Histomorphometric comparative evaluation of the repair of perennial bone defects in rats skulls treated with -tricalcium phosphate, synthetic hydroxyapatite, synthetic hydroxyapatite + -tricalcium phosphate and autogenous graft

Os objetivos do trabalho foram caracterizar as biocerâmicas a base de hidroxiapatita (HA), -fosfato tricálcio (TCP) e o compósito HA/TCP na proporção 60:40 pela análise microestrutural e por Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) ao microscópio eletrônico de varredura, e comparar histomorfometricamente o processo de reparo ósseo de defeitos cranianos perenes tratados com essas três diferentes cerâmicas e o enxerto autógeno nos períodos de 0, 30, 90 e 180 dias pós-operatório. Microestruturalmente, a HA apresentou superfície irregular com concavidades, fendas e grande quantidade de microporos; o TCP exibiu superfície irregular e baixa resistência mecânica; a HA/TCP apresentou superfície lisa com raras concavidades e ausência de porosidades. As cerâmicas estavam constituídas pelos elementos O, P e Ca, sendo que a relação Ca/P seguiu a ordem: HA/TCP > HA > TCP. Morfometricamente, o volume inicial enxertado foi aproximadamente de 60 mm3 para todos os tratamentos. Entre 30 e 180 dias, o volume total da região do enxerto (Vtre) e do material enxertado (VM) manteve-se constante nos defeitos tratados com osso autógeno (Vtre = 53,61 mm³, VM =20,11 mm³), HA (Vtre = 60,13mm³, VM = 32,72 mm³), HA/TCP (Vtre = 57,60mm³, VM = 31,61 mm³), TCP (Vtre = 38,27mm3, VM = 10,07 mm³). Aos 30 dias, o volume de tecido ósseo no grupo autógeno foi de 22,06 mm³, ocupando quase a totalidade dos espaços entre as partículas, enquanto que, nos grupos HA e HA/TCP foi de apenas 7,62 mm³, sendo parte dos espaços (19,10 mm3), constituído por tecido conjuntivo fibroso. Entre 30 e 180 dias, o volume de tecido ósseo não apresentou diferenças estatísticas significantes (p>0,05). O número absoluto de osteoblastos e osteócitos no grupo autógeno foi, respectivamente, de 118,57 x102 e 178,57 x102 células, aos 30 dias, diminuindo 40,16% e 29,09% aos 90 dias, decorrente do processo de remodelação óssea. Nos grupos HA e HA/TCP, o número absoluto de osteoblastos e osteócitos foram similares e permaneceram constantes dos 30 aos 180 dias, com uma média de 39,13 x102 e 132,20 x102 células, respectivamente. Com relação ao grupo TCP, o volume de tecido ósseo foi de 4,16mm3 aos 30 dias e aumentou 70,27% aos 90 dias, passando a ocupar 13,93 mm³ do Vtre. Concomitantemente, o número absoluto de osteoblastos e osteócitos passaram, respectivamente, de 5,64 x102 e 37,01 x102 células, aos 30 dias, para 67,46 x102 e 166,13 x102 células, aos 90 dias. Baseados nos resultados aqui obtidos, concluímos que, no modelo experimental de defeitos cranianos em ratos, o enxerto autógeno é ainda, o padrão ouro para reconstrução óssea, enquanto que, dentre as cerâmicas analisadas, o TCP é o melhor biomaterial ósseo-substituto.The aim of the work was to characterize the ceramics: hydroxyapatite (HA), -tricalcium phosphate (TCP) and the composite HA/TCP (60:40) through scaning electron microscope - energy dispersive system (SEM-EDS) analysis and to compare histomorphometrically the repair of perennial skull defects treated with these three different ceramics and autogenous graft at 0, 30, 90 and 180 days post-operatively. Microstructurally, HA showed irregular surface with concavities, cracks and several pores. TCP also presented irregular surface and low mechanical strength. HA/TCP showed smooth surface with rare concavities and pores. The ceramics were constituted by the elements O, P and Ca, and the relation Ca/P follow the order: HA/TCP > HA > TCP. Morphometrically, the initial graft volume was approximately 60 mm3 for all treatments. Between 30 and 180 days, the total volume of the grafted area (Vtga) and of the implanted material (Vim) were constant in the following groups: autogenous (Vtga = 53,61 mm³; Vim = 20,11 mm3), HA (Vtga = 60,13mm³; Vim = 32,72 mm3), HA/TCP (Vtga = 57,60mm³; Vim = 31,61 mm3) and TCP (Vtga = 38,27mm³; Vim = 10,07 mm3). At 30 days, the bone tissue volume was of 22,06 mm3 in the autogenous group, occupying totally the space among the particles, while in the HA and HA/TCP groups was only 7,62 mm3. At 30 and 180 days, the bone tissue volume did not show statistical differences (p>0.05). The total number of osteoblasts and osteocytes in the autogenous group was respectively, 118, 57 x 102 and 178,57 x 102 cells, at 30 days, reducing 40,16% e 29,09%, at 90 days, due to bone remodeling. In the HA and HA/TCP groups, a similar and stable number of osteoblasts and osteocytes were observed during all periods, with mean of 39,13 x 102 and 132,20 x 102 cells, respectively. In the TCP group, the bony tissue volume was of 4,16 mm3, at 30 days, increasing 70,27% at 90 days. Concomitantly, the total number of osteoblasts and osteocytes was respectively, 5,64 x 102 and 37,01 x 102 cells, at 30 days, achieving 67,46 x 102 and 166,13 x 102 cells, at 90 days. Based in the results obtained here, we concluded that in the rat skull defect model the autogenous bone is yet the good standard graft material for bone reconstruction and that among the tested ceramics, the TCP is the best bone graft substitute