através de microscopia eletrônica de varredura. 31 MATERIAS E MÉTODOS Membranas examinadas Três tipos de membrana de colágeno disponíveis comercialmente, com diferentes composições e produzidas a partir de diferentes animais: 1- Surgidry Dental F (colágeno tipo I bovino; Technodry Liofilizados Médicos Ltda, Belo Horizonte, Brasil), 2- Bio-Gide® (colágeno tipo I e III suíno; Geistlich Pharma, Wolhusen, Switzerland), 3- OsseoGuard™ (colágeno tipo I bovino; Collagen Matrix, Inc, Franklin Lakes, USA). Microscopia eletrônica de varredura As membranas foram cortadas em pedaços com cerca de oito milímetros de largura e montadas em um suporte de alumínio com o auxílio de fita adesiva. Em seguida, as membranas foram submetidas ao processo de metalização em câmara à vácuo (Denton Vacuum Desk V, Denton Vacuum, Moorestown, USA), sendo cobertas com micropartículas de ouro. Um microscópio eletrônico de varredura (MEV) (Jeol JSM - 6510LV) foi utilizado para avaliar a estrutura e a morfologia das superfícies superior, inferior e lateral das membranas. Imagens digitais foram obtidas através da detecção de sinais secundários de elétrons emitidos pelas amostras quando as mesmas foram expostas ao feixe de elétrons. Para analisar a composição atômica das membranas, foi utilizado um espectrômetro de dispersão de energia de raios-X integrado ao MEV. A interação entre um feixe de elétrons e uma amostra produz uma variedade de emissões, dentre elas raios-X. O detector de energia dispersiva do aparelho absorve e separa os raios-X característicos de cada elemento. Através de software, obtêm-se análise semi-quantitativa da percentagem de cada átomo dentro do material analisado, sendo os resultados expressos em histogramas. Uma limitação dessa técnica é o fato do aparelho não conseguir distinguir e quantificar átomos com número atômico igual ou inferior a 6 (carbono). 32 RESULTADOS Microscopia Eletrônica de Varredura Através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram analisadas as superfícies externa (a qual deve ficar voltada para o tecido mole), interna (a qual deve ficar voltada para o tecido ósseo ou raiz dentária) e lateral das membranas de colágeno. Os aumentos foram escolhidos de acordo com a melhor imagem fornecida pelo microscópio. Nossos resultados mostraram que a morfologia das superfícies variou consideravelmente entre as membranas de colágeno analisadas. A membrana Bio-Gide® apresenta uma superfície lateral irregular, com várias depressões circulares dispostas de forma homogênea em toda sua extensão (Fig. 1A). A espessura da membrana é uniforme e mede cerca de 0,73 mm. A superfície externa mostra-se mais lisa (Fig. 1B), sem poros visíveis mesmo em grandes aumentos (650X), além de ocasionais áreas focais exibindo fibras colágenas de espessura pequena (Fig. 1C). A superfície interna mostra-se bastante heterogênea e irregular, com áreas lisas e áreas extremamente fibrosas (Fig. 1D e E). As áreas lisas apresentam formações em escamas sem poros visíveis ao MEV (Fig. 1F), enquanto as áreas fibrosas exibem uma ampla rede de fibras entrelaçadas de espessuras variadas, formando regiões bastante retentivas (Fig. 1G). A membrana OsseoGuard™ apresenta uma superfície lateral irregular, com duas camadas bem distintas (Fig. 2A): a mais externa mostra-se mais espessa e compacta e a mais interna, extremamente porosa formada por septos que se intercomunicam (Fig. 2B). Sua espessura varia de 0,54 a 0,75 mm de acordo com o microscópio (Fig. 2A). A superfície externa mostra-se bastante lisa e homogênea (Fig. 2C e D), sem poros visíveis mesmo em grandes aumentos (650X) (Fig. 2E). Notam-se, ainda, estruturas poliédricas pequenas e dispersas, adsorvidas à superfície (Fig. 2E). A