Biomateriais 2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
INSTITUTO DE PATOLOGIA TROPICAL E SAÚDE PÚBLICA
BIOTECNOLOGIA
BIOMATERIAIS 
Professora:
Msc. Fernanda Figueiredo Mendes
GOIÂNIA 
2012
UFG
Biocompatiibilidade e resposta biológica aos biomateriais:
INFLAMAÇÃO AGUDA E CRÔNICA
Capacidade de um biomaterial de desempenhar sua função no 
que diz respeito a uma terapia médica, sem suscitar:
Quaisquer efeitos indesejáveis ​​locais ou sistêmicos para o 
hospedeiro
Gerar o efeito benéfico mais apropriado de resposta celular ou 
tecidual
Optimização do desempenho clinicamente relevante do que a 
terapia se propõe.
Biocompatibilidade de um biomaterial
Classificação dos tipos de biomateriais segundo a reação que 
causam:
Bioinertes – não reagem – cápsula fibrosa mínima
Bioativos – integração tecido e biomaterial
Biotoleráveis – causam reação aceitável – cápsula fibrosa
Biodegradáveis – são degradados durante a reação
Biocompatibilidade
Não causar modificações físicas no 
tecido hospedeiro
Ser quimicamente inerte
Não ser carcinogênico
Não causar reação alérgica
Não causar reação de corpo estranho
Resistência a forças mecânicas
Esterilização
Tamanhos diferentes
Não necessitar de preparo
O que queremos?
Por técnicas de avaliação in vitro e in 
vivo
In vitro
Cultura celular:
Citotoxicidade
Morfologia e Adesão
Crescimento e proliferação
Atividade
In vivo
Reação 
Função
E como fazemos?
Injúria
Implantação do biomaterial
Resposta tissular
Sequência de eventos:
O que acontece?
Lesão
Interação material-sangue
Inflamação aguda
Inflamação crônica
Tecido de granulação
Reação de corpo estranho
Desenvolvimento de cápsula 
fibrosa
Inflamação
Conceito
Reação dos tecidos vascularizados a um agente agressor
caracterizado morfologicamente pela saída de líquidos e de células
do sangue para o interstício.
Latim – inflamare
Grego - phlogosis
Inflamação
Função da resposta inflamatória
Minimizar os efeitos de um agente agressor
Delimitar - fibrina
Diluir – edema
Destruir – lise, fagocitose e anticorpos
Remover – lise e fagocitose
Promover a reparação
Regeneração 
Cicatrização
Inflamação
Resposta inflamatória
Alterações vasculares
Alterações celulares
Classificação da resposta inflamatória
Aguda
Crônica
Inflamação
Resultado final da resposta inflamatória
Eliminação do agente agressor – reação adversa ao implante 
Expulsão, Calcificação
Morte do hospedeiro
Reação inflamatória aguda
Biocompatibilidade
Fatores determinantes
Extensão da lesão
Propriedades do biomaterial
Inflamação
Tamanho
Forma 
Localização
Propriedades 
químicas
Propriedades físicas
Quando inflama o que acontece?
Sinais cardeais da inflamação
Dor 
Rubor
Calor 
Tumor - edema
Perda de função
Inflamação
Sistema cardiovascular: revisão
Grandes 
Artérias
Médias
Artérias
Pequenas
Artérias
Arteríolas
Grandes
Veias 
Médias
Veias
Pequenas
Veias
Vênulas
Inflamação
Microcirculação
ArteríolaMúsculo liso
Esfíncter pré-capilares
Capilar
Metarteríola
Vênula
Anastomose
(Shunt)
Fenômenos que acompanham a inflamação
Irritativos
Vasculares
Exsudativos
Degenerativos – necróticos
Produtivos - reparativos
Inflamação
Reação geral do 
organismo
Fenômenos irritativos
Modificações morfo-funcionais
dos tecidos agredidos, em
consequência da produção
e/ou liberação de mediadores
químicos diante da ação do
agente inflamatório
(flogógeno) que desencadeará
os fenômenos seguintes.
Inflamação
Fenômenos vasculares
Alterações hemodinâmicas da microcirculação e de 
permeabilidadde vascular no local da lesão.
