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Type: Dissertação
Title: Influência dos tipos de agitações mecânica e ultrassônica na síntese de vidros bioativos com e sem íons fluoreto através da metodologia sol-gel simplificada
Authors: Ingrid Elen Pinto e Souza
First Advisor: Marivalda de Magalhaes Pereira
First Co-advisor: Talita Martins
First Referee: Marivalda de Magalhaes Pereira
Second Referee: Talita Martins
Third Referee: Eduardo Henrique Martins Nunes
metadata.dc.contributor.referee4: Agda Aline Rocha de Oliveira
Abstract: Os vidros bioativos (VB) são materiais de grande interesse na engenharia de tecidos por sua capacidade de formação de hidroxiapatita (HA) e integração óssea. Podem ser adicionados diferentes íons à estrutura dos VB, que aprimoram o desempenho do material quando em contato com o meio fisiológico. O flúor é um destes íons e sua incorporação ao VB leva à formação de fluorapatita, que é um composto quimicamente mais estável e resistente a ataques ácidos que a HA. Uma das maneiras de sintetizar VB contendo íons fluoreto (VBF) é através do processo sol-gel, onde há maiores possibilidades de controle dos parâmetros de síntese. Estes parâmetros, como o modo de agitação da suspensão, podem alterar significativamente as propriedades morfológicas, texturais e físico-químicas do vidro. Deste modo, este trabalho visou produzir VBF, empregando a rota sol-gel combinada ao estudo da influência dos modos de agitações mecânica e ultrassônica nas propriedades físicas, estruturais, morfológicas e biológicas in vitro de duas composições de VB. Foram produzidos VB de composição nominal molar, 80% SiO2- 15% CaO- 5% P2O5 e 80% SiO2- 5% CaO- 4% P2O5- 11% CaF2. A morfologia esférica e o tamanho submicrométrico, visualizada através das técnicas de MEV e MFA, aumentam a possibilidade de adesão e proliferação celular ao biomaterial. A análise estrutural via FTIR mostrou bandas típicas de VB, não indicando diferenças significativas nas amostras sintetizadas por diferentes métodos de agitação ou pela adição de íons fluoreto. Já a análise estrutural por DRX mostrou além de halos amorfos típicos de VB, picos de cristalinidade referentes ao CaF2, que podem estar relacionados à reprecipitação do sal CaF2, indicando que parte dos íons fluoreto não foram incorporados ao VB, mas também é possível que existam nanoaglomerados CaF+ nos materiais. A análise de distribuição do tamanho de partículas, por DLS, e a análise das características texturais, por adsorção de N2, mostraram que as propriedades físicas do vidro estão relacionadas à metodologia de agitação empregada no processo e à composição química do vidro. Observou-se também o comportamento dos vidros após imersão em SBF, sendo possível identificar a formação de apatitas na superfície dos vidros através de caracterização por MEV, EDS, FTIR e DRX após 28 dias. Além disto, os ensaios in vitro de citocompatibilidade por MTT e Calceína mostraram que não se tratam de materiais citotóxicos. Os resultados levam à conclusão de que a metodologia de agitação da síntese afeta nas propriedades físicas do material.
Abstract: Bioactive glasses (BG) are materials of great interest in tissue engineering for their ability to form hydroxyapatite (HA) and bone integration. Different ions can be incorporated into the structure of BG, which enhance the performance of the material when in contact with the physiological environment. Fluorine is one of these ions and its incorporation into BG leading to the formation of fluorapatite, which is a compound chemically more stable and resistant to acid attacks than HA. A possible route to synthesize FBG is through the sol-gel process. This process increases the possibility of control of the synthesis parameters such as the mode of agitation of the suspension. The modification of this parameter could affect significantly the morphological, textural and physicochemical properties of the bioactive glass. Thus, this work aimed to produce BG with incorporated fluorine ions using the sol-gel route to study the influence of mechanical stirring and ultrasonic energy on the physical, structural, morphological and biological properties of two BG compositions. BG’s molar nominal compositions 80% SiO2 - 15% CaO - 5% P2O5 and 80% SiO2 - 5% CaO - 4% P2O5 - 11% CaF2, were produced. The spherical morphology and submicron size, visualized by SEM and AFM techniques, increase the possibility of cell adhesion and proliferation. The FTIR structural analyses showed typical BG bands, which not exhibited differences between the mixing method applied and in fluoride ions incorporation. Instead of XRD data that showed typical BG halo-amorphous patterns and, for BG fluorine- containing, peaks which is related to the CaF2 that could be associated to the salt precipitation or to the presence of CaF+ nano-clusters, which could indicate the presence of fluoride ions in the particles. The analysis of the particle size distribution by DLS and the analysis of the textural characteristics by N2 adsorption showed that the physical properties of the glasses are related to the mixing method and to the BG composition employed in the process. It was also observed the behavior of the glasses after immersion in SBF, being possible to identify the formation of apatite on the surface of the glasses through characterization by SEM, EDS, FTIR and XRD after 28 days. In addition, the in vitro cytocompatibility assays by MTT and Calcein were ensure that they are not cytotoxic materials. The results lead to the conclusion that the methodology of agitation of the synthesis affects the physical properties of the material and the incorporation of ions to the BG network.
Subject: Engenharia metalúrgica
Ciência dos Materiais
Flúor
Compostos bioativos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/30346
Issue Date: 21-Feb-2019
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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