superfície interna é composta basicamente por 33 numerosas perfurações retangulares dispostas de forma simétrica (Fig. 2F), medindo cerca de 420x150µm. Enquanto os centros das perfurações têm superfície lisa, dos septos partem fibras de espessura variada, formando redes, em direção ao fundo das perfurações (Fig. 2G). A análise da membrana Surgidry Dental F mostrou superfície lateral composta por várias camadas sobrepostas, exibindo depressões ovais e espessura variável com média de cerca de 0,32 mm (Fig. 3A e B). A superfície externa mostra-se áspera, com fundo liso, repleta de estruturas de formatos variados, adsorvidas ao fundo liso (Fig. 3C e D). Não são visualizados poros em maiores aumentos (650X) (Fig. 3E). A superfície interna apresenta numerosas fibras de espessuras variadas, dispostas em várias direções formando uma rede bastante interligada (Fig. 3F e G). Espectrometria de absorção de energia Através da espectrometria de dispersão de energia (EDS) foi possível identificar parte da composição química de cada uma das membranas. Os dados são expressos como percentagem em relação ao peso, não sendo considerados os átomos de carbono e nitrogênio, os quais devido ao baixo número atômico, não são quantificados de forma precisa (Quadro 1). Para cada membrana foram marcadas duas áreas na superfície interna para análise da composição química. Observamos diferenças na composição química entre as membranas, com destaque para a presença de nióbio (Nb), um elemento raro, perfazendo percentagens elevadas de peso nas membranas OsseoGuard e Surgidry, em relação aos demais elementos. Já a membrana Bio-Gide® apresenta maior proporção dos elementos cálcio (Ca) e alumínio (Al). 34 Quadro 1 – Determinação da composição química das membranas Bio-Gide®, OsseoGuard® e Surgidry Dental F através de espectrometria de dispersão de energia. Bio-Gide (pt1) Bio-Gide (pt2) OsseoGuard (pt1) OsseoGuard (pt2) Surgidry (pt1) Surgidry (pt2) Al 34.900 N 0.000 0.000 Na 13.205 8.790 Ca 65.100 47.826 O Al 52.960 1.357 42.656 Al P 0.153 Rb Tc Hg 0.000 0.000 Hf Ta 0.118 1.484 52.174 0.000 K Rb Nb Tc 6.543 31.559 5.979 5.513 3.644 39.803 8.385 Cl Ca Rb Nb 10.586 3.179 6.916 66.114 17.716 30.967 7.312 35.062 Pd 0.000 * Valores expressos em percentagem em relação ao peso total, excluindo-se os átomos de carbono e nitrogênio. Figura 1A – A membrana Bio-Gide® apresenta uma superfície lateral irregular, com várias depressões circulares dispostas de forma homogênea em toda sua extensão. A espessura da membrana é uniforme e mede cerca de 0,73 mm. Figura 1B (Bio-Gide®) – A superfície externa mostra-se mais lisa. Figura 1C (Bio-Gide®) – A superfície externa mostra-se sem poros visíveis mesmo em grandes aumentos (650X), além de ocasionais áreas focais exibindo fibras colágenas de espessura pequena. 35 Figuras 1D e 1E (Bio-Gide®) – A superfície interna mostra-se bastante heterogênea e irregular, com áreas lisas e áreas extremamente fibrosas. Figura 1F (Bio-Gide®) – As áreas lisas da superfície interna apresentam formações em escamas sem poros visíveis ao MEV. Figura 2A – A membrana OsseoGuard™ apresenta uma superfície lateral irregular, com duas camadas bem distintas. Sua espessura varia de 0,54 a 0,75 mm de acordo com o microscópio Figura 1G (Bio-Gide®) – As áreas fibrosas da superfície interna exibem uma ampla rede de fibras entrelaçadas de espessuras variadas, formando regiões bastante retentivas. Figura 2B (OsseoGuard™) – A camada mais externa mostra-se mais espessa e compacta e a mais interna, extremamente porosa formada por septos que se intercomunicam. 