Histomorphometric evaluation of different synthesis temperatures effect in organic response of nanostructured carbonated hydroxyapatites containing calcium alginate in critical size defects in rat calvaria

Because of its bioactivity and biosorption capacity, non-ceramic carbonated hydroxyapatite containing calcium alginate (cHA) has been recommended as an alternative bone substitute to ceramic hydroxyapatite. In order to establish the best synthesis temperature, this study evaluated the biological response to non-ceramics cHAs synthesized under three different temperatures: 5°C, 37°C and 90°C, compared to ceramic hydroxyapatite (HA) in critical defects of rat calvaria. 72 Wistar rats were divided into 4 groups of 18 individuals for each biomaterial and 6 individuals were used per experimental period of 30, 90 and 180 days. Critical size defects were produced in rat calvaria and filled with various biomaterials. After the respective experimental period, the animals were euthanized to obtain samples. The samples were cleaved and each half was processed for embedded in paraffin and resin. Decalcified samples, fixed in formaldehyde and embedded in paraffin, were stained with HE and histologically analyzed and subjected to histomorphometric assessment with Kruskal-Wallis test (p < 0.05) for comparison between experimental periods. Non-decalcified samples, fixed in alcoholic solution and embedded in resin, were analyzed by polarized light microscopy. The results showed that the synthesis temperature influences the material biosorption capacity and its osteoconductive ability. The Kruskal-Wallis test showed significant difference for groups cHA 5° C and 90° C between 30 and 180 days in amount of new bone formation (p <0.05). The variance analysis showed significant difference between the groups regarding the material biosorption (p < 0.05). In one animal in the group cHA 5ºC 180 days, there was complete closure of the critical size defect by new bone. We conclude that, among all biomaterials compared, cHA 37°C showed the highest biosorption capacity while cHA 5°C , less crystalline, led to the largest amount of newly formed bone.Por sua bioatividade e capacidade de bioabsorção, as hidroxiapatitas carbonatadas não cerâmicas contendo alginato de sódio (cHA) tem sido recomendadas como substitutos ósseos alternativos às hidroxiapatitas cerâmicas. Com o objetivo de estabelecer a melhor temperatura de síntese, este estudo avaliou a resposta biológica às cHAs nanoestruturadas não cerâmicas sintetizadas sob três diferentes temperaturas 5°C, 37°C e 90°C, comparadas à hidroxiapatita cerâmica (HA), em defeitos críticos de calvária de ratos. Foram utilizados 72 ratos Wistar divididos em 4 grupos de 18 indivíduos para cada biomaterial, com 6 indivíduos por período experimental de 30, 90 e 180 dias. Os defeitos críticos foram produzidos nas calvárias dos ratos e preenchidos com os diferentes biomateriais. Após os respectivos períodos experimentais os animais foram eutanasiados para obtenção das amostras. As amostras foram clivadas e cada metade foi processada para inclusão em parafina e em resina. As amostras descalcificadas, fixadas em solução de formaldeído e incluídas em parafina, foram coradas com HE, analisadas histologicamente e submetidas a avaliação histomorfométrica com análise estatística através dos testes de Análise de Variância para comparação entre os grupos e teste de Kruskal-Wallis (p<0,05) para comparação entre os períodos experimentais. As amostras não descalcificadas, fixadas em solução alcoólica e incluídas em resina, foram analisadas através de microscopia de luz polarizada. Os resultados mostraram que a temperatura de síntese exerce influência sobre a capacidade de bioabsorção do material assim como sobre sua capacidade de osteocondução. O teste de Kruskal-Wallis mostrou diferença para os grupos de cHA 5°C e 90°C entre 30 e 180 dias em relação a quantidade de osso neoformado (p<0,05). A análise de variância mostrou diferença significativa entre os grupos em relação à bioabsorção dos materiais (p