Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/33670 |
Resumo: | As propriedades mecânicas apresentadas pelo osso humano estão associadas, em grande parte, à combinação da hidroxiapatita carbonatada (componente rígido) e fibras colágenas (componente elástico). Dessa forma, um material projetado para desempenhar essas funções também deve possuir a mesma combinação de propriedades. Para tanto se utiliza elementos combinados como o vidro bioativo (VB) que possui módulo de Young e resistência à compressão da mesma ordem de grandeza que a hidroxiapatita (HA), e polímeros que possuem características semelhantes àquelas exibidas pelas fibras colágenas. Entretanto, um fino controle da estrutura de poros desses materiais ainda é um fator limitante. Nesse contexto, o processo freeze-casting (moldagem por congelamento) surge como uma alternativa promissora para fabricação desses materiais, visto que se trata de método simples, barato e ambientalmente amigável. Esse trabalho envolve a obtenção de scaffolds compósitos de VB/PCL (policaprolactona) por processo freeze-casting. Foram testadas diferentes rotas para fabricação desses compósitos. Os materiais preparados foram caracterizados por técnicas como espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, ensaios de adsorção de N2, microscopia eletrônica de varredura, microtomografia de raios X, ensaios de Arquimedes e testes de compressão. A bioatividade dessas amostras foi avaliada por meio de ensaios de viabilidade celular com MTT [3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolium)], LIVE/DEAD®. Seu comportamento para formação de HA foi avaliado após imersão dos scaffolds em solução fisiológica simulada (SBF). Foi observado que a inserção de PCL na estrutura dos scaffolds de VB aumentou de maneira substancial a estabilidade mecânica desses materiais em termos de resistência à compressão e tenacidade. Testes biológicos demonstraram que scaffolds contendo PCL não interferem significativamente na formação de células de osteosarcoma humano imortalizadas (SAOS). Além disso, foi constatado o crescimento de camada de HA sobre a superfície desses materiais após imersão em SBF a partir do primeiro dia. Os resultados apresentados nesse estudo indicam que os materiais produzidos são candidatos promissores para aplicação em engenharia de tecidos ósseos. |
id |
UFMG_709431447c6aff5551d5671a25814142 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufmg.br:1843/33670 |
network_acronym_str |
UFMG |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFMG |
repository_id_str |
|
spelling |
Eduardo Henrique Martins Nuneshttp://lattes.cnpq.br/6595175997456989Manuel Noel Paul Georges Houmardhttp://lattes.cnpq.br/7878356128265947Diogo Maia Moreira dos Santos2020-06-23T14:28:47Z2020-06-23T14:28:47Z2019-03-27http://hdl.handle.net/1843/33670As propriedades mecânicas apresentadas pelo osso humano estão associadas, em grande parte, à combinação da hidroxiapatita carbonatada (componente rígido) e fibras colágenas (componente elástico). Dessa forma, um material projetado para desempenhar essas funções também deve possuir a mesma combinação de propriedades. Para tanto se utiliza elementos combinados como o vidro bioativo (VB) que possui módulo de Young e resistência à compressão da mesma ordem de grandeza que a hidroxiapatita (HA), e polímeros que possuem características semelhantes àquelas exibidas pelas fibras colágenas. Entretanto, um fino controle da estrutura de poros desses materiais ainda é um fator limitante. Nesse contexto, o processo freeze-casting (moldagem por congelamento) surge como uma alternativa promissora para fabricação desses materiais, visto que se trata de método simples, barato e ambientalmente amigável. Esse trabalho envolve a obtenção de scaffolds compósitos de VB/PCL (policaprolactona) por processo freeze-casting. Foram testadas diferentes rotas para fabricação desses compósitos. Os materiais preparados foram caracterizados por técnicas como espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, ensaios de adsorção de N2, microscopia eletrônica de varredura, microtomografia de raios X, ensaios de Arquimedes e testes de compressão. A bioatividade dessas amostras foi avaliada por meio de ensaios de viabilidade celular com MTT [3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolium)], LIVE/DEAD®. Seu comportamento para formação de HA foi avaliado após imersão dos scaffolds em solução fisiológica simulada (SBF). Foi observado que a inserção de PCL na estrutura dos scaffolds de VB aumentou de maneira substancial a estabilidade mecânica desses materiais em termos de resistência à compressão e tenacidade. Testes biológicos demonstraram que scaffolds contendo PCL não interferem significativamente na formação de células de osteosarcoma humano imortalizadas (SAOS). Além disso, foi constatado o crescimento de camada de HA sobre a superfície desses materiais após imersão em SBF a partir do primeiro dia. Os resultados apresentados nesse estudo indicam que os materiais produzidos são candidatos promissores para aplicação em engenharia de tecidos ósseos.The mechanical properties presented by human bone are largely associated with the combination of carbonated hydroxyapatite (rigid component) and collagen fibers (elastic component). In this way, a material designed to perform these functions should also display the same combination of properties. Aiming to reach this behavior, in this work we used elements such as bioactive glass (BG) which has Young's modulus and compressive strength similar to that exhibited by hydroxyapatite, and polymers showing properties analogous to collagen fibers. However, fine control over the pore structure of these materials is not an easy task. In this context, the freeze-casting process emerges as a promising alternative for the manufacture of materials with hierarchical pore structures, because it is a simple, cheap and environmentally friendly method. In this work composite scaffolds of BG / PCL (polycaprolactone) were prepared by the freeze-casting process. Different routes for the manufacture of these composites were tested. The materials prepared were examined by Fourier transform infrared spectroscopy, He picnometry, N2 adsorption, laser granulometry, scanning electron microscopy, X-ray microtomography, Archimedes test, and compression tests. The toxicity of these samples was evaluated by MTT [3- (4,5-dimethylthiazol-2yl) -2,5-diphenyltetrazolium)] and LIVE / DEAD® assays. Moreover, their biocompatibility was evaluated after soaking in Kokubo’s simulated body fluid (SBF) at 37 °C for up to 14 days. It was observed that the incorporation of PCL into the BG scaffolds increased by up to 350% the mechanical stability of these materials