9 – ARTIGO ORIGINAL

ESTUDO COMPARATIVO DAS REAÇÕES TECIDUAIS À IMPLANTAÇÃO DE SILICONE E POLITETRAFLUOROETILENO NO DORSO DE RATOS.¹

 

Andréa Paula Kafejian²
Douglas Haddad Filho³
João Guidugli Neto⁴
Saul Goldenberg⁵

 

 

KAFEJIAN, A.P.; HADDAD-FILHO, D.; GUIDUGLI-NETO, J.; GOLDENBERG, S. - Estudo comparativo das reaçòes teciduais à implantação de silicone e politetrafluoroetileno expandido no dorso de ratos. Acta Cir. Bras., 12(3):182-8, 1997.

RESUMO: A importância das biopróteses na medicina abrange diversas áreas cirúrgicas. Com o objetivo de comparar a reação tecidual do implante de silicone, um dos mais utilizados, com o implante de politetrafluoroetileno expandido (PTFE-E), de uso mais recente, nos propusemos a realizar este estudo. Foram utilizados trinta ratos (Rattus norvegicus albinus) machos, distribuídos em três grupos iguais, com implantes de fragmentos discóides dos materiais citados, no dorso de cada rato. Os grupos diferiram entre si quanto ao período de eutanásia: três, sete e trinta dias. Com base no modelo experimental e utilizando metodologia morfométrica, do ponto de vista histológico não houve reação inflamatória aguda importante que se pudesse correlacionar aos materiais de implantes. A proliferação vascular e a presença de fibrose foram prolongadas em relação à cicatrização normal. A irregularidade do PTFE-E, provavelmente relaciona-se à maior quantidade de vasos e de fibrose tardia constatada neste material, quando comparado ao implante de silicone.
DESCRITORES: Silicone. Politetrafluoroetileno. Cicatrização de ferida. Ratos.

 

 

INTRODUÇÃO

As características de um implante ideal foram definidas por SCALES¹⁷: não causar modificação física no tecido, ser quimicamente inerte, não ser carcinogênico, não causar reação alérgica ou de corpo estranho, ter capacidade de resistência a forças mecânicas e poder ser fabricado na forma desejada. As respostas inflamatórias que os implantes causam no hospedeiro são denominadas de biocompatibilidade¹⁵.

A segurança e efetividade dos materiais incluem o conhecimento histopatológico da interface implante-tecido e a possibilidade de ocorrer inflamação crônica e resposta granulomatosa¹⁹, a partir de estudos experimentais, visando-se obter uma menor reação possível no hospedeiro, bem como a restauração de tecidos¹.

O silicone, usado na cirurgia reconstrutora desde 1947⁴, já foi bastante investigado experimentalmente^4,22. Segundo LODOVICI e col.¹², este material satisfaz as exigências de SCALES¹⁷ e talvez, por isso, seja o material de inclusão mais utilizado.

O politetrafluoretileno expandido (PTFE-E) foi inicialmente estudado em modelo experimental em porcos como enxerto vascular²¹ em 1972. NEEL¹⁵ em 1983 aplicou este material em coelhos e sugeriu seu uso como substituto para aumento de partes moles.

Não encontramos, na literatura compilada, relatos experimentais correlacionando estes dois materiais e que avaliem a reação tecidual, por meio de análise morfológica e morfométrica. Desta forma, propusemo-nos a inquerir sobre o assunto, testando um material em relação ao outro em ratos. Visamos analisar as reações teciduais ao implante de PTFE-E, quando comparadas com as reações ao silicone, material de uso mais extenso e de reações mais conhecidas¹².

 

MÉTODO

Foram utilizados 30 ratos (Rattus norvegicus albinus), da linhagem OUTB EPM - 1 (Wistar), adultos, machos, com peso entre 250-350 gramas (g), procedentes do Biotério Central da UNIFESP-EPM.

Os 30 ratos foram distribuídos casualmente em três grupos de 10 animais cada, diferindo entre si quanto ao dia de reoperação e eutanásia, após sorteio onde foram numerados de 1 a 30:

Grupo A - numerados de 1 a 10 ® terceiro dia - reoperação e eutanásia.
Grupo B - numerados de 11 a 20 ® sétimo dia - reoperação e eutanásia.
Grupo C - numerados de 21 a 30 ® trigésimo dia - reoperação e eutanásia.

Realizou-se anestesia por inalação com éter etílico, mantendo-se o animal no interior de uma campânula até a ausência de movimentos a estímulos dolorosos. A seguir, a manutenção foi feita por inalação intermitente de éter etílico, com máscara.