Hiperemia ativa localizada
Vasodilatação
Aumento da permeabilidade
Redução do fluxo sanguíneo 
Inflamação
Alterações celulares
Fenômenos vasculares
Vasodilatação com
hiperemia
Aumento fluxo
sanguíneo
Aumento da
permeabilidade
Fenômenos vasculares
Exsudação leucocitária
Inflamação
Fenômenos exsudativos 
Saída de elementos celulares do sangue (plasma e células) do vaso 
para o interstício 
Classificação quanto a origem
Exsudação plasmática 
Exsudação celular
Neutrófilos
Eosinófilo
Mastócitos
Macrófagos
Linfócitos 
Inflamação
Classificação do exsudato quanto ao tempo e tipo celular
Agudo
Crônico
Inflamação
Pressão
hidrostática
A. NORMAL
B. EXSUDATO
Pressão 
colóide
osmótica
Proteínas plasmáticas
Vazamento de fluido e 
proteínas
Vasodilatação e 
estase
Aumento espaço 
interendotelial
Vazamento de fluido
Inflamação
Exsudato celular
Exsudato celular
Polimorfonucleares
Granulócitos
Neutrófilos
Núcleo multilobulado
Organelas escassas
Fagocitose e digestão de agentes estranhos
Bactérias
Mobilização de células em maturação da medula
Infecções
Quimiotaxia
Eosinófilo
Baixa atividade fagocitária
Imunocomplexos, bactérias, fungos, e 
partículas inertes e helmintoses
Exocitose de EROS e ERNS
Basófilos e Mastócitos
Inflamações crônicas
Fenômeno de hipersensibilidade
Quimiotaxia de eosinófilos
Histamina e Serotonina
Exsudato celular - PMN
Mononucleares agranulócitos
Macrófagos
Fagocitose
Apresenação de antígeno
Quimiotáxico 
Secretam NO, superóxidos, PGE2, citocinas ( TNF, IL-1, IL-12, IL-10, 
TGF-beta, IL-13 e outras)
Fatores de crescimento
Exsudato celular
Linfócito
Células que reconhecem e respondem especificamente 
aos antígenos estranhos
Linfócitos B – produção de anticorpos
Linfócitos T – citotóxicos
Plasmócito
Células produtoras de anticorpos
Granulomas
Exsudato celular
Intraluminais 
Marginação
Rolagem 
Adesão
Transmigração endotelial – diapedese
Migração tissular
Extravasamento celular
Extravasamento celular
Extravasamento celular
Mas como os leucócitos escolhem ir pro local da lesão?
Liberação de fatores quimiotáticos
Captura dos fatores quimiotáticos
Migração em direção aos fatores quimiotáticos
Inflamação
Inflamação
Capilar Interstício Espaço
alveolarMacrófago
Colágeno
InjúriaLiberação de
quimiotáticos
Leucócitos recebem 
os
quimiotáticos
Leucócitos migram em 
direção ao 
quimiotático
Moléculas de Adesão
Leucócitos: oligossacarídeos e integrinas
Oligossacarídeos: glicoproteínas
Integrinas: LFA -1, VLA -1, MAC-1
Células Endoteliais: seletinas e imunoglobulinas
Seletinas: E-seletina e P-seletina
Imunoglobulinas: ICAM-1 (molécula de adesão intercelular) e VCAM-1 
(molécula de adesão vascular)
Inflamação
Moléculas de Adesão
Leucócitos: oligossacarídeos e integrinas
Células Endoteliais: seletinas e imunoglobulinas
Inflamação
Integrina
ImunoglobulinaSeletina
Glicoproteína
QUIMIOTAXIA
Direcionamento orientado por um gradiente químico (mediadores)
MEDIADORES QUÍMICOS
Substâncias químicas que induzem/ manutenção Inflamação
Classificação:
Mediadores Inflamatórios de Origem Celular
Mediadores Inflamatórios de Origem Plasmática
Inflamação
Mediadores inflamatórios de origem celular
AMINAS VASOATIVAS
Histamina
Mastócitos, basófilos e plaquetas
Função:
Vasodilatação
Aumento da permeabilidade
Constrição venular
Quimiotaxia para eosinófilos
Inflamação
Enzimas lisossomais
Neutrófilos, Macrófagos e Plaquetas
Função
Permeabilidade vascular
Ativação do sistema complemento
Citocinas (linfocinas e quimiocinas)
Linfócitos
Respostas imunes e inflamatórias
Inflamação – Mediadores celulares
Eicosanóides
ProstaglandinasLeucócitos, plaquetas e células endoteliais
