Biological behavior of magnesium-substituted hydroxyapatite during bone repair Translated title: Comportamento biológico de hidroxiapatita substituída com magnésio durante o reparo ósseo

Abstract

Abstract The aim of this study was to analyze the biological behavior and osteogenic potential of magnesium (Mg) substituted hydroxyapatite (HA) microspheres, implanted in a critical bone defect, considering that this ion is of great clinical interest, since it is closely associated with homeostasis and bone mineralization. For the purpose of this study, 30 rats were used to compose three experimental groups: GI - bone defect filled with HA microspheres; GII - bone defect filled with HA microspheres replaced with Mg; GIII - empty bone defect; evaluated at biological points of 15 and 45 days. The histological results, at 15 days, showed, in all the groups, a discrete chronic inflammatory infiltrate; biomaterials intact and surrounded by connective tissue; and bone neoformation restricted to the borders. At 45 days, in the GI and GII groups, an inflammatory response of discrete granulomatous chronic type was observed, and in the GIII there was a scarce presence of mononuclear inflammatory cells; in GI and GII, the microspheres were seen to be either intact or fragmented, surrounded by fibrous connective tissue rich in blood vessels; and discrete bone neoformation near the edges and surrounding some microspheres. In GIII, the mineralization was limited to the borders and the remaining area was filled by fibrous connective tissue. It was concluded that the biomaterials were biocompatible and osteoconductive, and the percentage of Mg used as replacement ion in the HA did not favor a greater bone neoformation in relation to the HA without the metal.

Translated abstract

Resumo O objetivo deste estudo foi analisar o comportamento biológico de microesferas de hidroxiapatita (HA) substituída com magnésio (Mg) durante o reparo de defeito ósseo crítico, tendo em vista que este íon é de grande interesse clínico, pois está intimamente associado à homeostasia e à mineralização óssea. Para tanto, utilizou-se 30 ratos para compor três grupos experimentais: GI - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA; GII - defeito ósseo preenchido com microesferas de HA substituída com Mg; GIII (controle) - defeito ósseo vazio; avaliados nos pontos biológicos de 15 e 45 dias. Os resultados histológicos evidenciaram, aos 15 dias, discreto infiltrado inflamatório crônico e neoformação óssea restrita às bordas, em todos os grupos. Nos grupos GI e GII, os biomateriais mantiveram-se íntegros e circundados por tecido conjuntivo frouxo. Aos 45 dias, notou-se resposta inflamatória do tipo crônica granulomatosa discreta nos grupos GI e GII, e no GIII presença escassa de células inflamatórias mononucleares. As microesferas implantadas no GI e GII mantiveram-se, em sua maioria, íntegras e envolvidas por tecido conjuntivo fibroso. Notou-se discreta neoformação óssea próxima às bordas e circunjacente a algumas microesferas. No GIII, a mineralização limitou-se às bordas e a área remanescente foi preenchida por tecido conjuntivo fibroso. Conclui-se que os biomateriais foram biocompatíveis, bioativos, osteocondutores e apresentaram biodegradação lenta, indicando seu grande potencial para em aplicações clínica como biomaterial de preenchimento.