Procedeu-se inicialmente à epilação manual do dorso do animal, nos quadrantes superiores. Realizou-se anti-sepsia com álcool iodado a 2% e colocaram-se panos estéreis delimitando o campo operatório.

Para a delimitação da incisão e do local de implantação dos materiais, traçou-se uma linha horizontal acompanhando o rebordo costal inferior, a qual interceptava a linha sagital média, perfazendo assim quatro quadrantes. Esta interessava a pele e o tecido celular subcutâneo, no sentido longitudinal com seu início a 1 cm acima da linha subcostal e a 1cm da linha sagital média, no quadrante superior direito, com extensão de 1cm em direção caudal (Figura 1)

 

Fig. 1 - Desenho esquemático do rato em posição ventral, no qual se observa os locais das incisões e da implantação dos materiais.

 

O material implantado (silicone* ou PTFE-E** ) era de formato discóide com 4 milímetros (mm) de diâmetro, sendo a espessura do silicone sólido de 0,50 mm e a do PTFE-E de 0,68 mm, com a distância internodal de 25 micrômetros (mm). Desta forma, um dos implantes foi introduzido em um túnel realizado por divulsão no plano subcutâneo, utilizando-se uma pinça tipo Kelly, em um ponto a 2 cm do início superior da incisão a 45 graus no sentido cranial (Figura 1).

O fechamento da pele foi realizado com pontos separados de fio de mononáilon 4-0, com agulha traumática. O mesmo procedimento foi a seguir realizado no quadrante superior contralateral do mesmo animal, alternando-se o material implantado.

Foi convencionado o lado de implantação de cada um dos materiais:

- animal de número ímpar: PTFE-E- implantação à direita silicone- implantação à esquerda

- animal de número par: PTFE-E- implantação à esquerda silicone- implantação à direita

A ferida operatória foi mantida exposta.

Após o tempo de observação pré-determinado de cada grupo, os animais foram reoperados com anestesia similar ao do primeiro ato operatório. Para estudo da região dorsal, contendo os materiais implantados, deixaram-se margens de 0,50 cm de cada lado dos mesmos e ressecou-se desde a pele até o plano do tecido celular subcutâneo, sendo os anomais a seguir submetidos a eutanásia.

 

PROCEDIMENTOS HISTOLÓGICOS

As peças retiradas foram fixadas por imersão em formol a 10% por período mínimo de 24 horas. Após secção de cada material na porção mediana, o mesmo era incluído em parafina e seccionado em cortes de 6 mm. Os cortes foram corados pelas técnicas da hematoxilina-eosina (H.E.) e tricrômio de Masson com azul do Nilo.

Para o exame microscópico foi utilizada uma ocular KF de 10 X, focalizável, dotada de placa integradora com quadrícula de 100 pontos CARL-ZEISS*** e de objetiva de 40 X.

Em cada preparado histológico com o rótulo colocado à direita, foram contados quatro campos contendo cem pontos cada, em campos sequênciais desde a pele até o plano oposto. Foi assim determinado: os diversos tipos celulares, a quantidade de fibrina, o volume vascular relativo e a quantidade de fibras colágenas, segundo as recomendações de CHALKLEY⁵.

Os dados obtidos por estas análises foram submetidos a estudo estatístico.Dada a natureza das variáveis, foram utilizados os seguintes testes não- paramétricos: teste de MANN-WHITNEY¹⁸, teste de WILCOXON¹⁸, e análise de variância por postos de KRUSKAL-WALLIS¹⁸.

Esta análise foi aplicada para cada uma das variáveis histológicas consideradas e, quando mostrou diferença significante, foi complementada pelo teste de comparação múltipla⁹. Em todos os testes, fixou-se em 0,05 ou 5% o nível para rejeição da hipótese de nulidade, assinalando-se com asterisco os valores significantes.

 

RESULTADOS

Em relação aos lados de implantação direito ou esquerdo, pelo teste de MANN-WHITNEY não observamos diferença estatisticamente significante, para nenhuma das variáveis histológicas.

Pelos testes de WILCOXON, KRUSKAL-WALLIS e teste de comparação multipla, para as variaveis: neutrófilos, fibroblastos e fibrina não apresentaram diferenças estatisticamente significantes.Os demais dados com diferênças estatísticamente significante estão expostos nas figuras de 2 a 5.

