Síntese e caracterização de biocompósitos hidroxiapatita/colágeno dopado com zinco

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Membros da banca

Marivalda de Magalhaes Pereira
Vicente Tadeu Lopes Buono
Ana Paola Brendolan

Resumo

Santos, M.H. Síntese e caracterização de biocompósitos fosfatos de cálcio/colágeno dopados com zinco. Tese (Doutorado em Engenharia Metalúrgica e de Minas, área de concentração Ciência e Engenharia de Materiais) Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, 2005. Ainda hoje, um grande desafio é o desenvolvimento de materiais biocompatíveis por processos viáveis economicamente. Neste estudo foram desenvolvidos compósitos fosfatos de cálcio/colágenodopados com zinco para aplicação na regeneração óssea. Hidroxiapatita e hidroxiapatita-fosfato tricálcico foram sintetizados tendo como precursores, hidróxido de cálcio e ácido ortofosfórico. A razão molar Ca/P foi fixada em 1,67 e foram variados parâmetros de síntese, como tratamentos químico e térmico. Também se sintetizou hidroxiapatita e hidroxiapatita/fosfato tricálcico dopados com nitrato de zinco durante a síntese. O colágeno, extraído de pericárdio bovino, foi submetido à digestão enzimática e purificado pela cromatografia de troca iônica. Obteve-se colágeno tipo I puro, COL, que foi dialisado, caracterizado por eletroforese e liofilizado. Compósitos de hidroxiapatita e hidroxiapatita-fosfato tricálcico dopados e não dopados com Zn/COL e hidroxiapatita/COL/Zn foram desenvolvidos, usando a proporção 80%/20% em peso. Todos os materiais foram caracterizados através da análise química elementar, microscopias de luz e eletrônica de varredura, difração de raios-X e espectroscopia de infravermelho. Os compósitos apresentaram características morfológicas e estruturais semelhantes aos seus materiais constituintes. A avaliação biológica dos compósitos in vitro mostrou viabilidade celular, apresentando proliferação e produção de fosfatase alcalina dos osteoblastos. Os biocompósitos desenvolvidos, possivelmente, poderão ser usados na reconstituição do tecido ósseo.

Abstract

Santos, M.H. Synthesis and characterization of calcium phosphates/collagen biocomposites doped with zinc. Thesis (Doctorate in Metallurgical and Mines Engineering, area of concentration Scienceand Engineering of Materials) - School of Engineering, Federal University of Minas Gerais, 2005. Just now, a great challenge is the development of biocompatible materials for economically feasible processes. In this study were developed calcium phosphate/collagen composites doped with zinc for application in bone regeneration. Hydroxyapatite and hydroxyapatite-tricalcium phosphate were synthesized having calcium hydroxide and orthophosphoric acid as precursors. The Ca/P molar ratiowas fixed at 1.67 and were varied synthesis parameters as chemical and heat treatments. Hydroxyapatite and hydroxyapatite--tricalcium phosphate were synthesized and doped with zinc nitrate during the synthesis. The collagen, extracted from bovine pericardium, was submitted to the enzymatic digestion and purified by ion-exchange chromatographic method. High purity grade type I collagen (COL) was obtained, dialyzed, characterized by electrophoresis and lyophilized.Hydroxyapatite and hydroxyapatite-tricalcium phosphate composites were produced with collagen, by sing the ratio 80/20 (CaP/COL, weight%). Also, they were doped with zinc by using Zn(NO3)2 salt.All samples were characterized by chemical analysis, light and scanning electron microscopy, X-ray diffraction and infrared spectroscopy. The composites presented morphologic and structural characteristics similar to their constituent materials. The biological evaluation of the composites in vitro showed cellular viability, presenting proliferation and production of alkaline fosfatase of the osteoblasts. Probably, the developed biocomposites can be used for rebuilding bone tissue in thefuture.

Assunto

Engenharia metalúrgica, Engenharia de minas, Materiais biomédicos, Biocompatibilidade, Engenharia biomédica

Palavras-chave

hidroxiapatita, compósitos, zinco, colágeno, purificação, Biomateriais

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