Biofuncionalização da superfície do titânio (cp) para aplicações biomédicas
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) |
Texto Completo: | https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/53168 |
Resumo: | O titânio e suas ligas são um dos principais biomateriais utilizados em implantes ortopédicos e ortodônticos, devido à sua boa resistência à corrosão e excelente biocompatibilidade. Porém, algumas desvantagens como, por exemplo, uma integração ineficaz e demorada ao tecido ósseo circundante, podem prolongar o processo de cicatrização e favorecer infecções locais, prejudicando o sucesso desse biomaterial na prática clínica. Nesse sentido, estratégias para modificar a superfície do titânio com biomoléculas para favorecer a adesão celular e a osteogênese do tecido ósseo têm sido investigadas. Neste estudo utilizamos diferentes abordagens para modificar a superfície com o objetivo de melhorar sua biocompatibilidade e conferir a este material atividade antibacteriana. Para isso, os nanotubos de dióxido de titânio (NT-TiO2) foram obtidos de forma eficiente por anodização seguida de anelamento por tratamento térmico. Os TiO2NTs resultantes foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e EDS. Nossos resultados mostraram a formação de NTs-TiO2 de maneira regular e bem distribuída. Os NTs-TiO2 foram então recobertos com filmes automontados de polieletrólitos de cloridrato de polialilamina (PAH) e ácido poliacrílico (PAA), seguidos da deposição de nanopartículas de prata (AgNPs) e da lectina de Bothropus leucurus (BlL). Alternativamente, a BlL foi adsorvida diretamente aos NTs-TiO2 por spin coating. A incorporação com sucesso de BlL e AgNPs na superfície de TiO2NTs, foi demonstrada por voltametria cíclica (CV), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e espectro infravermelho de transformada de Fourier de reflexão total atenuado (ATR-FTIR). Além disso, os seguintes parâmetros biológicos 1) adesão e viabilidade celular, 2) atividade de fosfatase alcalina (como indicador do processo de osteogênese) das diferentes amostras de TiO2 foram investigados em células de osteossarcoma humano (HOS). Em comparação com as amostras de Ticp, a modificação das superfícies de Ticp testadas, exceto aquelas revestidas com AgNPs, favoreceram a adesão, proliferação e o aumento da atividade de ALP em células semelhantes a osteoblastos, sugerindo seu uso para melhorar a qualidade e biocompatibilidade de biomateriais à base de titânio. O tratamento dos nanotubos de TiO2 com BlL a 200 μg / mL e incorporados por meio de filmes auto-montados de PAH / PAA (dip coating) apresentou os melhores resultados para adesão, viabilidade e produção de fosfatase alcalina. Além disso, esse tratamento foi o único capaz de inibir o crescimento bacteriano de Staphylococcus aureus. Assim, nossos dados apontam para o potencial uso da lectina BlL como uma molécula bioativa para melhorar a biocompatibilidade dos implantes de titânio, favorecendo a adesão, osseointegração e reduzindo o risco de infecção. |
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Anjos, Keicyanne Fernanda Lessa dos.Figueiredo, Regina Célia Bressan Queiroz deMelo, Janaina Viana deArruda, Isabel Renata de SouzaCampos, Thiers AraujoMelo, Tatiany Patricia Romão Pompílio deFormiga, Fabio RochaFigueiredo, Regina Celia Bressan Queiroz deMelo, Janaina Viana de2022-06-10T00:24:10Z2022-06-10T00:24:10Z2021ANJOS, Keicyanne Fernanda Lessa dos.. Biofuncionalização da superfície do titânio (cp) para aplicações biomédicas. 2021. 100 p. Tese (doutorado) - Instituto Aggeu Magalhães, Fundação Oswaldo Cruz, Recife, 2021.https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/53168O titânio e suas ligas são um dos principais biomateriais utilizados em implantes ortopédicos e ortodônticos, devido à sua boa resistência à corrosão e excelente biocompatibilidade. Porém, algumas desvantagens como, por exemplo, uma integração ineficaz e demorada ao tecido ósseo circundante, podem prolongar o processo de cicatrização e favorecer infecções locais, prejudicando o sucesso desse biomaterial na prática clínica. Nesse sentido, estratégias para modificar a superfície do titânio com biomoléculas para favorecer a adesão celular e a osteogênese do tecido ósseo têm sido investigadas. Neste estudo utilizamos diferentes abordagens para modificar a superfície com o objetivo de melhorar sua biocompatibilidade e conferir a este material atividade antibacteriana. Para isso, os nanotubos de dióxido de titânio (NT-TiO2) foram obtidos de forma eficiente por anodização seguida de anelamento por tratamento térmico. Os TiO2NTs resultantes foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e EDS. Nossos resultados mostraram a formação de NTs-TiO2 de maneira regular e bem distribuída. Os NTs-TiO2 foram então recobertos com filmes automontados de polieletrólitos de cloridrato de polialilamina (PAH) e ácido poliacrílico (PAA), seguidos da deposição de nanopartículas de prata (AgNPs) e da lectina de Bothropus leucurus (BlL). Alternativamente, a BlL foi adsorvida diretamente aos NTs-TiO2 por spin coating. A incorporação com sucesso de BlL e AgNPs na superfície de TiO2NTs, foi demonstrada por voltametria cíclica (CV), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e