 

Fig. 2 - Gráfico representativo da porcentagem de macrófagos [( número de macrófagos/total de células) x 100], em ratos submetidos à implantação de fragmentos de silicone e PTFE-E nos lados direito e esquerdo, no dorso, alternadamente, nos grupos A, B e C. (* significante ao nível de 5%)

 

 

Fig. 3 - Gráfico representativo da porcentagem de linfócitos [( número de linfócitos/total de células) x 100], em ratos submetidos à implantação de fragmentos de silicone e PTFE-E nos lados direito e esquerdo, no dorso, alternadamente, nos grupos A, B e C. (* significante ao nível de 5%)

 

 

Fig. 4 - Gráfico representativo da porcentagem de capilares [( % de área de capilares/área total) x 100], em ratos submetidos à implantação de fragmentos de silicone e PTFE-E nos lados direito e esquerdo, no dorso, alternadamente, nos grupos A, B e C. (* significante ao nível de 5%)

 

 

Fig. 5 - Gráfico representativo da porcentagem de fibras colágenas [( % de área de fibras colágenas/área total) x 100], em ratos submetidos à implantação de fragmentos de silicone e PTFE-E nos lados direito e esquerdo, no dorso, alternadamente, nos grupos A, B e C. (* significante ao nível de 5%)

 

 

Fig. 6 - Fotomicrografia de implante de silicone em dorso de rato, no período de sete dias. Grande parte do material ausente pelo processamento histológico. Observa-se fibrose circundante e bem delimitada (H.E. aproximadamente 50X).

 

 

Fig. 7 - Fotomicrografia de implante de PTFE-E em dorso de rato, no período de trinta dias. Observa-se vasos exuberantes na fibrose circundante (setas) e ausência de inflamação importante. (Tricrômio de Masson - aproximadamente 100X).

 

 

Fig. 8 - Fotomicrografia de implante de PTFE-E em dorso de rato, no período de sete dias. Obserava-se permeação do implante por elementos celulares a partir do tecido de granulação (seta). Infiltrado linfocitário e macrofágico no tecido de granulação (H.E. - aproximadamente 500X).

 

DISCUSSÃO

A avaliação dos biomateriais baseia-se na resposta inflamatória que os mesmos causam no hospedeiro, o que se denomina de biocompatibilidade¹⁵. Na compilação ampla da literatura, parece ter sido somente KRAUSE e col.¹⁰ que avaliaram o silicone comparando-o com o PTFE-E em ratos. Os autores, entretanto, estudaram a atividade da interleucina-1 ativada e aspectos ultra-estruturais. Com este propósito, visto que não encontramos estudos que mostrassem a reação tecidual local do hospedeiro a estes materiais por meio de análises morfológica e morfométrica, tornou-se importante investigar este aspecto.

Deve-se ressaltar, a respeito do ato operatório, a utilização de duas incisões paralelas distantes 2 cm uma da outra, sem manipulação desta região intermediária.

Além disso, o cuidado da colocação dos materiais a 2 cm distantes de cada incisão, por meio de túneis subcutâneos^3,7,15,16,22, foi com o propósito de minimizar a ação da manipulação operatória sobre a resposta inflamatória.

Em nosso estudo, os materiais foram implantados no dorso dos ratos, alternando-se o lado de cada um dos implantes, para efeitos de homogemeização da amostra^11,20. O tratamento estatístico mostrou que os resultados encontrados em relação ao mesmo material, colocados à esquerda ou à direita nos diferentes animais, puderam ser agrupados para análise posterior, devido à homogeneidade dos mesmos.

BROWN e col.⁴ apresentaram trabalho inicial de grande repercussão sobre o uso do silicone, descrevendo escassa reação tecidual quando injetado de forma líquida no subcutâneo dos animais. SPEIRS e col.²² estudaram em ratos a reação dos tecidos ao silicone líquido e em forma de esponja. A resposta foi a mesma aos materiais: aparecimento precoce de proliferação capilar, de linfócitos e raros leucócitos. Embora os autores tenham descrito no texto intenso processo de fibroplasia no período entre o quinto e o sétimo dias, as figuras publicadas mostradas não parecem confirmar estes dados.

Em nosso estudo, o silicone sólido mostrou realmente pouca reatividade tecidual, sendo escasso o desenvolvimento do tecido conectivo. A metodologia morfométrica por nós utilizada permitiu comparação, mas não mostra valores absolutos. Entretanto, de modo subjetivo, pudemos avaliar a pequena produção fibrosa em torno do silicone. Correspondentemente, a proliferação vascular e o componente inflamatório crônico foram também de pequena monta.

Em relação aos fibroblastos, houve uma predominância nos implantes de silicone nos diversos grupos por nós estudado e uma ascenção destes no transcorrer dos períodos. Porém, estes dados não revelaram significância estatística.

