Study of the effect of titanium oxide glass powder in vitro and in vivo

• Autor(a) principal: Maia, Filipa Isabel de Barros
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/8765
• topic: Ecotoxicologia; Pó de vidro; Biomateriais; Peixe-zebra; Embriões

No presente trabalho propõe-se estudar o efeito dos produtos de dissolução de pós de vidro com dióxido de titânio (14.48 mol% TiO2), óxido fosfórico (42.76 mol% P2O5) e óxido de cálcio (42.76 mol% CaO) (extracto). O sistema vítreo testado (14TiO2•43P2O5•43CaO, o qual foi formulado por Silva et al., 2008) é um cerâmico à base de cálcio e fosfato (CPC) e o principal desafio consiste na sua aplicação em reconstrução óssea. CPCs são vantajosos devido à ausência de toxicidade e resposta inflamatória e à capacidade em ligar ao tecido do hospedeiro. A incorporação de TiO2 no vidro aumenta a durabilidade e a estabilidade química do sistema, a qual permanece pouco clara. Outras características importantes são a boa bioactividade in vitro quando imerso em soluções plasmáticas e a nucleação da apatite na superfície do material (Silva et al., 2008). As exposições realizaram-se numa linha de células semelhantes a osteoblastos e resistente (células MG-63) e em embriões de peixe Zebra (Danio rerio) como organismos alvo. Esta abordagem é uma perspectiva inovadora de testes de citotoxicidade usando modelos in vitro e in vivo. Caracterizou-se o extracto (concentração iónica e pH) após a dissolução do pó em PBS (Phosphate Buffered Saline) e em água do peixe Zebra. As diluições de extracto estudadas foram entre 0.1% e 50%. Os testes in vitro consistiram em ensaios de viabilidade e proliferação celular (MTT), morfologia das células e colónias (CLSM) e RT-PCR com primers específicos implicados na remodelação do osso. Os dados de MTT foram analisados através de comparações hierárquicas usando nested ANOVA. Em relação às experiências in vivo foram seleccionados embriões viáveis e foram realizados ensaios de toxicidade durante o desenvolvimento embrionário. Após a exposição, a concentração dos iões foi medida via ICP. Congelaram-se as larvas para testar os biomarcadores (AChE, LDH e GST), para averiguar possíveis efeitos em actividades enzimáticas. Usou-se One-way ANOVA para tratar os dados. O extracto causou um efeito inibitório dependente da concentração na viabilidade/proliferação das células MG-63 expostas a 20%-50% de extracto e é evidente entre os dias 3 e 7. Contudo, as células testadas foram capazes de recuperar. Foi detectado um aumento significativo na taxa de crescimento celular entre os dias 7 e 10. A morfologia celular e a organização do citoesqueleto de F-actina (CLSM) não foram afectadas, apesar de ter ocorrido uma redução no número de células imersas em 50% de extracto. O tempo dos eventos celulares pode ser apropriado para ocorrer a reconstrução do osso. A expressão dos genes ALP e BMP-2 foi estimulada (envolvidos na formação do osso) e M-CSF e RANKL foi down-regulated (relacionados com a digestão do osso). Os estudos in vivo (Teste 2) mostraram que a exposição a 10% e 20% de extracto promoveram stress químico nos organismos peixe Zebra seleccionados, e não usaram a via GST para possível eliminação de tóxicos. Os resultados do teste 1 revelaram efeitos possíveis do extracto como a disfunção no sistema nervoso em todos os tratamentos (AChE), a ocorrência de condição de stress químico para ~2.5% de extracto (LDH) e efeito negativo na actividade da GST para ~10% e 20% de extracto (os organismos seleccionaram outras vias de desintoxicação quando expostos a concentrações maiores de extracto ou este enzima foi desactivado, danificado ou inibido). A interacção entre os iões analisados e os embriões/larvas de peixe Zebra e o seu efeito subsequente podem estar relacionados com a forma química dos produtos libertados do biomaterial teste. Por exemplo, a quantidade de iões Ti, Ca e P foi superior após 168 horas que 336 horas de incubação, sugerindo a precipitação de partículas ou presença noutra forma não detectada pelo ICP. Os modos de acção envolvidos são pouco claros e mais informação é necessária para contar a história deste bioprocesso – reconstrução do osso. O vidro testado parece ser promissor em regeneração óssea.