Preparo e caracterização de scaffolds de hidroxiapatita/vidro bioativo/colágeno para utilização em engenharia de tecidos
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Marcello Rosa Dumont
Manuel Houmard
Manuel Houmard
Resumo
Vidros bioativos (VBs) e hidroxiapatita (HAp) são biomateriais amplamente utilizados na engenharia de tecidos devido à sua boa biocompatibilidade. No entanto, estes materiais podem sofrer perda de forma e migração sob carga, razão pela qual são normalmente imobilizados em matrizes poliméricas. Neste trabalho, o vidro bioativo e as partículas de hidroxiapatita foram inicialmente misturados após a sua dispersão em etanol. As misturas em 3 diferentes relações de massa HA/VB (75/25, 85/15 e 95/05) preparadas foram então tratadas termicamente no ar a temperaturas que variaram entre 600 °C e 800 °C. As alterações estruturais induzidas por estes tratamentos foram investigadas uma vez que está bem estabelecido que a reação entre HAp e VB pode ocorrer a estas temperaturas, levando à formação de compostos com propriedades diferentes. Observamos que o VB utilizado possui tamanho médio de partícula e área de superfície de cerca de 122 m e 44 m2.g-1, enquanto 12 m e 6 m2.g-1 foram mesurados para a HAp. Ensaios de calorimetria exploratória diferencial revelaram que o vidro bioativo possui temperatura de transição vítrea (Tg), temperatura de início de cristalização (Tx) e temperatura de cristalização (Tc) em torno de 720 °C, 790 °C, e 860 °C, respectivamente. Foi mantida a relação em massa de HAp/BG em 75/25 e a temperatura de tratamento térmico em 800 °C devido à alta biocompatibilidade e área de superfície específica do vidro bioativo. As biocerâmicas produzidas foram posteriormente incorporadas em matriz de colágeno e esterilizadas com óxido de etileno. Não foram observados resíduos derivados do processo de esterilização nas amostras preparadas, o que merece ser destacado. Uma distribuição uniforme de hidroxiapatita, vidro bioativo e colágeno foi observada nas matrizes compósitas, revelando que estes materiais foram preparados com sucesso. Foi revelada na imersão em SBF, uma formação notável de HAp, o que aponta para a sua boa biocompatibilidade. Este trabalho traz novos conhecimentos sobre a preparação de scaffolds mistos cerâmico-poliméricos para utilização em engenharia de tecidos.
Abstract
Bioactive glasses (BGs) and hydroxyapatite (HAp) are biomaterials widely used in tissue engineering due to their good biocompatibility. However, these materials can undergo shape loss and migration under load, which is why they are commonly immobilized in polymeric matrices. In this work, bioactive glass and hydroxyapatite particles were initially mixed after dispersing them in ethanol. The mixtures in 3 different HA/VB mass ratios (75/25, 85/15 and 95/05) prepared were then heat treated in air at temperatures ranging between 600 °C and 800 °C. The structural changes induced by these treatments have been investigated because it is well established that the reaction between HAp and BG can occur at these temperatures, leading to compounds with different properties. We observed that BG has an average particle size and surface area of about 122 m and 44 m2.g-1, while 12 m and 6 m2.g-1 were evaluated for HAp. DSC tests revealed that BG has Tg, Tx, and Tc of about 720 °C, 790 °C, and 860 °C, respectively. A HAp/BG mass ratio of 75/25 and a heat treatment temperature of 800 °C were maintained due to the high biocompatibility and specific surface area of the bioactive glass. After preparing the composite scaffolds, they were sterilized with EO. No residues derived from the sterilization process were observed in the prepared samples, which deserves to be highlighted. MEV and micro-CT images revealed the uniform distribution of HAp, BG, and Col in the composite scaffolds, revealing that the mixing, freezing, and freeze-drying steps were successfully performed. It was revealed in immersion in SBF, a remarkable formation of HAp, which points to their good biocompatibility and potential application in tissue engineering.
Assunto
Materiais, Ciência dos materiais, Colágeno, Hidroxiapatita, Propriedades estruturais, Tratamento térmico, Vidros bioativos
Palavras-chave
Hidroxiapatita, Vidro bioativo, Colágeno, Tratamento térmico, Propriedades estruturais, Ensaios in-vitro