Three-dimensional implants of polyanionic collagen in bone defects produced in the femur of ovariectomized rats

Recentemente, existe um interesse no desenvolvimento de biomateriais que possam ser utilizados na substituição do tecido ósseo ou que atuem como indutores na reparação em caso de fraturas ou defeitos ósseos. Os biomateriais constituídos de elementos de matriz extracelular tridimensionais (MECa) compostas de colágeno/elastina apresentam a vantagem de poder sofrer alterações nas suas propriedades por modificações químicas do colágeno, resultando em matrizes carregadas positivo ou negativamente. Tais modificações podem melhorar as propriedades mecânicas e fisiológicas da MECa. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade das MECa de colágeno nativo e polianiônica no processo de reparação de defeitos produzidos no fêmur de ratas ovariectomizadas. Foram realizados defeitos na porção do côndilo femoral de ratas normais e ovariectomizadas. Foi feita a análise das características morfológicas, físicas e mecânicas do osso formado na região. A análise do material demonstrou ausência de alterações patológicas nas áreas implantadas, sugerindo que o material usado é biocompatível. A análise microscópica revelou que a área que recebeu a membrana de colágeno nativa teve menor quantidade de osso neoformado. Nos animais ovariectomizados que receberam membranas polianiônicas, observou-se um atraso no processo da regeneração na falha óssea, principalmente naqueles que não foram submetidos à reposição hormonal. A densidade e percentual mineral foi menor nos animais ovariectomizados e a resistência mecânica foi maior nas áreas que receberam membrana polianiônica 96 (PMC96). Conclui-se que nos casos de osteoporose por deficiência hormonal, a melhor membrana a ser utilizada num reparo ósseo é a polianiônica 96, pois proporciona crescimento ósseo mais rápido e de boa qualidade mecânicaThere has been recent interest in the development of biomaterials that can be used as replacement of bone tissue or that act as inducer of the healing process in the case of bone fractures or defects. Biomaterials consisting of three-dimensional extracellular matrix elements (aECM) composed of collagen/elastin have the advantage that their properties can be altered by introducing chemical modifications to the collagen that result in positively or negatively charged matrices. These modifications may improve the mechanical and physiological properties of aECM. The objective of the present study was to evaluate the effect of aECM consisting of native and polyanionic collagen on the healing process of defects created in the femur of ovariectomized rats. Defects were created in the femoral condyle of intacts and ovariectomized rats and the morphological, physical and mechanical characteristics of the bone formed in the region were analyzed. The results showed the absence of pathological alterations on implanted areas, suggesting that the implants were biocompatible. Microscopic analysis verified that areas that received native membrane had less quantity of neoformed bone. In ovariectomized animals that received anionic membranes, we observed a delay in bone regeneration, mainly in animals that did not receive hormonal replacement. The density and mineral matter percentage was smaller in ovariectomized animals and the a mechanical resistance was greater in the area receiving the 96 polyanionic membrane (PMC96). Thus, we conclude that in cases of osteoporosis due to hormone deficiency, the 96 polyanionic membrane possibly is the best to be used for bone repair since it provides faster bone growth, as well as good mechanical resistanc