36 Figuras 2C e 2D (OsseoGuard™) – A superfície externa mostra-se bastante lisa e homogênea. Figura 2E (OsseoGuard™) – Não são visualizados poros em maiores aumentos (650X) da superfície externa. Notam-se, ainda, estruturas poliédricas pequenas e dispersas, adsorvidas à superfície. Figura 2F (OsseoGuard™) – A superfície interna é composta basicamente por numerosas perfurações retangulares dispostas de forma simétrica (Fig. 2F), medindo cerca de 420x150µm. Figura 2G (OsseoGuard™) – Os centros das perfurações têm superfície lisa e dos septos partem fibras de espessura variada, formando redes, em direção ao fundo das perfurações. 37 Figuras 3A e 3B – A análise da membrana Surgidry Dental F mostrou superfície lateral composta por várias camadas sobrepostas, exibindo depressões ovais e espessura variável com média de cerca de 0,32 mm. Figuras 3C e 3D (Surgidry Dental F) – A superfície externa mostra-se áspera, com fundo liso, repleta de estruturas de formatos variados, adsorvidas ao fundo liso. 38 Figura 3E (Surgidry Dental F) – Não são visualizados poros em maiores aumentos (650X) da superfície externa. Figuras 3F e 3G (Surgidry Dental F) – A superfície interna apresenta numerosas fibras de espessuras variadas, dispostas em várias direções formando uma rede bastante interligada. 39 DISCUSSÃO Os princípios da regeneração tecidual guiada e da regeneração óssea guiada são utilizados para impedir a migração de epitélio sobre a raiz dentária e a migração de tecido epitelial e conjuntivo para o espaço de neoformação óssea, respectivamente. Através do uso de membranas, espera-se que células mesenquimais indiferenciadas repovoem os sítios de reparo dando origem ao ligamento periodontal e ao tecido ósseo20. O objetivo do presente estudo foi avaliar a morfologia das superfícies de diferentes membranas de colágeno reabsorvíveis na tentativa de correlacionar a arquitetura superficial das mesmas com seu potencial enquanto barreira. Inúmeros estudos suportam o conhecimento de que o colágeno favorece a adesão de vários tipos celulares, permitindo sua permanência, in vitro, por longos períodos, e estimula a proliferação celular21. A estrutura e composição da membrana determinam o tempo de degradação, sua conformação espacial e as reações teciduais. Se a membrana tem tendência ao colapso no defeito ósseo, isso limita o espaço para a regeneração óssea14,21. Na fase inicial, a resistência ao colapso de uma membrana é determinada principalmente pela rigidez do material. Do ponto de vista prático, também deve ser capaz de se adaptar aos contornos ósseos adjacentes14. Outra característica importante dos materiais de membrana biodegradáveis é que eles devem manter função de barreira por tempo suficiente. A nova formação óssea ocorre nas bordas de um defeito e prossegue em direção ao seu centro. Esta taxa é dependente da taxa de revascularização e recrutamento de osteoblastos. Portanto, a distância a ser percorrida determina o tempo que a membrana deve funcionar corretamente14. Nossos resultados mostraram diferenças consideráveis na arquitetura das membranas e na composição química das mesmas, quando avaliadas ao microscópio eletrônico de varredura. Com relação à superfície externa, as membranas Bio-Gide® (Fig. 1B) e OsseoGuard™ (Fig. 2C) mostraram arquitetura mais plana e homogênea que a membrana 40 Surgidry Dental F (Fig. 3E), a qual apresenta numerosas estruturas poliédricas de formas diferentes adsorvidas à superfície, formando área relativamente áspera. A membrana OsseoGuard™, embora tenha superfície externa lisa, também apresenta esparsas estruturas poliédricas adsorvidas (Fig. 2E), mas em quantidade muito inferior à Surgidry Dental F, não constituindo área retentiva para células. A função da superfície externa é de constituir barreira física impermeável à migração de células epiteliais ou do tecido