Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Almeida, Ana Catarina Saraiva
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/70796
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica
id RCAP_94f1ac12bf71f52d4a62ec3bbc69226e
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/70796
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applicationsEngenharia e Tecnologia::Engenharia MédicaDissertação de mestrado em Engenharia BiomédicaCurrently, there is still a significant rate of implant failures in clinical practice. Current solutions would consist of the development of robust, biocompatible, biodegradable coatings with enhanced adhesive and bioactive properties. So, in this work the development of multifunctional coatings inspired by adhesive properties of mussels and the robust nacre structure were proposed. Based on the configuration of the 3,4-dihydroxy-L-phenylalanine (DOPA) amino-acid of the mussel’s adhesive proteins, catechol groups were conjugated to chitosan (CHT) and hyaluronic acid (HA). Layer-by-layer (LbL) assembly was used to mimic the nacre structure, where the organic phase consisted of both polymers and the inorganic phase of bioactive glass nanoparticles (BGNPs). In parallel, polymeric LbL coatings were constructed for the sake of comparison. The modified polymers were characterized by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy. The construction of various LbL configurations was monitored by quartz crystal microbalance and the adhesive properties were evaluated by lap shear adhesive tests. The bioactivity and the in-vitro cell behaviour were analysed for the coatings with and without BGNPs. In-vitro tests were conducted using the cell line L929. Hydroxyapatite deposition was evaluated by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray powder diffraction (XRD). Since the structure and topography play an important role in the functional performance of the films, two LbL assembly methods, dip- and spin-coating, were compared using three different substrates: glass, stainless steel, and titanium. The coatings were characterized by SEM, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), atomic force microscopy (AFM) and water contact angle (WCA). Given the enhanced adhesion and bioactivity of the developed films, they could be used as coatings of a variety of implants. In addition, spin-coating was found to be a particularly suitable method for the build-up, since films with smoother and more uniform surfaces were produced.Atualmente, ainda há uma percentagem significativa de falhas dos implantes na prática clínica. Soluções atuais envolveriam o desenvolvimento de revestimentos robustos, biocompatíveis, biodegradáveis, com propriedades adesivas e bioativas melhoradas. Assim, neste trabalho foi proposto o desenvolvimento de revestimentos multifuncionais inspirados nas propriedades adesivas dos mexilhões e na estrutura robusta do nácar. Baseado na configuração do aminoácido 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (DOPA) das proteínas adesivas dos mexilhões, foram conjugados grupos catecóis ao quitosano (CHT) e ao ácido hialurónico (HA). A montagem camada-a-camada (LbL) foi utilizada para mimetizar a estrutura do nácar, onde a fase orgânica consistiu em ambos os polímeros e a fase inorgânica nas nanopartículas de vidro bioativas (BGNPs). Paralelamente, foram construídos revestimentos LbL poliméricos para fins de comparação. Os polímeros modificados foram caracterizados por espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis). A construção das várias configurações LbL foi monitorizada através da microbalança de cristal de quartzo e as suas propriedades adesivas avaliadas através de testes adesivos sob tensão de corte. A bioatividade e o comportamento celular in-vitro foram analisados para os revestimentos com e sem BGNPs. Os testes in-vitro foram realizados usando a linha celular L929. A deposição de hidroxiapatita foi avaliada por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) acoplada com espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) e por difração de raios-X (XRD). Uma vez que a estrutura e topografia apresentam um papel importante no desempenho funcional dos filmes, dois métodos de montagem LbL, revestimento por imersão e por rotação, foram comparados usando três substratos diferentes: vidro, aço inoxidável e titânio. Os revestimentos foram caracterizados por SEM, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia de força atómica (AFM) e ângulo de contacto da água (WCA). Dado à adesão e bioatividade melhoradas dos filmes desenvolvidos, estes poderiam ser utilizados como revestimentos para uma variedade de implantes. Além disso, verificou-se que o revestimento por rotação foi um método particularmente adequado para a construção, uma vez que foram produzidos filmes com superfícies mais lisas e uniformes.Alves, N. M.Universidade do MinhoAlmeida, Ana Catarina Saraiva20172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/70796eng202608000info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:21:40Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/70796Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:15:00.046601Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
title Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
spellingShingle Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
Almeida, Ana Catarina Saraiva
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
title_short Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
title_full Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
title_fullStr Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
title_full_unstemmed Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
title_sort Multifunctional mussel inspired coatings for orthopaedic applications
author Almeida, Ana Catarina Saraiva
author_facet Almeida, Ana Catarina Saraiva
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Alves, N. M.
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Almeida, Ana Catarina Saraiva
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
topic Engenharia e Tecnologia::Engenharia Médica
description Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica
publishDate 2017
dc.date.none.fl_str_mv 2017
2017-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1822/70796
url http://hdl.handle.net/1822/70796
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202608000
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132594099453952

Registros relacionados