espectro infravermelho de transformada de Fourier de reflexão total atenuado (ATR-FTIR). Além disso, os seguintes parâmetros biológicos 1) adesão e viabilidade celular, 2) atividade de fosfatase alcalina (como indicador do processo de osteogênese) das diferentes amostras de TiO2 foram investigados em células de osteossarcoma humano (HOS). Em comparação com as amostras de Ticp, a modificação das superfícies de Ticp testadas, exceto aquelas revestidas com AgNPs, favoreceram a adesão, proliferação e o aumento da atividade de ALP em células semelhantes a osteoblastos, sugerindo seu uso para melhorar a qualidade e biocompatibilidade de biomateriais à base de titânio. O tratamento dos nanotubos de TiO2 com BlL a 200 μg / mL e incorporados por meio de filmes auto-montados de PAH / PAA (dip coating) apresentou os melhores resultados para adesão, viabilidade e produção de fosfatase alcalina. Além disso, esse tratamento foi o único capaz de inibir o crescimento bacteriano de Staphylococcus aureus. Assim, nossos dados apontam para o potencial uso da lectina BlL como uma molécula bioativa para melhorar a biocompatibilidade dos implantes de titânio, favorecendo a adesão, osseointegração e reduzindo o risco de infecção.Titanium and its alloys are one of the main biomaterials used in orthopedic and orthodontic implants, due to its good corrosion resistance and excellent biocompatibility. However, some disadvantages such as, for example, an ineffective and time-consuming integration to the surrounding bone tissue, which can prolong the healing process and favor local infections impairing the success of this biomaterial in the clinical practice. In this regard strategies to modify the surface of Titanium with biomolecules to favors cell adhesion and osteogenesis of bone tissue have been investigated. In this study we used different approaches to modify the surface aiming to improve its biocompatibility and confer to this material antibacterial activity, for this, Titanium dioxide nanotubes (NT-TiO2) have efficiently obtained by anodization followed by thermal annealing treatment. The resulting TiO2NTs were characterized by high-resolution scanning electron microscopy and EDS. Our results showed the formation of TiO2NTs in a regular and well distributed manner. TiO2-NTs were than coated with self-assembled films of polyallylamine hydrochloride (PAH) and polyacrylic acid (PAA) polyelectrolytes, followed by the deposition of silver nanoparticles (AgNPs) and Bothropus leucurus) lectin (BlL). Alternatively, the BlL was adsorbed directly to TiO2-NTs by spin coating. The successfully incorporation of OniL and AgNPs on the surface of TiO2NTs, by, was demonstrated by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIE) and attenuated total re-flection-Fourier transform infrared spectrum (ATR-FTIR). Further, the the following biological parameters 1) cell adhesion and viability, 2) alkaline phosphatase activity (as indicator of osteogenesis process) and antibacterial activity of the different TiO2 samples were investigated in Human Osteosarcoma Cells (HOS). Compared to Ticp samples, the surfaces modification of Ticp tested, except those coated with AgNPs favored adhesion, proliferation, and increased of the ALP activity in osteoblast-like cells, suggesting its use to improve the quality and biocompatibility of titanium-based biomaterials. The treatment of TiO2 nanotubes with BlL at 200 μg/mL and incorporated through self-assembled PAH/PAA films (dip coating) showed the best results for adhesion, viability, and alkaline phosphatase production. In addition, this treatment was the only able to inhibit the bacterial growth in addition to being the only sample to show activity bactericidal. Thus, our data point to the use of lectin BlL as a potential bioactive molecule to improve the biocompatibility of titanium implants, favoring adhesion, osseointegration and reducing the risk of infection.Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil.porTitânioMateriais BiocompatíveisLectinasTitânioMateriais BiocompatíveisLectinasNanopartículas de prataTeste de MateriaisBiofuncionalização da superfície do titânio (cp) para aplicações biomédicasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis2021-09-30Instituto Aggeu MagalhãesFundação Oswaldo. Instituto Aggeu Magalhães.Recife/PEPrograma de Pós-Graduação em Biociências e Biotecnologia em Saúdeinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA)instname:Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)instacron:FIOCRUZLICENSElicense.txttext/plain1748https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/53168/1/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD51ORIGINALkeicyanne_anjos_iam_dout_2021.pdfkeicyanne_anjos_iam_dout_2021.pdfapplication/pdf3965067https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/53168/2/keicyanne_anjos_iam_dout_2021.pdfe61e3dd440471aa811e28b8f923876caMD52icict/531682022-06-29 09:50:49.237oai:www.arca.fiocruz.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.arca.fiocruz.br/oai/requestrepositorio.arca@fiocruz.bropendoar:21352022-06-29T12:50:49Repositório Institucional da FIOCRUZ (ARCA) - Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ)false |
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