conjuntivo, mas permeável à passagem de macromoléculas necessárias à nutrição do tecido em reparo subjacente à membrana20,21,25. Nesse contexto, nenhuma das três membranas de colágeno avaliadas mostrou presença de poros nessa superfície capaz de permitir a migração celular, uma vez que as células teciduais possuem em média cerca de 15 a 20µm de diâmetro. Outra característica importante de uma membrana de barreira é ter espessura suficiente para não deformar e ceder em direção à área de reparo, permitindo a manutenção do volume do coágulo sanguíneo subjacente para formação óssea. Além disso, a espessura e composição da membrana devem permitir sua manutenção durante semanas na área cirúrgica até que a estrutura óssea possa ser implantada na área coberta, evitando invasão de tecidos moles, os quais crescem mais rapidamente que o tecido ósseo mineralizado14,20,21,25. Nossos resultados mostraram que, quanto à arquitetura da superfície lateral, a membrana Bio-Gide® apresenta toda sua espessura maciça com depressões circulares e estreitas fissuras (Fig. 1A). Já a membrana OsseoGuard™ mostra 2 camadas distintas: uma superficial e bastante compacta, que ocupa a maior parte de sua espessura, e outra mais estreita no lado inferior com aspecto bastante poroso (Fig.2 B). A membrana Surgidry Dental F exibe presença de camadas delgadas sobrepostas com espaços entre elas, em uma estrutura menos maciça que as demais membranas analisadas (Fig. 3B). Nós observamos também que a espessura das membranas avaliadas varia de aproximadamente 0,7mm a 0,3mm, tendo a Bio-Gide® maior espessura, seguida da 41 OsseoGuard™ e da Surgidry Dental F, essa última com espessura de cerca da metade das outras duas. Embora o fato da membrana Surgidry Dental F apresentar espessura bem menor que as outras membranas estudadas, sugerindo menor tempo de estabilidade nos tecidos vivos, a composição de colágeno (tipo de colágeno) e o processo de produção das membranas pode influenciar na velocidade de reabsorção. Várias técnicas de ligação cruzada das fibras de colágeno foram desenvolvidas com o objetivo de retardar a degradação das membranas nos sítios de implantação tecidual, hexametilenodiisocianato (HMDIC), tais do como utilização de luz glutaraldeído associado ultravioleta, à radiação do e da difenilfosforilazida (DDPA)25. Com exceção do fabricante da Bio-Gide®22, o qual informou que a fabricação desta membrana não utiliza tratamento químico nem indução de formação de cross-link entre as fibras colágenas, os fabricantes das outras duas membranas não informaram sobre os processos de produção23,24. Segundo informações do fabricante, a membrana OsseoGuard™ passa por um processo industrial, não descrito, capaz de assegurar reabsorção lenta e criar uma estrutura de matriz fibrilar capaz de suportar forças geradas pela sutura e manter suas características de manipulação quando hidratada, sendo adaptável a vários tipos de defeitos teciduais23. Estudos afirmam que, para permitir formação de volume adequado de tecido ósseo sob a membrana, sua superfície interna deve ser capaz de interagir com o coágulo sanguíneo e permitir a neovascularização com consequente migração e proliferação de células osteogênicas11,21. Nossos resultados mostraram haver grandes diferenças entre as superfícies internas das três membranas avaliadas. Bio-Gide® apresenta superfície bastante heterogênea (Fig. 1D e E), com extensas áreas planas (Fig. 1F) alternadas por áreas porosas, constituídas por numerosas fibras de tamanho variado interligadas e dispostas em vários sentidos (Fig. 1G). Por outro lado, OsseoGuard™ apresenta superfície uniformemente porosa, formada por estruturas retangulares retentivas (Fig. 2F) ao longo de toda sua