Uso do adesivo à base de
etil-cianoacrilato na reparação óssea
*Use of ethyl-cyanoacrylate
adhesive for bone repair
*SYBELE SASKA1, ELENY BALDUCCI ROSLINDO2, PAULO DOMINGOS ANDRÉ BOLINI2, ANA MARIA MINARELLI-GASPAR3
* From Department of Morphology, Faculdade de Odontologia de Araraquara/ Unesp (FOAr/Unesp), Brazil.
1. Anatomy Fellow, FOAr/Unesp, Brazil.
2. Professor, Department of Morphology, FOAr/Unesp, Brazil. 3. Professor and Tutor, Department of Morphology, FOAr/Unesp, Brazil. * Trabalho realizado no Departamento de Morfologia, da Faculdade de
Odon-tologia de Araraquara/Unesp.
1. Estagiária da Disciplina de Anatomia da FOAr/Unesp.
2. Professor Doutor do Departamento de Morfologia da FOAr/Unesp. 3. Professor Doutor e Orientadora, Departamento de Morfologia da FOAr/Unesp.
Endereço para correspondência (Correspondence to): Rua Humaitá, 1.680 – 14801-903 – Araraquara, SP. Tels.: (16) 201-6490/201-6492. E-mail: anamaria@foar. unesp.br
Recebido em (Received in) 7/5/03. Aprovado para publicação em (Approved in) 9/3/04. Copyright RBO2004
RESUMO
Muitas pesquisas têm sido realizadas na tentativa de substituir os materiais de fixação rígida convencional na reparação óssea e uma alternativa para essa substituição seria a aplicação de um adesivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar histologicamente um adesivo à base de etil-cia-noacrilato (Super Bonder®), de fácil disponibilidade no
mercado brasileiro, após a realização de fissuras em tíbias de ratos. A amostra consistiu de 15 ratos Rattus
norvegi-cus albinus da raça Holtzman, machos; após a anestesia,
realizou-se uma incisão de 1,5cm na tíbia; os tecidos fo-ram rebatidos, o osso exposto e realizada uma fissura trans-versal (3mm/1mm) através de disco de aço e motor de bai-xa rotação. No lado tratado (GT) foi aplicado o adesivo e no lado controle (GC), nenhum material. Após sete, 15 e 30 dias foi feito o sacrifício, as tíbias foram removidas e fixa-das em solução de Bouin por 48 horas, após o que foram processadas segundo técnica rotineira de histologia para coloração em HE. Aos sete, 15 e 30 dias, observaram-se diferenças entre os dois grupos: no GT, visualizaram-se adesivo no interior da cavidade, ausência de células
infla-ABSTRACT
Intense research has been performed in an attempt to re-place conventional, rigid fixation materials for bone repair; one alternative for such replacement would be the applica-tion of an adhesive. The aim of this study is to perform a histological assessment of the use of ethyl-cyanoacrylate-based adhesive (Super Bonder®), that is widely available in
the Brazilian market, in rat tibial fissures. The sample con-sisted of 15 male gender Holtzman type Rattus norvegicus
albinos. After anesthesia, a 1.5-cm incision was made on
heal-matórias, áreas de neoformação óssea com osteoblastos, osteócitos e vasos sanguíneos e, no GC, em estágio mais adiantado, a cicatrização da fissura. Dessa forma, pode-se concluir que o adesivo Super Bonder® não provoca reação
inflamatória.
Unitermos – Cianoacrilato; adesivos; fraturas da tíbia; inflamação; ratos albinos
INTRODUÇÃO
Os procedimentos cirúrgicos que envolvem a fixação de ossos nos casos de fraturas exigem materiais específicos e tornam-se complexos se a área for de difícil acesso, além de serem um método muito demorado. Com o propósito de ame-nizar essas dificuldades, muitas pesquisas têm sido realizadas no intuito de conseguir um substituto para os metais conven-cionais usados na reconstrução óssea e a cola poderia ser uma alternativa para as técnicas de fixação rígida convencional.
Os adesivos mais estudados compõem-se de metil, butil, isobutil e etil-cianoacrilato(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10). Weber e Chapman(7), em 1984, revisaram resultados envolvendo o uso de cianoa-crilato e descreveram que estes adesivos eram completamen-te biodegradáveis e permitiam a regeneração de fraturas com reação inflamatória mínima no tecido.
