Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/48266
Type: Dissertação
Title: Síntese e caracterização de scaffolds do vidro bioativo 13-93 produzidos por processo freeze-casting para potencial aplicação em engenharia de tecidos ósseos
Authors: Francisco Bubantz Fantecelle
First Advisor: Eduardo Henrique Martins Nunes
First Co-advisor: Manuel Houmard
First Referee: Breno Rocha Barrioni
Second Referee: Talita Martins
Abstract: Pesquisas envolvendo materiais sintéticos para utilização em terapias de regeneração óssea são motivadas, em grande parte, pelas limitações apresentadas pelos tratamentos convencionais. Vidros bioativos são materiais tradicionalmente utilizados nessa área e têm tido grande destaque em Engenharia de Tecidos. Contudo, o desempenho desses materiais na forma de scaffolds ainda é insuficiente no que diz respeito ao equilíbrio entre os parâmetros porosidade e propriedades mecânicas, e em relação à tendência que apresentam de se cristalizarem durante tratamentos térmicos. O fenômeno de cristalização reduz sua bioatividade, motivando o estudo de composições que apresentem menor tendência à formação de fases cristalinas. Este trabalho objetiva a produção de scaffolds do vidro bioativo 13-93, cuja composição química favorece a sinterização em temperaturas mais baixas, diminuindo a possibilidade de ocorrer cristalização. A síntese do vidro foi realizada via processo sol-gel devido à inerente porosidade e elevada pureza de materiais obtidos por este método. Em seguida, o vidro sintetizado foi utilizado na produção de scaffolds por meio do processo freeze-casting, que permite elevado controle sobre a estrutura de poros dos componentes, o que a torna adequada para a produção de estruturas destinadas a aplicações em Engenharia de Tecidos Ósseos. A caracterização dos materiais envolveu a análise da distribuição de tamanhos de partículas, área superficial específica, densidade, porosidade, cristalinidade, resistência mecânica e bioatividade. Os resultados sugerem que a distribuição granulométrica das partículas utilizadas no processo freeze-casting impediu a obtenção de uma estrutura de poros lamelar e orientada. No entanto, foi possível sinterizar os scaffolds sem a ocorrência de cristalização, e as porosidades mensuradas foram superiores a 60 %, com ampla distribuição de tamanhos de poros. Os valores de módulo de Young medidos variaram entre 1,10 e 1,40 GPa, e os de resistência à compressão, entre 12,7 e 22,4 MPa. Além disso, o desenvolvimento da camada de HA após três dias de imersão dos scaffolds em SBF confirmou a bioatividade do VB. Os resultados apresentados neste estudo indicam compatibilidade dos scaffolds com o osso trabecular humano e potencial para aplicação em Engenharia de Tecidos Ósseos.
Abstract: Studies focused on synthetic materials for use in bone regeneration therapies is largely driven by the limitations observed in conventional treatments. Traditionally, bioactive glass (BG) has been used to fill and restore defects. More recently, this material gained significance in Bone Tissue Engineering. However, its performance as scaffolds is still insufficient because they lack the requisite balance between porosity and mechanical properties. Although beneficial to the mechanical properties of BG, a heat treatment step can lead to crystallization, which impairs its bioactivity. Consequently, it is necessary to study BG compositions less susceptible to this phenomenon. This work aimed to prepare scaffolds from 13-93 BG, a material with a chemical composition that favors sintering at lower temperatures and displays a low tendency to crystallize. This glass was prepared by the sol-gel process due to the inherent porosity and high purity of materials derived from it. The glass powder was then used to prepare scaffolds through the freeze-casting process. This technique allows preparing specimens with high control over the pore structure, which makes it suitable to produce scaffolds for Bone Tissue Engineering. The obtained materials were examined according to their particle size distribution, specific surface area, density, porosity, crystallinity, mechanical properties, and bioactivity. The results suggest that the sizes of the particles used in the freeze-casting process prevented the obtainment of a lamellar and oriented pore structure for the scaffolds. However, it was possible to sinter the scaffolds without the occurrence of crystallization, and the measured porosities were greater than 60 %, with a wide pore size distribution. The scaffolds showed Young's modulus values ranging from 1.10 to 1.40 GPa and compressive strength values varying between 12.7 and 22.4 MPa. Furthermore, the development of the HA layer after three days of immersion of the scaffolds in SBF confirmed the bioactivity of VB. The results presented in this study indicate the compatibility of these scaffolds with human trabecular bone and their potential application in Bone Tissue Engineering.
Subject: Materiais
Ciência dos materiais
Vidros bioativos
Processo sol-gel
Engenharia de tecidos
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 Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/48266
Issue Date: 9-Sep-2022
metadata.dc.description.embargo: 9-Sep-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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