Application of collagen membrane from bovine pericardium in guided bone regeneration on rat tibiae

O tratamento de falhas no processo de regeneração óssea vem sendo constantemente aprimorado com estudo de técnicas como a regeneração óssea guiada. O Techgraft® é uma membrana a base de colágeno proveniente de pericárdio bovino produzido pela empresa Baumer® SA. Essa membrana tem comprovada biocompatibilidade e funcionalidade no reparo tecidual, no entanto, ainda não foi avaliada para uso na prática ortopédica. Portanto, a proposta do presente estudo foi caracterizar a membrana de colágeno proveniente de pericárdio bovino e avaliar os efeitos do seu uso na regeneração de defeito ósseo em tíbia de rato. Foram realizados microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, teste de perda de peso e absorção de água, e ensaio mecânico para caracterização das membranas. Para o estudo experimental foram utilizados oitenta ratos Sprague Dawley. Os animais foram submetidos ao procedimento cirúrgico para criação do defeito ósseo bilateral na região proximal da tíbia. Os animais foram então distribuídos em 4 grupos (n=20) de acordo com o tratamento proposto: grupo defeito ósseo tratado com enxerto autólogo (EA), grupo defeito ósseo tratado com membrana de colágeno (TG), grupo defeito ósseo tratado com membrana de colágeno e enxerto autólogo (TG+EA), grupo defeito ósseo sem tratamento (CONT). Os grupos foram subdivididos em dois subgrupos (n=10) de acordo com o tempo experimental (21 e 42 dias). As tíbias foram avaliadas por densitometria, micro-ct, ensaio mecânico, histologia e qPCR. As membranas apresentaram preservação das características do colágeno natural, boa resistência mecânica, alta absorção de água e hidrofilicidade, com dissolução quase completa até 30 dias. Os ossos do grupo tratado com membrana apresentaram maior volume de osso neoformado do que o grupo controle aos 21 dias, mas teve menor densidade mineral óssea (DMO), volume ósseo e rigidez do que os demais grupos tratados. No entanto tiveram alta expressão de OC, OPG, RANKL e MMP-9. Quando associada ao enxerto o uso da membrana foi mais promissor com maior volume ósseo em comparação ao grupo CONT em 21 e 42 dias, maior DMO e maior deslocamento e absorção de energia comparado ao grupo controle aos 42 dias. As análises histológicas não apresentaram diferença significativa, mas foi possível observar características de um osso mais imaturo no grupo CONT comparado aos grupos tratados. Com os resultados concluímos que a membrana apresentou características favoráveis para o uso em regeneração óssea guiada. Ainda, o tratamento de defeitos com membrana foi mais promissor quando associada ao enxerto. A associação com outros tipos de enxerto deve ser avaliada, além do mais a aplicação da membrana restrita ao local do defeito e em proximidade ao orifício pode surtir melhores efeitos.The treatment of failures in the process of bone regeneration has been constantly improved with study of techniques such as guided bone regeneration. Techgraft® is a membrane of collagen derived from bovine pericardium produced by Baumer® SA. It has evidence of its biocompatibility and functionality in tissue repair. However, it has not yet been evaluated for use in orthopedic practice. Therefore, the purpose of this study was to characterize the membranes of collagen derived from bovine pericardium and to evaluate its effects in regeneration of bone defect in rat tibia. Scanning microscopy electronic, atomic force microscopy, weight lost and water uptake test and mechanical test were performed to membrane characterization. For experimental study eighty male Sprague Dawley rats were used. The animals were submitted to surgical procedure to create a bone defect in proximal region of tibia bilaterally. Thus, animals were assigned into four groups: bone defect treated with autograft (EA), bone defect treated with collagen membrane (TG), bone defect treated with collagen membrane and autograft (TG+EA) and bone defect without intervention (CONT). Groups were subdivided in two subgroups (n=10) according experimental time (21 and 42 days). Tibiae were evaluated by densitometry, micro-ct, mechanical test, histology and qPCR. The membranes preserving natural collagen characteristics and presented great strength, high water absorption and hydrophilicity, with almost complete dissolution until 30 days. Bone from groups treated with membrane showed high bone volume than control group at 21 days, but had lower bone mineral density (BMD), bone volume and stiffness than other treated groups. However high expression of OC, OPG, RANKL and MMP-9 were found. The results of the use with membrane in association with autograft were better, presenting higher bone volume at micro-ct in comparison to control group at 21 and 42 days, higher BMD and higher dislocation and energy absorption than control group at 42 days. The histologic results showed no significative difference, but was observed more immature bone in control group than other treated groups. With these results we concluded which the membrane had favorable characteristics for guided bone regeneration. Moreover, the treatment of defects with membrane was more effective when associated to autograft. The association with other grafts types need to be evaluated. Furthermore, membrane application restricted on bone defect local and in proximity to orifice could has better effects