Esponja mineralizada de colágeno /quitosana com hidroxiapatita co-substituída com estrôncio e magnésio: síntese, caracterização e citotoxicidade

Descrição

Tipo

Dissertação de mestrado

Título alternativo

Mineralized collagen/chitosan sponge with strontium- and magnesium-co substituted hydroxyapatite: synthesis, characterization, and cytotoxicity

Membros da banca

Ivana Márcia Alves Diniz
Marcelo Gomes Speziali

Resumo

A engenharia de biomateriais tem como objetivo desenvolver materiais com propriedades biológica e mecânica superiores para promover a regeneração tecidual e a integração com o tecido hospedeiro. A combinação de componentes bioativos favorece efeitos sinérgicos que potencializam a regeneração óssea. Além disso, a modulação de propriedades físico-químicas, como porosidade, biodegradabilidade e liberação controlada de íons, é essencial para estimular a resposta celular e otimizar o processo de reparo ósseo. O objetivo deste trabalho foi sintetizar caracterizar físicoquimicamente e avaliar a citotoxicidade in vitro da esponja mineralizada de colágeno e quitosana com hidroxiapatita co-substituída com estrôncio (5%) e magnésio (5%) . O material foi obtido por precipitação da fase inorgânica, seguida de incorporação polimérica e liofilização. Sendo sintetizado quatro grupos: hidroxiapatita pura, hidroxiapatita co-substituída, esponja colágeno e quitosana, esponja polimérica com hidroxiapatita co-substituída. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR), difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), intumescimento e medição de pH. A citocompatibilidade foi avaliada por meio do ensaio de viabilidade celular (MTT). Os resultados indicaram aumento da estabilidade térmica, presença de estrutura cristalina compatível com hidroxiapatita, superfície hidrofílica e ausência de citotoxicidade, com viabilidade celular superior a 90% em todos os grupos. O conjunto dos achados aponta que o compósito desenvolvido possui potencial para aplicação como arcabouço em terapias de regeneração óssea.

Abstract

Biomaterials engineering aims to develop materials with superior biological and mechanical properties to promote tissue regeneration and integration with the host tissue. The combination of bioactive components favors synergistic effects that enhance bone regeneration. In addition, the modulation of physicochemical properties, such as porosity, biodegradability, and controlled ion release, is essential to stimulate the cellular response and optimize the bone repair process. The objective of this study was to synthesize, physicochemically characterize, and evaluate the in vitro cytotoxicity of a mineralized collagen–chitosan sponge containing hydroxyapatite cosubstituted with strontium (5%) and magnesium (5%). The material was obtained by precipitation of the inorganic phase, followed by polymer incorporation and lyophilization. Four groups were synthesized: pure hydroxyapatite, co-substituted hydroxyapatite, collagen–chitosan sponge, and polymeric sponge with co-substituted hydroxyapatite. The samples were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM/EDS), swelling, and pH measurement. Cytocompatibility was assessed through the MTT cell viability assay. The results indicated increased thermal stability, the presence of a crystalline structure consistent with hydroxyapatite, a hydrophilic surface, and absence of cytotoxicity, with cell viability above 90% in all groups. Taken together, the findings suggest that the developed composite has potential for application as a scaffold in bone regeneration therapies.

Assunto

Materiais biocompatíveis, Microscopia eletrônica de volume, Regeneração ossea, Teste de materiais

Palavras-chave

Biomateriais, Biocompatibilidade, Regeneração óssea, MEV

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