Aplicações médicas de cimento de wollas-tonita (CaSO3) : propriedades mecânicas e crescimento celular
Autor
Renata Guimarães Ribas
Orientador
- Orientador Gilmar Patrocínio Thim
Área de Concentração
Materiais, Manufatura e Automação
Data de Defesa
04/03/2022
Número da Tese
78303
Resumo
O aumento de expectativa de vida das últimas décadas também acarreta um aumento no número de casos de doenças relacionadas ao enfraquecimento ósseo. Com isso, existe a necessidade de se desenvolver novos materiais que ajudem na regeneração óssea. A wollastonita é um silicato de cálcio que pode ser utilizado na fabricação de cimentos ósseo, pois apresenta boa biocompatibilidade. Contudo, a baixa resistência mecânica à fratura, muitas vezes é um limitante para o uso deste cimento em implantes. O objetivo principal desse trabalho é incorporar nanotubos de carbono funcionalizados (CNT-Ac) em um cimento à base de wollastonita, com o intuito de modificar as propriedades de compressão deste cimento, sem comprometer sua bioatividade. Neste trabalho, foram estudados quatro tipos de cimento, variando-se a fase estudada (? e ?-wollastonita) e a solução ativadora na fabricação do cimento ((NH4)2HPO4 e K2HPO4). As amostras foram caracterizadas por difratometria de Raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho (FT-IR), espectroscopia Raman e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), além da análise de resistência à compressão axial e ensaios biológicos. As análises das fases da wollastonita estudadas mostram que a fase ?-wollastonita apresenta maior quantidade de ligações não-ponte e grupos silanóis, o que pode ser um indicativo de melhor bioatividade. Os resultados de DRX, FT-IR e Raman, demonstraram que, com exceção da amostra de ?-wollastonita com fosfato de potássio, todos os cimentos formam apatita, o que poderia potencializar sua aplicação óssea, devido ao aumento de biocompatibilidade. Resultados de ensaios de compressão mostram que as amostras têm resistências equivalentes (osso trabecular - 6 MPa), exceto a amostra com ?-wollastonita e fosfato de potássio, que apresentou menor resistência à compressão que as demais. Ensaios biológicos demonstraram que os cimentos formados com a fase ?-wollastonita têm maior potencial de regeneração óssea, em especial o Cim_A_NH4, que foi escolhido para ser reforçado com os CNTs. Os ensaios mecânicos demonstraram que os CNTs apresentaram eficácia em aumentar a resistência à compressão em 40 e 70% (7 e 8,5 Mpa, respectivamente) para os cimentos acrescidos de 0,2 e 0,5 m/m% de CNT-Ac, respectivamente, sem alterar a injetabilidade e diminuindo o tempo de presa. No teste com SBF, os cimentos reforçados foram convertidos em HAp em 12 horas. Os resultados biológicos não foram comprometidos com a incorporação dos nanotubos, apresentando boa viabilidade e atividade de fosfatase alcalina. Desta forma, o Cim_A_NH4 reforçado com CNTs apresentam grande potencial biológico para regeneração óssea.