extensão. Já Surgidry Dental 42 F exibe superfície rica em fibras de espessuras variadas, formando uma extensa rede tridimensional com espaços de tamanhos variados (Fig. 3F e G). Kasaj et al. (2008) compararam as superfícies de membranas de colágeno reabsorvíveis e observaram ao microscópio eletrônico de varredura que a membrana BioGide® apresentava superfície interna com menor área de fibras e que essas fibras eram mais delgadas que as das membranas Tutodent® e Resodent®. Nossos resultados também mostraram que Bio-Gide apresenta superfície interna com menor área de fibras (Fig. 1D) e que essas delgadas fibras formam estrutura com poros de tamanhos bem menores (Fig. 1G) que os das membranas OsseoGuard™ (Fig. 2G) e Surgidry Dental F (Fig. 3G). Em nosso estudo, as membranas apresentaram diferenças na estrutura e na constituição química. Zellin et al. (1995) encontraram diferenças na arquitetura de superfície de várias membranas reabsorvíveis e não reabsorvíveis analisadas em MEV, as quais exibiam aparente semelhança química. O estudo de Kasaj et al. (2008) avaliou também a capacidade das três membranas de colágeno, Tutodent®, Resodont® e BioGide®, de sustentar proliferação de células osteoblásticas e de fibroblastos gengivais e do ligamento periodontal, in vitro. Seus resultados mostraram que, embora todas as membranas sejam constituídas por colágeno, a proliferação celular foi significativamente diferente entre elas. A proliferação de fibroblastos e células osteogênicas foi menor na membrana BioGide® quando comparada às outras duas. Segundo esses autores, diferenças na topografia de superfície e nos tamanhos dos poros das membranas observadas pela microscopia eletrônica de varredura podem contribuir para diferenças nos efeitos sobre a proliferação celular21. Além disso, as discrepâncias observadas entre as membranas de colágeno poderiam ser explicadas pela diferença na dissolução dos materiais das membranas26. Esses autores, através de análises histológicas de diferentes membranas reabsorvíveis implantadas no tecido 43 subcutâneo de ratos, verificaram que a membrana BioGide® foi dissolvida nos períodos iniciais de experimento, exibindo reação inflamatória com células gigantes26. Os resultados da análise química por EDS realizada em nosso trabalho mostraram presença de elementos químicos e proporções desses elementos diferentes entre as membranas analisadas. Elementos como Tecnécio (Tc), Tântalo (Ta), Rubídio (Rb) e Nióbio (Nb) foram detectados (Quadro 1). Esses achados devem ser interpretados com cautela, uma vez que expressam percentagens de cada elemento químico dentro do peso total da amostra, e não consideram átomos de carbono e nitrogênio. Sendo estes dois últimos os principais componentes das moléculas de colágeno, a percentagem real dos demais elementos pode ser bastante inferior. Mesmo assim, a presença de elementos raros e inesperados como o nióbio e o alumínio (Quadro 1), em proporções maiores que a de outros elementos mais comuns como cloro e potássio, é um achado interessante e pode constituir um contaminante derivado dos processos de fabricação das membranas. 44 CONCLUSÃO Em conclusão, este estudo mostrou que os diferentes tipos de membranas de colágeno reabsorvíveis apresentam distintas morfologias e composições químicas, o que pode significar diferenças em suas capacidades osteopromotoras e de manutenção de barreira física em procedimentos de regeneração tecidual guiada. 45 REFERÊNCIAS 1. Basset CAL, Creighton DK, Stinchfield FE. Contributions of endosteum, cortex, and soft tissues to osteogenesis. Surg Gynecol Obstet. 1961 Feb;112:145-52. 2. Hurley LA, Stinchfield FE, Basset CAL, Lyon WH. 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