O efeito hemostático dos adesivos metil, etil, propril, butil, isobutil à base de cianoacrilato foi descrito por Bhaskar et
al(1); Greer(3); Haper e Ralston(6) e Bhaskar e Frisch(11). Sua ação bacteriostática foi observada por Leonard(12).
Os adesivos, em relação aos metais convencionais no uso da fixação óssea e posterior cicatrização deste tecido, demons-traram que são de mais fácil aplicação, apresentam custo re-duzido e regeneração mais rápida(5,7,10). Além disso, possuem rápida polimerização na presença de umidade, segundo Se-renson(13).
A toxicidade dos adesivos está relacionada com a veloci-dade de degradação e esta, ao tamanho da cadeia, ou seja, quanto maior for a cadeia, menor a velocidade de degrada-ção, menor a histotoxicidade(6,7,10). Essa característica não é observada no metil-cianoacrilato, que apresenta grau de his-totoxicidade maior que os do etil, butil e isobutil-cianocrilato, sendo que adesivos compostos por metil-cianoacrilato são ade-sivos mais tóxicos, causando edemas e necrose tecidual, por-tanto, contra-indicados para o uso clínico(1,13).
Segundo Weber e Chapman(7) e Shermak et al(10), essa toxi-cidade também seria devida à ionização dos adesivos à base de cianoacrilato, que na presença de água ou sangue degra-dar-se-iam para formar cianoacetato e formaldeído, com
li-ing. The authors’ conclusion is that Super Bonder®
adhe-sive does not yield an inflammatory reaction.
Key words – Cyanoacrylate; adhesives; tibial fractures; inflamma-tion; albino rats
INTRODUCTION
Surgical procedures involving bone fixation of fracture cases demand specific materials and tend to become complicated if the area is difficult to reach, besides being a slow method. Aiming to solve such drawbacks, many types of research have been performed to obtain a substitute for conventional metals in bone reconstruction; glue could be an alternative for con-ventional, rigid fixation techniques.
The most commonly studied adhesives include methyl,
bu-tyl, isobubu-tyl, and ethyl-cyanoacrylate(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10). Weber and
Chapman in 1984(7) reviewed the outcomes with the use of
cyanoacrylate, and reported that the adhesives were complete-ly biodegradable and yielded fracture regeneration with min-imal tissue inflammatory reaction.
Haemostatic adhesive effect of methyl-, ethyl-, propyl-,
bu-tyl-, isobutyl-cyanoacrylates was described by Bhaskar et al(1);
Greer(3); Harper and Ralston(6); and Bhaskar and Frisch(11).
Leonard(12) observed their bacteriostatic action.
Adhesives are easily applied, have low cost, and quicker
re-generation(5,7,10) in comparison to conventional metals for bone
fixation and further healing. Besides, they possess a quickly
polymerization upon humidity, according to Serenson(13).
Adhesive toxicity is related to degrading speed, and the lat-ter is related to the chain size, that is, the larger the chain, the
lesser degrading speed, and less histotoxicity(6,7,10). Such
fea-ture is not observed in methyl-cyanoacrylate, which presents a higher degree of histotoxicity than ethyl, butyl, and isobu-tyl-cyanoacrylate. Adhesives made of methyl-cyanoacrylate are more toxic adhesives, causing edema and tissue necrosis,
thus not being indicated for clinical use(1,13).
According to Weber and Chapman(7), and Shermak et al(10),
such toxicity would also be due to cyanoacrylate-based adhe-sives ionization upon water or blood, which would degrade forming cyanoacetate and formaldehyde, with a slight
exo-thermal reaction. Besides, Weber and Chapman(7) noted that
adhesive strength is reduced whenever the adhesive chain is increased and, consequently, long-chain adhesive degenera-tion would take longer, becoming unfeasible for bone recon-struction.
eas-geira reação exotérmica. Além disso, Weber e Chapman(7) ve-rificaram que a força adesiva diminui à medida que se aumen-ta a cadeia do adesivo e, conseqüentemente, a regeneração com adesivos de cadeia longa ocuparia um tempo maior, tor-nando seu uso impraticável na reconstrução óssea.
Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar histologi-camente a compatibilidade biológica de uma cola à base de etil-cianoacrilato (Super Bonder®), de fácil disponibilidade
no mercado brasileiro, após a realização de fissuras em tíbias de ratos, nos períodos de sete, 15 e 30 dias.
