Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cassel, Júlia Bünecker
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/271991
Resumo: Cimentos de fosfato de cálcio (CPCs) injetáveis à base de fosfato de α-tricálcico (α-TCP) atraem considerável interesse devido ao seu potencial de aplicação em procedimentos minimamente invasivos para preenchimento e regeneração óssea. No entanto, as propriedades mecânicas destes materiais injetáveis são geralmente inadequadas para diversas aplicações ortopédicas, uma vez que é necessária uma maior incorporação de fase líquida para obter a injetabilidade das pastas cimentícias, o que reduz sua resistência mecânica. A resolução deste empecilho tem sido o foco de um número limitado de estudos, os quais dificilmente alcançam, com sucesso, propriedades mecânicas adequadas para aplicações clínicas. Este trabalho visa a formulação de um sistema de cimento α-TCP armazenável e injetável reforçado com diferentes concentrações de fibroína de seda (SF). Todas as pastas de cimento formuladas exibiram estabilidade de armazenamento por, pelo menos, 22 semanas e, após ativação, permitiram a formação de um material bifásico constituído por hidroxiapatita deficiente em cálcio (CDHA) e hidroxiapatita substituída por cloro (HAp-Cl). As amostras reforçadas demonstraram um aumento de 335% na resistência à compressão em comparação com a amostra de controle, indicando uma interação favorável entre a SF e os fosfatos de cálcio presentes no material. Outrossim, a análise microestrutural das amostras revelou que todos os cimentos com incorporações de SF exibiram microestrutura mais análogas à do osso nativo, caracterizada por cristais nanométricos de formato agulhado. Além disso, a inclusão desta fase polimérica contribuiu para uma redução na dissolução do material durante a imersão em solução tampão de fosfato (PBS) e um aumento na deposição de apatita na superfície do CPC quando exposto à fluido corporal simulado (SBF). Ademais, a composição estabelecida não teve impacto adverso na viabilidade celular, mantendo a biocompatibilidade adequada. Assim, cimentos de fosfato de cálcio pré-misturados biomiméticos e biocompatíveis reforçados através da adição de SF foram obtidos com sucesso, apresentando potencial para ser avaliado mais profundamente como um material injetável para a regeneração óssea.
id URGS_1997ff1c23561a12d46db29eccd9d13c
oai_identifier_str oai:www.lume.ufrgs.br:10183/271991
network_acronym_str URGS
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
repository_id_str 1853
spelling Cassel, Júlia BüneckerSantos, Luis Alberto dos2024-02-16T05:00:33Z2023http://hdl.handle.net/10183/271991001194828Cimentos de fosfato de cálcio (CPCs) injetáveis à base de fosfato de α-tricálcico (α-TCP) atraem considerável interesse devido ao seu potencial de aplicação em procedimentos minimamente invasivos para preenchimento e regeneração óssea. No entanto, as propriedades mecânicas destes materiais injetáveis são geralmente inadequadas para diversas aplicações ortopédicas, uma vez que é necessária uma maior incorporação de fase líquida para obter a injetabilidade das pastas cimentícias, o que reduz sua resistência mecânica. A resolução deste empecilho tem sido o foco de um número limitado de estudos, os quais dificilmente alcançam, com sucesso, propriedades mecânicas adequadas para aplicações clínicas. Este trabalho visa a formulação de um sistema de cimento α-TCP armazenável e injetável reforçado com diferentes concentrações de fibroína de seda (SF). Todas as pastas de cimento formuladas exibiram estabilidade de armazenamento por, pelo menos, 22 semanas e, após ativação, permitiram a formação de um material bifásico constituído por hidroxiapatita deficiente em cálcio (CDHA) e hidroxiapatita substituída por cloro (HAp-Cl). As amostras reforçadas demonstraram um aumento de 335% na resistência à compressão em comparação com a amostra de controle, indicando uma interação favorável entre a SF e os fosfatos de cálcio presentes no material. Outrossim, a análise microestrutural das amostras revelou que todos os cimentos com incorporações de SF exibiram microestrutura mais análogas à do osso nativo, caracterizada por cristais nanométricos de formato agulhado. Além disso, a inclusão desta fase polimérica contribuiu para uma redução na dissolução do material durante a imersão em solução tampão de fosfato (PBS) e um aumento na deposição de apatita na superfície do CPC quando exposto à fluido corporal simulado (SBF). Ademais, a composição estabelecida não teve impacto adverso na viabilidade celular, mantendo a biocompatibilidade adequada. Assim, cimentos de fosfato de cálcio pré-misturados biomiméticos e biocompatíveis reforçados através da adição de SF foram obtidos com sucesso, apresentando potencial para ser avaliado mais profundamente como um material injetável para a regeneração óssea.Injectable α-tricalcium phosphate (α-TCP)-based calcium phosphate cements (CPCs) draw considerable interest owing to their prospective application in minimally invasive procedures for bone filling and regeneration. Nevertheless, the mechanical properties of these injectable materials are often inadequate for numerous orthopaedic applications, as a higher incorporation of liquid is needed to obtain adequate injectability, reducing its mechanical strength. Addressing this substantial challenge in injectable systems has been the focus of only a limited number of studies, and an even smaller fraction has successfully achieved mechanical properties suitable for practical applications. Therefore, this investigation aims the formulation of a storable and injectable α-TCP cement system reinforced with varying concentrations of silk fibroin (SF). All formulated cement pastes exhibited storage stability for, at least, 22 weeks, and upon activation, allowed the formation of a biphasic calcium deficient hydroxyapatite and chloride-substituted hydroxyapatite material. The reinforced specimens demonstrated a 335% enhancement in compressive strength compared to the control sample, which indicates a favourable interaction between the SF and the present calcium phosphates. Moreover, microstructural analysis revealed that all SF-incorporated samples exhibited a microstructure more similar to the structure of native bone, characterized by