in terms of compressive strength and fracture toughness. Biological tests have demonstrated that PCL-containing scaffolds did not significantly interfere in the formation of immortalized human osteosarcoma (SAOS) cells. Besides, the growth of the hydroxyapatite layer on the surface of these materials after immersion in SBF was observed in the first soaking day. The results presented in this study indicate that the materials produced are promising candidates for application in bone tissue engineering.FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAMateriaisCiência dos materiaisBiomateriaisMateriais compostosBiomateriaisMateriais compósitosVidro bioativoPolicaprolactonaFreeze-castingSíntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-castinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDissertação Diogo Maia.pdfDissertação Diogo Maia.pdfapplication/pdf5440072https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/33670/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Diogo%20Maia.pdf3eeb86eba10ba6f7c751bd7ea0c2f635MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/33670/2/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD521843/336702020-06-23 11:28:47.819oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2020-06-23T14:28:47Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
title |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
spellingShingle |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting Diogo Maia Moreira dos Santos Biomateriais Materiais compósitos Vidro bioativo Policaprolactona Freeze-casting Materiais Ciência dos materiais Biomateriais Materiais compostos |
title_short |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
title_full |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
title_fullStr |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
title_full_unstemmed |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
title_sort |
Síntese e caracterização de scaffolds do compósito vidro bioativo/policaprolactona obtidos por processo freeze-casting |
author |
Diogo Maia Moreira dos Santos |
author_facet |
Diogo Maia Moreira dos Santos |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Eduardo Henrique Martins Nunes |
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/6595175997456989 |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Manuel Noel Paul Georges Houmard |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7878356128265947 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Diogo Maia Moreira dos Santos |
contributor_str_mv |
Eduardo Henrique Martins Nunes Manuel Noel Paul Georges Houmard |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Biomateriais Materiais compósitos Vidro bioativo Policaprolactona Freeze-casting |
topic |
Biomateriais Materiais compósitos Vidro bioativo Policaprolactona Freeze-casting Materiais Ciência dos materiais Biomateriais Materiais compostos |
dc.subject.other.pt_BR.fl_str_mv |
Materiais Ciência dos materiais Biomateriais Materiais compostos |
description |
As propriedades mecânicas apresentadas pelo osso humano estão associadas, em grande parte, à combinação da hidroxiapatita carbonatada (componente rígido) e fibras colágenas (componente elástico). Dessa forma, um material projetado para desempenhar essas funções também deve possuir a mesma combinação de propriedades. Para tanto se utiliza elementos combinados como o vidro bioativo (VB) que possui módulo de Young e resistência à compressão da mesma ordem de grandeza que a hidroxiapatita (HA), e polímeros que possuem características semelhantes àquelas exibidas pelas fibras colágenas. Entretanto, um fino controle da estrutura de poros desses materiais ainda é um fator limitante. Nesse contexto, o processo freeze-casting (moldagem por congelamento) surge como uma alternativa promissora para fabricação desses materiais, visto que se trata de método simples, barato e ambientalmente amigável. Esse trabalho envolve a obtenção de scaffolds compósitos de VB/PCL (policaprolactona) por processo freeze-casting. Foram testadas diferentes rotas para fabricação desses compósitos. Os materiais preparados foram caracterizados por técnicas como espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier, ensaios de adsorção de N2, microscopia eletrônica de varredura, microtomografia de raios X, ensaios de Arquimedes e testes de compressão. A bioatividade dessas amostras foi avaliada por meio de ensaios de viabilidade celular com MTT [3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolium)], LIVE/DEAD®. Seu comportamento para formação de HA foi avaliado após imersão dos scaffolds em solução fisiológica simulada (SBF). Foi observado que a inserção de PCL na estrutura dos scaffolds de VB aumentou de maneira substancial a estabilidade mecânica desses materiais em termos de resistência à compressão e tenacidade. Testes biológicos demonstraram que scaffolds contendo PCL não interferem significativamente na formação de células de osteosarcoma humano imortalizadas (SAOS). Além disso, foi constatado o crescimento de camada de HA sobre a superfície desses materiais após imersão em SBF a partir do primeiro dia. Os resultados apresentados nesse estudo indicam que os materiais produzidos são candidatos promissores para aplicação em engenharia de tecidos ósseos. |
publishDate |
2019 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2019-03-27 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2020-06-23T14:28:47Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2020-06-23T14:28:47Z |
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/1843/33670 |
url |
http://hdl.handle.net/1843/33670 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Minas Gerais |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFMG |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
dc.publisher.department.fl_str_mv |
ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICA |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Minas Gerais |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFMG instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) instacron:UFMG |
instname_str |
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) |
instacron_str |
UFMG |
institution |
UFMG |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFMG |
collection |
Repositório Institucional da UFMG |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/33670/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Diogo%20Maia.pdf https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/33670/2/license.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
3eeb86eba10ba6f7c751bd7ea0c2f635 34badce4be7e31e3adb4575ae96af679 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1803589571039985664 |