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado no Departamento de Morfologia da Faculdade de Odontologia de Araraquara/Unesp. A amos-tra consistiu de 15 ratos Rattus norvegicus albinus da raça
Holtzman, machos, pesando em média 200g, divididos em
três grupos de cinco, segundo o cronograma de sacrifício dos animais. Após a anestesia intraperitoneal com hidrato de clo-ral a 10% (4ml/100g peso corpoclo-ral), tricotomia e assepsia dos membros inferiores na região das pernas, foi realizada em cada membro inferior, na região anterior da tíbia, uma incisão com um bisturi e de lâmina no 23, com aproximadamente 1,5cm. Em seguida, os tecidos que envolvem o osso foram afastados e o osso exposto para a realização das fissuras. Em cada tíbia foi realizada uma fissura transversal de aproximadamente 1mm de profundidade e 3mm de comprimento, com motor de bai-xa rotação com resfriamento contínuo e disco de carborun-dum. No lado esquerdo – grupo tratado (GT) – foi aplicado como adesivo etil-cianoacrilato (Super Bonder®), com pincel
no 0; na tíbia direita – grupo controle (GC) – não foi aplicado nenhum material; posteriormente, as incisões foram aproxi-madas e fixadas por sutura com fio de seda 4-0 (Ethicon® –
Johnson & Johnson).
Após sete, 15 e 30 dias os animais foram sacrificados, as tíbias removidas e fixadas em solução de Bouin por 48 horas e processadas segundo técnica rotineira para inclusão em pa-rafina, onde foram realizados os cortes semi-seriados de 6µm, no sentido longitudinal do osso e posteriormente corados em HE. Os cortes foram analisados e fotografados no fotomicros-cópio Jenaval-Zeiss, pertencente ao Departamento de Morfo-logia da Faculdade de OdontoMorfo-logia de Araraquara/Unesp.
RESULTADOS Grupo tratado (GT)
Aos sete e 15 dias (figuras 1 e 2) não foram observadas células inflamatórias; aos 30 dias, a cavidade se apresentou
ily found ethyl-cyanoacrylate-based glue (Super Bonder®),
after performing tibial rats fissures.
MATERIAL AND METHODS
The study was performed at the Department of Morpholo-gy from Faculdade de Odontologia de Araraquara/Unesp, Brazil. The sample consisted of 15 male Holtzman type
Rat-tus norvegicus albinos with a mean weight of 200 grams,
di-vided in three groups of five rats, according to the sacrifice timetable. After intraperitoneal anesthetic with 10% chloral hydrate (4 ml/100 grams of body weight), shaving and anti-sepsis were performed, and then an incision of about 1.5 cm with a number-23 scalpel was used to approach both lower limbs at the anterior tibial region. Next, surrounding tibial tissues were retracted, and the bone was exposed for fissure creation. Every tibia had a transverse fissure created of ap-proximately 1 mm deep and 3 mm long, made by a carborun-dum disk with a low-rev burr and continuous cooling. On the
left side – treated group (TG) – the ethyl-cyanoacrylate
(Su-per Bonder®) adhesive was applied with number 0 paintbrush.
The right tibial – control group (CG) did not receive any
ma-terial; later, the incisions were closed and sutured with
4-0 silk (Ethicon® – Johnson & Johnson).
After seven, 15, and 30 days the animals were sacrificed, tibias were removed and fixed in Bouin’s solution for 48 hours, and processed according to routine technique for paraffin in-clusion, where semi-serial 6-µm cuts were performed
longitu-dinally, then further stained with HE. Cuts were analyzed and
photographed with a photomicroscope Jenaval-Zeiss, from Department of Morphology of Faculdade de Odontologia de Araraquara/Unesp, Brazil.
RESULTS
Treated group (TG)
At seven and 15 days (figures 1 and 2), no inflammatory cells were seen; at 30 days, the cavity was repaired by newly formed bone tissue (figure 3). That bone had formed from the periphery towards the interior of the cavity, surrounding the adhesive. Figure 4 shows an angioblastic proliferation, os-teoblasts at bone formation line by the material, and osteo-cytes.
Control group (CG)
Fig. 3 – GT, 30 dias. Observa-se tecido neoformado (*)
preenchen-do parcialmente a cavidade (HE, 63x).
Fig. 3 – TG at 30 days. There is newly formed tissue (*) partially
filling the cavity (HE, 63x).