nanosized needle-like crystals. Additionally, the inclusion of this polymeric phase contributed to a reduction in material dissolution during immersion in phosphate-buffered saline (PBS) solution and an increase in the deposition of bone-like apatite on the CPC’s surface when exposed to simulated body fluid (SBF). Notably, the established composition did not adversely impact cell viability, maintaining suitable biocompatibility. In summary, injectable, biomimetic, and biocompatible premixed CPCs with mechanical reinforcement through silk fibroin addition were successfully developed, demonstrating potential for further evaluations as a promising material for bone regeneration.application/pdfporCimento de fosfato de cálcioSedaRegeneração ósseaBiomateriaisTricalcium phosphateSilk fibroinInjectable systemsPremixed calcium phosphate cementsBiomaterialsObtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração ósseainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulEscola de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de MateriaisPorto Alegre, BR-RS2022mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSTEXT001194828.pdf.txt001194828.pdf.txtExtracted Texttext/plain235874http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/271991/2/001194828.pdf.txte2f95f55bf78eed2b1c0236744c3d077MD52ORIGINAL001194828.pdfTexto completoapplication/pdf6943846http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/271991/1/001194828.pdfe71df3567d867f1579913936adb2001aMD5110183/2719912024-02-17 05:55:39.590122oai:www.lume.ufrgs.br:10183/271991Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532024-02-17T07:55:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
title Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
spellingShingle Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
Cassel, Júlia Bünecker
Cimento de fosfato de cálcio
Seda
Regeneração óssea
Biomateriais
Tricalcium phosphate
Silk fibroin
Injectable systems
Premixed calcium phosphate cements
Biomaterials
title_short Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
title_full Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
title_fullStr Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
title_full_unstemmed Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
title_sort Obtenção de cimento de α-fosfato tricálcico injetável reforçado com fibroína de seda : um cimento de alta resistência para regeneração óssea
author Cassel, Júlia Bünecker
author_facet Cassel, Júlia Bünecker
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Cassel, Júlia Bünecker
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Santos, Luis Alberto dos
contributor_str_mv Santos, Luis Alberto dos
dc.subject.por.fl_str_mv Cimento de fosfato de cálcio
Seda
Regeneração óssea
Biomateriais
topic Cimento de fosfato de cálcio
Seda
Regeneração óssea
Biomateriais
Tricalcium phosphate
Silk fibroin
Injectable systems
Premixed calcium phosphate cements
Biomaterials
dc.subject.eng.fl_str_mv Tricalcium phosphate
Silk fibroin
Injectable systems
Premixed calcium phosphate cements
Biomaterials
description Cimentos de fosfato de cálcio (CPCs) injetáveis à base de fosfato de α-tricálcico (α-TCP) atraem considerável interesse devido ao seu potencial de aplicação em procedimentos minimamente invasivos para preenchimento e regeneração óssea. No entanto, as propriedades mecânicas destes materiais injetáveis são geralmente inadequadas para diversas aplicações ortopédicas, uma vez que é necessária uma maior incorporação de fase líquida para obter a injetabilidade das pastas cimentícias, o que reduz sua resistência mecânica. A resolução deste empecilho tem sido o foco de um número limitado de estudos, os quais dificilmente alcançam, com sucesso, propriedades mecânicas adequadas para aplicações clínicas. Este trabalho visa a formulação de um sistema de cimento α-TCP armazenável e injetável reforçado com diferentes concentrações de fibroína de seda (SF). Todas as pastas de cimento formuladas exibiram estabilidade de armazenamento por, pelo menos, 22 semanas e, após ativação, permitiram a formação de um material bifásico constituído por hidroxiapatita deficiente em cálcio (CDHA) e hidroxiapatita substituída por cloro (HAp-Cl). As amostras reforçadas demonstraram um aumento de 335% na resistência à compressão em comparação com a amostra de controle, indicando uma interação favorável entre a SF e os fosfatos de cálcio presentes no material. Outrossim, a análise microestrutural das amostras revelou que todos os cimentos com incorporações de SF exibiram microestrutura mais análogas à do osso nativo, caracterizada por cristais nanométricos de formato agulhado. Além disso, a inclusão desta fase polimérica contribuiu para uma redução na dissolução do material durante a imersão em solução tampão de fosfato (PBS) e um aumento na deposição de apatita na superfície do CPC quando exposto à fluido corporal simulado (SBF). Ademais, a composição estabelecida não teve impacto adverso na viabilidade celular, mantendo a biocompatibilidade adequada. Assim, cimentos de fosfato de cálcio pré-misturados biomiméticos e biocompatíveis reforçados através da adição de SF foram obtidos com sucesso, apresentando potencial para ser avaliado mais profundamente como um material injetável para a regeneração óssea.
publishDate 2023
dc.date.issued.fl_str_mv 2023
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-02-16T05:00:33Z
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/10183/271991
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv 001194828
url http://hdl.handle.net/10183/271991
identifier_str_mv 001194828
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.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron:UFRGS
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
instacron_str UFRGS
institution UFRGS
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
bitstream.url.fl_str_mv http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/271991/2/001194828.pdf.txt
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/271991/1/001194828.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv e2f95f55bf78eed2b1c0236744c3d077
e71df3567d867f1579913936adb2001a
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
repository.mail.fl_str_mv lume@ufrgs.br||lume@ufrgs.br
_version_ 1810085639376338944