Visando a obtenção de biomateriais que favoreçam a reparação óssea, materiais poliméricos biocompatíveis, como o colágeno, têm sido amplamente estudados. Também tem se buscado a utilização de produtos naturais, como os carotenoides (bixina, norbixina, dimetil-b-caroteno) extraídos do urucum, que apresentam efeitos antioxidante e anti-inflamatório. A pesquisa objetivou avaliar a reparação óssea com utilização de enxerto de colágeno associado a compostos extraídos de sementes de urucum (Bixa orellana L.) em modelo experimental na tíbia de Rattus norvegicus. Foram extraídos os compostos das sementes do urucum com KOH 4% e foi determinado o teor dos constituintes químicos majoritários identificados no extrato por cromatografia gasosa acoplada ao espectômetro de massas (CG-EM) após reação de derivatização. Foram utilizados 40 ratos divididos em quatro grupos. Foi produzido defeito ósseo de 2 mm na tíbia. No G1, a ferida óssea foi preenchida com coágulo; G2, com colágeno; G3, com o extrato seco do urucum e no G4, com colágeno/urucum 1:1. Após eutanásia, em 14 e 30 dias, as amostras das tíbias foram encaminhadas para análise histológica e espectroscopia Raman. Obteve-se um extrato seco das sementes de Bixa orellana L. contendo os carotenoides norbixina (26,55%), bixina (25,82%) e dimetil-β-caroteno (4,12%), os quais juntos representam 56,59% dos constituintes identificados pela CG-EM. A análise microscópica demonstrou que o G1 apresentou reação inflamatória moderada aos 14 e 30 dias. Nos grupos G3 e G4, no entanto, observou-se uma redução na densidade do infiltrado inflamatório. Foi verificado que os G2, G3 e G4 apresentaram melhor qualidade de osso neoformado aos 14 e 30 dias póscirúrgico. A análise Raman demostrou que G4 apresentou média das razões entre os picos 960 cm-1 e 1070 cm -1 significativamente maior quando comparado a média do G1. Além disso, o G4 foi estatisticamente semelhante ao osso hígido. Os compostos majoritários extraídos do urucum (Bixa orellana L.) com KOH 4% são carotenoide norbixina, bixina e dimetil-b-caroteno. O extrato obtido apresenta efeito anti-inflamatório e osteoindutor; e quando associado ao colágeno, promove mineralização da matriz óssea neoformada semelhante à encontrada no osso hígido na análise por espectroscopia Raman. Nas condições apresentadas neste estudo, a reparação óssea em modelo experimental na tíbia de Rattus norvegicus é favorecida com a utilização de compostos de urucum (Bixa orellana L.) associado ao colágeno.