Fig. 4 – GT, 30 dias. Observam-se em maior aumento
osteoblas-tos na periferia da cavidade (seta), o adesivo englobado (✰), va-sos sanguíneos (〫), osteócitos (cabeça de seta) (HE, 200x).
Fig. 4 – TG at 30 days. There are increased osteoblasts on the
cavity periphery (arrow), the surrounded adhesive (✰), blood ves-sels (〫), osteocytes (arrowheads) (HE, 200x).
Fig. 1 – Grupo tratado (GT), sete dias. Observa-se a presença de
cavidade no tecido ósseo e ausência de células inflamatórias (HE, 200x).
Fig. 1 – Treated group (TG) at seven days. Cavity within bone
tis-sue and absence of inflammatory cells are observed (HE, 200x).
Fig. 2 – GT, 15 dias. Observa-se a presença de adesivo no interior
da cavidade, mas não se nota tecido neoformado ou células in-flamatórias (HE, 200x).
Fig. 2 – TG at 15 days. There is adhesive within the cavity, but
with no newly formed tissue or inflammatory cells (HE, 200x).
reparada por tecido ósseo neoformado (figura 3), sendo que este osso se formou da periferia para o interior da cavidade, englobando o adesivo. Observou-se na figura 4 uma prolife-ração angioblástica, osteoblastos na linha de formação óssea junto ao material e osteócitos.
Grupo controle (GC)
Aos sete dias (figura 5), não se observou formação óssea ou presença de células inflamatórias, sendo que, aos 15 dias (figura 6), a reparação ocorreu normalmente, com presença
At 30 days, there is a clear bone neoformation (figure 7), fill-ing the entire cavity, where osteoblasts, osteocytes, angioblas-tic proliferation, and absence of inflammatory cells are noted (figure 8).
DISCUSSION
The use of cyanoacrylate-based adhesives for tissue repair
has been extensively studied(1,8,9,11,14,15,16). Its possible use in
Fig. 5 – Grupo controle (GC), sete dias. Observa-se a presença de
cavidade no tecido ósseo e ausência de células inflamatórias (HE, 200x).
Fig. 5 – Control group (CG) at seven days. There is a cavity within
bone tissue and there are not inflammatory cells (HE, 200x).
We selected an ethyl-cyanoacrylate-based adhesive (Super
Bonder®) because it, in comparison with the other members
of cyanoacrylate family, could favor an improved bone repair
due to its chain size as, according to Weber and Chapman(7),
the smaller the chain, the higher the adhesive strength. Re-ports of its employment in epithelial and conjunctive tissue
do not mention an inflammatory reaction(9,14,15,18). The same
Fig. 6 GC, 15 dias. Neste período observa-se tecido ósseo neoformado preenchendo quase totalmente a cavidade (HE, 200x). Fig. 6 – CG at 15 days. There is newly formed bone tissue filling the cavity almost totally (HE, 200x).
de osteoblastos e osteócitos preenchendo o local da fissura. Aos 30 dias, é nítida a neoformação óssea (figura 7) preen-chendo toda a cavidade, onde se observam, na figura 8, osteo-blastos, osteócitos, proliferação angioblástica e ausência de células inflamatórias.
DISCUSSÃO
Os adesivos à base de cianoacrilato foram extensamente estudados como usados em reparação tecidual(1,8,9,11,14,15,16). Sua possível utilidade em fraturas tem sido tema de poucos estu-dos(6,7,10,17).
Fig. 7 – GC, 30 dias. A neoformação óssea (*) ocupa toda a
cavi-dade (HE, 63x).
Fig. 7 – CG at 30 days. Newly formed bone (*) takes over the whole
cavity (HE, 63x). Fig. 8 – GC, 30 dias. Em maior aumento, observam-se osteócitos
(ponta de seta), vasos sanguíneos (*) e na periferia, osteoblastos (seta) (HE, 100x).
Fig. 8 – CG at 30 days. There are osteocytes (arrowheads), blood
A razão pela qual elegemos um adesivo à base de etil-cia-noacrilato (éster de ciaetil-cia-noacrilato – Super Bonder®) foi de que,
comparado com os demais da família dos cianoacrilatos, po-deria favorecer melhor reparação óssea, devido ao tamanho de sua cadeia, pois, segundo Weber e Chapman(7), quanto me-nor a cadeia, maior a força adesiva. Relatos do seu emprego em tecido epitelial e conjuntivo não mencionam reação infla-matória(9,14,15,18). O mesmo ocorre em relação ao tecido ós-seo(19,20). Outros fatores que levamos em consideração é que esse material é de fácil aplicação e fácil disponibilidade no mercado brasileiro, apesar de não ser indicado para fins mé-dicos.