Em relação às fibras colágenas, a quantidade no período de três dias foi significantemente menor em ambos os materiais, do que nos períodos de sete e trinta dias. No período de três dias, observamos maior quantidade de fibras colágenas em relação aos implantes de silicone. Aos trinta dias, inverteu-se a relação, sendo a diferença significantemente maior na quantidade de fibras colágenas relativamente ao grupo em que foi utilizado o PTFE-E (Figura 5). Acreditamos que este comportamento possa ser expressão de produção maior de colágeno no processo associado ao PTFE-E, porém de uma maneira retardada, quando comparado ao silicone.

Os capilares no período de três dias estão presentes em quantidade maior em relação ao silicone, porém nos períodos de sete e trinta dias a maior quantidade relaciona-se com os implantes de PTFE-E, sendo estas diferenças estatísticamente significantes (Figura 4).

A quantidade maior de vasos capilares observada nos períodos de sete e trinta dias, em relação ao PTFE-E, eventualmente esteja relacionada à irregularidade do material e à penetração de vasos na própria intimidade deste. Ressalta-se, ainda, que os capilares estão presentes em quantidade significantemente maior no período de trinta dias.

Segundo GUIDUGLI-NETO⁸, no processo de reparação sem interferências de materiais, observa-se aos trinta dias uma forte redução do volume vascular. Ao contrário da opinião de SPEIRS e col.²², BLOCKSMA e col.² e de LODOVICI e col.¹², de que os tecidos ignoraram a presença do material de implante, silicone, em nosso estudo isto parece não ter ocorrido, havendo reação tecidual importante. Utilizando estudos morfométricos, nossa análise mostrou que, em quantificações diferentes para cada material (ver discussão anterior), o processo repararativo foi mantido por tempo mais prolongado do que se a reparação fosse sem implante.

Ao mesmo tempo, observamos neutrófilos presentes em quantidade mais acentuada no terceiro dia ao redor de ambos os implantes, sendo ausentes nos grupo de trinta dias.

Embora não tenhamos conseguido mostrar diferença estatisticamente significante em relação aos neutrófilos, os números mostram uma provável tendência a uma quantidade maior no terceiro dia. Estes achados corroboram os de LUNDGREN e col.¹³ ao estudarem experimentalmente inflamação e reparação por meio de cilindros de teflon. Podemos assim supor que os neutrófilos possam estar mais ligados à manipulação cirurgica do que propriamente à presença do material de implante.

Em nosso estudo, a quantidade de macrófagos, no período de trinta dias, foi significantemente maior nos implantes de PTFE-E do que nos de silicone, não variando nos períodos iniciais de três e sete dias (Figura 2). Provavelmente estiveram ligados à mais tardia continuidade da produção fibrosa e proliferação vascular, conforme vimos.

Em relação aos linfócitos, houve um aumento significante no período de 30 dias, quando comparado com o período de sete dias, não diferindo quanto aos materiais (Figura 3).

A quantidade de fibroblasto não diferiu significantemente entre os materiais, bem como a de fibrina.

Em relação à incorporação tecidual, LUNDGREN e col.¹³, ao proporem tubos construídos com teflon (PTFE) como modelo experimental para estudo da inflamação e da reparação, mostraram a nítida permeação do tecido de granulação pelos poros do material. Por outro lado, MAAS e col.¹⁴ descreveram que, em relação ao PTFE-E, apesar da porosidade, não houve penetração do tecido de granulação no material que utilizaram. Devemos lembrar que o PTFE-E, por ser microporoso e permitir penetração tecidual, é utilizado como modelo de esponja em experimentos de inflamação e de reparação¹⁰.

NEEL¹⁵, também trabalhando com PTFE-E de porosidades diferentes (10 e 30 mm), descreve a penetração do tecido conjuntivo no material de espaço internodal de 30 mm. Contudo, esta penetração não foi observada no material de porosidade de 10 mm. Segundo o autor, a dimensão da porosidade tem relação com a possibilidade de penetração do tecido de granulação. O grande espaço internodal permite a anexação do implante e englobamento do mesmo pelo tecido conjuntivo.

Assim, a diferença observada em nossos achados em relação à penetração do tecido conjuntivo no interior do PTFE-E, em comparação com o estudo de MAAS e col.¹⁴, parece-nos ser justificada pela diferença da porosidade dos materiais. Em nosso estudo, o PTFE-E utilizado apresentava microporosidade de 25 mm, enquanto no referido estudo a microporosidade do PTFE-E utilizado era de 22 mm.

