Evaluation of silk fibroin, hydroxyapatite and bacterial nanocellulose scaffolds for bone regeneration of rat calvarial defects

Orientador: Enílson Antonio Sallum Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: A periodontite é uma doença multifatorial que resulta em perda dos tecidos periodontais através de processos inflamatórios e respostas imunológicas do hospedeiro. Sua progressão pode levar à formação de defeitos ósseos, que limitam a resposta dos tecidos ao tratamento periodontal. Para tal, diversas técnicas e biomateriais regenerativos vêm sendo testados para recuperação do aparato periodontal. O objetivo deste estudo foi avaliar a regeneração óssea estimulada através da aplicação de scaffolds compostos por fibroína de seda (FS), nanocelulose bacteriana (nCB) e hidroxiapatita (HAp), em defeitos ósseos criados na calvária de ratos (ø5 mm). Vinte ratos Wistar machos foram aleatoriamente alocados em 2 grupos – 1) Grupo controle (n=10; preenchimento com coágulo sanguíneo) e 2) Grupo teste (n=10; preenchimento com scaffold). Para comparação entre os grupos, foram realizadas medidas histométricas de extensão total do defeito (ETD), área total do defeito (ATD), área não-preenchida (ANP), área de novo osso (ANO), área de tecido conjuntivo (ATC) e área de material remanescente (AMR). As análises estatísticas foram expressas em média ± desvio padrão com intervalo de confiança de 95% e nível de significância de 5% para todos os grupos. A eutanásia foi feita após 60 dias do preenchimento dos defeitos e os resultados demonstraram que o grupo teste apresentou, em média, aproximadamente 48% de preenchimento de ATC, 18% de ANO e 10% de ANP, enquanto o grupo controle 32%, 5% e 60%, respectivamente. Ainda, a AMR foi de aproximadamente 25% da ATD, apontando a lenta taxa de degradação do material. Estes resultados sugerem que a presença do scaffold poderia contribuir para a agregação de células responsáveis pela formação de tecido ósseo e conjuntivo, com maior preenchimento do defeito favorecendo o grupo teste. Dentro dos limites deste estudo, conclui-se que os scaffolds de FS + nCB + HAp tem potencial para favorecer a regeneração óssea, porém há a necessidade de trabalhos adicionais para aperfeiçoamento do biomaterial Abstract: Periodontitis is a multifactorial disease that results in loss of periodontal tissues through inflammatory processes and immune host responses. Its progression can lead to the formation of bone defects, which limit the tissues response to periodontal therapy. Therefore, a variety of regenerative techniques and biomaterials have been tested to recover lost tissues. The aim of this study was to evaluate bone regeneration stimulated through the application of scaffolds produced of silk fibroin (FS), bacterial nanocellulose (nCB) and hydroxyapatite (HAp) in intrabony defects created in rat calvaria (ø5 mm). Twenty Wistar male rats were randomly allocated into 2 groups – 1) Control group (n=10; filled with blood clot) and 2) Test group (n=10; filled with FS + nCB + HAp scaffold). For comparison between groups, histometric measurements of total defect extension (ETD), total defect area (ATD), unfilled area (ANP), new bone area (ANO), connective tissue area (ATC) and area of remaining material (AMR) were performed. Statistical analyzes were expressed as mean ± standard deviation with a confidence interval of 95% and a significance level of 5% for all groups. Euthanasia was performed after 60 days of filling of the defects and the results showed that, the test group presented, on average, approximately 48% ATC filling, 18% ANO and 10% ANP, while the control group presented 32%, 5% and 60% filling, respectively. The AMR was approximately 25% of the total defect area, indicating a slow rate of degradation of the material. These results suggest that the scaffolds may contribute to the aggregation of cells responsible for bone and connective tissue formation, with greater filling of the defect favoring the test group. Within the limits of the study, it is concluded that FS + nCB + HAp scaffolds have potential to favor osseous regeneration, however further studies are necessary to improve the biomaterial Mestrado Periodontia Mestra em Clínica Odontológica CAPES 88887.480715/2020.00