Segundo os resultados obtidos por Bonnette(17), o isobutil-cianoacrilato não estabilizou segmentos de fratura grande e instável e só estabilizou os enxertos ósseos pequenos, o que foi obtido com pouca quantidade de adesivo. Isso pode con-firmar o que Weber e Chapman(7) concluíram revendo a litera-tura: “quanto maior a cadeia, menor a força adesiva e estabili-zação do fragmento”. Tal afirmativa corrobora os dados obtidos por Shermak et al(10) de que o butil-cianoacrilato não só for-nece adesão ao fragmento de osso, mas também incentiva a produção de novas células osteoprogenitoras. Yaremchuk(21) observou que os adesivos podem segurar uma fixação rígida mais simples e, nas fixações como fraturas e osteotomias com-plicadas, podem servir como um suplemento para o uso de placas e parafusos. Portanto, vimos a oportunidade de testar um adesivo da mesma família, mas de cadeia menor, o etil-cianoacrilato, com objetivo de obter resultados semelhantes. O adesivo etil-cianoacrilato (Super Bonder®) pode
propor-cionar esses resultados, pois, por meio dos dados obtidos, ob-servamos que não houve reação inflamatória nos períodos analisados, confirmando o relatado por Caroli et al(19) e Gon-zalez et al(20).
Segundo a compatibilidade biológica, Shermak et al(10) ob-servaram resultados similares aos do butil-cianoacrilato. O mesmo também foi verificado por Haper e Ralston(6) quando compararam o etil com o isobutil-cianoacrilato.
A reparação óssea apresentou retarde nas cavidades con-tendo o adesivo. Mas isso não nos induz a pensar que o adesi-vo será um fator no retarde em processo de reparação óssea, visto que o grupo controle não continha nenhum material no interior da cavidade e por isso a reparação desenvolveu-se mais rapidamente.
CONCLUSÃO
A análise dos resultados permitiu-nos elaborar a seguinte conclusão:
happens in relation to bone tissue(19,20). Other factors to
con-sider is that the material is easy to apply and widely available in the Brazilian market, despite not indicated for medical uses.
According to results from Bonnette(17),
isobutyl-cyanoacry-late did not stabilize segments of a large, unstable fracture, producing stability only for small bone grafts, with a small amount of adhesive. This may confirm the conclusion of
We-ber and Chapman(7), when reviewing the literature: “The larger
the chain, the lesser the adhesive strength and fragment sta-bilization”. Such claim corroborates data obtained by
Sher-mak et al(10), that butyl-cyanoacrylate not only provides bone
fragment adhesion, but also encourages the production of new
osteoprogenitor cells. Yaremchuk(21) observed that adhesives
might secure a more simple rigid fixation and, for complicat-ed fractures and osteotomies, they may work as a supplement for plates and screws. Thus, we foresaw the opportunity to test ethyl-cyanoacrylate, an adhesive from the same family, but with smaller chain, aiming to get similar results.
The ethyl-cyanoacrylate (Super Bonder®) may provide such
results, as our data showed that we did not see inflammatory reaction during analyzed periods, confirming findings of Caroli
et al(19), and Gonzalez et al(20).
According to biological compatibility, Shermak et al(10)
ob-served similar results to butyl-cyanoacrylate. The same was
seen by Haper and Ralston(6), when they compared ethyl- to
isobutyl-cyanoacrylate.
Bone repair presented a delay within cavities containing the adhesive, but it does not lead us to think that the adhesive will be a delaying factor in the process of bone repair, as the control group did not have any material within the cavity, and for such reason the repair went on more rapidly.
CONCLUSION
Analysis of results has led to the following conclusion:
Ethyl cyanoacrylate adhesive (Super Bonder®) did not yield
O adesivo etil-cianoacrilato (Super Bonder®) não
provo-cou reação tecidual na região operada, nos animais estuda-dos, no período de sete a 30 dias após sua aplicação. Isto é, o GT não apresentou células inflamatórias ou áreas de necrose, apesar de ter ocasionado retarde na reparação óssea.
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