A comparação de ambos os materiais (silicone e PTFE-E) feita por KRAUSE e col.¹⁰ em ratos, por meio de microscopia eletrônica, objetivava avaliar a estrutura das células aderidas e fazer a mensuração da quantidade de interleucina-1 ativada. Evidenciou no segundo dia um maior nível desta associada à membrana no PTFE-E do que no silicone. No sétimo dia, o valor em relação ao PTFE-E diminuiu, enquanto no silicone houve um decréscimo menor, não sendo a diferença significante. O estudo por meio da microscopia eletrônica mostrou mais células no tecido circundante da superfície do silicone em relação à do PTFE-E. No sétimo dia, células conectadas ao epitélio e células fibroblásticas foram observadas na superfície do silicone. A superfície lisa do silicone não apresentava células aderidas. Por outro lado, o PTFE-E mostrou-se com contorno irregular e áspero e, no sétimo dia, com uma matriz extracelular com numerosas células aderidas, características de complexos rígidos e protrusões pseudopodais, o que caracterizaria uma alta atividade macrofágica.

Estes dados, embora subjetivos, assemelham-se aos nossos achados. Realmente, nas áreas com implante de PTFE-E, a interface do tecido conjuntivo com o material foi irregular. Alguns elementos celulares estendiam-se pelas irregularidades e porosidades do material, ao contrário do que ocorreu nos animais com implante de silicone.

Os nossos achados referem-se à reação tecidual em um animal roedor específico. Embora os materiais já sejam de utilização humana há muito tempo, sillicone desde 1947⁴ e o PTFE-E desde 1972²¹, vale ressaltar que nossos resultados necessitarão de confirmação experimental em outras espécies, segundo o Conselho Nacional de Saúde⁶.

 

CONCLUSÕES

No modelo experimental por nós trabalhado, quando comparamos o implante de PTFE-E com silicone, nossos resultados permitem concluir:

1- Não há reação inflamatória aguda importante que se possa correlacionar aos materiais de implante.

2- A proliferação vascular e a presença de fibrose são processos aparentemente retardados.

3- A irregularidade do PTFE-E está provavelmente associada à maior quantidade de vasos e de fibrose tardia, relacionada a este material.

 

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Neil Ferreira Novo e à Prof^a. Dr^a. Yara Juliano, Professores da Disciplina de Bioestatística do Departamento de Medicina Preventiva da UNIFESP-EPM, pela orientação e análise estatística desta pesquisa.

 

REFERÊNCIAS

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KAFEJIAN, A.P.; HADDAD-FILHO, D.; GUIDUGLI-NETO, J.; GOLDENBERG, S. - Comparative study of the tecidual reactions of silicone and expanded politetrafluoroetilene implanted at back of the rats. Acta Cirg. Bras., 12(3):182-8, 1997.

SUMMARY: The importance of biomaterials in medicine embraces several surgical areas. To compare the tissue reaction concerning silicone implantation, one of the most utilized, with the implantation of expanded polytetrafluoroethyllene (E-PTFE), of recent use, we have proposed this study. Thirty rats (Rattus norvegicus albinus) males, have been distributed in three groups, with implants of discoids fragments of the materials, at the back of the each one. The groups differed as to the time period of euthanasya, 3, 7 and 30 days. Based on the experimental model utilized, from the histologic point of view there has been no important acute inflamatory reaction that could be corelated to the implanted materials. The vascular proliferation and the presence of fibrosis were prolonged in relation to normal repair. The irregularity of E-PTFE was probably related to the greater amount of blood vassels and late fibrosis found in this material when compared to the silicone implant.
SUBJECT HEADINGS: Silicone. Politetrafluoroetilene. Wound healing. Rats.

 

 

Endereço para correspondência:
Andréa Paula Kafejian - Avenida Conselheiro Rodrigues
Alves, 1021 - apto 91, CEP 04014-010 - São Paulo-SP

Data do recebimento: 07.04.97
Data da revisão: 14.05.97
Data da aprovação: 11.06.97

 

1. Trabalho da Disciplina de Técnica Operatória e Cirurgia Experimental (TOCE) da Universidade de São Paulo (UNIFESP) - Escola Paulista de Medicina (EPM) e do Serviço de Anatomia Patológica do Hospital Albert Einsten (SAP-HIAE).
Parte de Tese de Mestrado apresentada no Curso de Pós-Graduação em TOCE da UNIFESP-EPM.
2. Mestra pelo Curso de Pós-Graduação em TOCE da UNIFESP-EPM.
3. Aluno a nível de mestrado do curso de Pós-Graduação em TOCE da UNIFESP-EPM.
4. Coordenador do SAP-HIAE.
5. Professor Titular do Departamento de Cirurgia da UNIFESP-EPM.
* Silimed â - folha de silicone, referência: 01250-050S
** Impra â - "Vascular Grafts", código: 50S05
*** CARL-ZEISS - Alemanha