Strontium-rich Microspheres and Basalt Fibers Characterization for Bone Regeneration Applications

• Autor(a) principal: Silva, Sofia Tomé da
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/24318
• topic: Strontium; microspheres; bone regeneration; basalt fibers; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia

A regeneração óssea representa um desafio clínico, devido à limitada capacidade de auto-regeneração do osso para defeitos de dimensões críticas, e aos resultados por vezes não muito satisfatórios dos atuais métodos de tratamento como a utilização de enxertos ósseos, que estão associados a elevados custos e potenciais riscos para a saúde. Com a crescente prevalência de doenças relacionadas com o osso e de incidentes que conduzem a defeitos ósseos, há uma necessidade de desenvolver soluções mais eficazes e económicas para enfrentar estes desafios. Este estudo investiga a potencial utilização de microesferas ricas em estrôncio para a regeneração óssea, tendo em vista a sua aplicação direta ou como componentes de um sistema híbrido injetável. As partículas sendo esféricas, têm uma forma mais adequada para implantação do que partículas irregulares devido às suas características únicas de empacotamento com poros uniformes entre as partículas. Foram estudados três tipos de microesferas com diferentes composições: hidroxiapatite (HApCa), hidroxiapatite dopada com estrôncio (HApSr) e fosfato de estrôncio (SrPhos). Procedeu se também ao estudo de fibras de basalto (BF) com o objetivo de estas serem utilizadas como material de reforço estrutural na produção de scaffolds para aplicações osteoarticulares. Foram utilizadas diferentes técnicas de caraterização de materiais para avaliar as propriedades morfológicas e físico químicas dos biomateriais em estudo, incluindo a micro tomografia computorizada (micro-CT), a microscopia eletrónica de varrimento (SEM), a espetroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) e a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), tendo sido também realizadas medições do potencial zeta. Foram igualmente realizados para todos os materiais em estudo, testes de biocompatibilidade com as linhas celulares MC3T3 e RAW 264.7. As microesferas com estrôncio na sua composição (HApSr e SrPhos) apresentaram melhores resultados em termos de atividade metabólica e viabilidade celular, em comparação com as microesferas sem estrôncio (HApCa). Por sua vez, as fibras de basalto não apresentaram efeitos adversos nas células, como demonstrado pelos resultados dos testes de biocompatibilidade. A microscopia confocal e o SEM confirmaram a adesão das células às microesferas e às fibras de basalto, não tendo sido observada qualquer diferença significativa na adesão das células entre as diferentes microesferas. Estes resultados confirmam o efeito benéfico que o estrôncio poderá ter em aplicações de regeneração óssea e contribuem para a validação da possibilidade de utilização de microesferas de fosfato de estrôncio como um novo biomaterial para esse fim. Os resultados obtidos sugerem também que as fibras de basalto, ainda muito pouco exploradas como biomaterial, poderão constituir um reforço mecânico de grande potencial biológico para ser usado em scaffolds para regeneração óssea.