Prostaglandina (PGE2; PGD2; PGF2; PGI) Vasodilatação, dor
Tromboxano (TXA2) Vasoconstrição
Leucotrienos
Leucócitos
Leucotrienos (LTB4) Quimiotaxia e aderência para neutrófilos
Lipoxinas (LXA4 e LXB4) Pro-infl: aderência de monócitos
Anti-infl: inibem a quimiotaxia de neutrófilos
Inflamação – Mediadores celulares
Fator ativador plaquetário
Mastócitos e plaquetas
Estimula a agregação plaquetária
Ativação e desgranulação de neutrófilos e eosinófilos
Ativação de complemento
Sistema complemento
20 proteínas
C3 e C5
Efeito lítico
Inflamação – Mediadores celulares
http://www.biomaterial.com.br/inflama/quamed.html
Classificação do exsudato quanto ao tempo
Fase aguda - resposta inflamatória imediata e inespecífica do 
organismo diante da agressão
Alterações vasculares
Exsudação plasmática
PMN – neutrófilos e eosinófilos
Inflamação
Neutrófilos – algumas horas (em torno de 3 dias)
Exsudação de fluido e proteína plasmática
Fagocitose
Reconhecimento
Adesão
Fagocitose
Destruição
Inflamação aguda
Fase aguda
Reação tecidual caracterizada pelo aumento dos graus de
celularidade e de outros elementos teciduais mais próximos da
reparação, diante da permanência do agente agressor
Inflamação persistente
Macrófagos
Resposta imune
Liberação de fatores de crescimento
Linfócitos e plasmócitos
Produção de anticorpos
Fase crônica
Proliferação de tecido conjuntivo
Relação com o biomaterial
Localização do implante
Propriedades químicas e físicas
Bioativo?
Deslocamento 
Fase crônica
Exsudato
Aumento da celularidade
Basófilos, mastócitos
Monócitos, macrófagos
Linfócitos, plasmócitos
Fenômenos degenerativos necróticos
Fenômenos reparativos produtivos
Fase crônica
Fenômenos degenerativos necróticos
Compostos por células com alterações degenerativas 
reversíveis ou não, derivadas da ação direta do agente 
agressor ou das modificações funcionais e anatômicas 
conseqüentes de fenômenos irritativos, vasculares e 
exsudativos. 
Ação direta do agente agressor
Transtornos circulatórios
Trombose, isquemia, hipóxia
Exsudato
Compressão de estruturas
Fase crônica
http://www.eplasty.com/index.php?option=com_content&view=article&id=463&catid=171:volume-10-eplasty-2010
Fenômenos produtivos reparativos
Fenômenos produtivos são aqueles que representam 
modificações morfológicas das células do exsudato após 
migração para o interstício e se continuam com a 
reparação das perdas locais.
Reparar as perdas locais
Neoformação conjuntivo vascular
Tecido de granulação 
Fase crônica
PP 15 d
PP 15d
PH 30d
PP 7d
Características gerais da inflamação
eliminação completa do agente 
agressor seguida de regeneração 
Persistência do agente agressor, 
da inflamação e tentativa de 
reparo por cicatrização (fibrose) 
Resultados:
Inflamação aguda 
Inflamação crônica
Inflamação aguda:
agressão imediata - inicia-se em segundos 
e pode durar até alguns dias
Caracterísitcas: vasodilatação, aumento da 
permeabilidade, extravasamento de 
leucócitos (diapedese)
infiltrado inflamatório predominante 
polimorfonuclear (neutrófilos com poucos 
linfócitos ou macrófagos). 
Resultado: eliminação completa do agente 
agressor seguida de regeneração ou 
cicatrização do tecido.
Exemplo: queimadura leve, simples 
arranhão, broncopneumonia aguda
inflamação crônica:
processo longo (dura meses a anos)
Características – destruição tecidual, 
presença concomitante de lesão e tentativa 
de regeneração (cicatrização). 
infiltrado predominante mononuclear 
(macrófagos, linfócitos T e B, fibroblastos e 
miofibroblastos).
Resultado: produção de matriz extracelular 
(tecido de granulação) e cicatrização 
(fibrose).
Exemplos: cirrose hepática, .