Desenvolvimento de compósitos bioativos a base de PBAT e PLA com adição de hidroxiapatita e tanino para aplicação em engenharia de tecidos
| Ano de defesa: | 2024 |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
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Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
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| Link de acesso: | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21002 |
Resumo: | The increase in the population's life expectancy has increased the demand for orthopedic procedures aimed at bone repairing, driving the development of new materials to assist in tissue regeneration. In this context, this project aimed to obtain biocomposites for manufacturing bioactive scaffolds via 3D printing, aiming at bone regeneration. The biocomposites were based on Ecovio® (Poly(lactic acid) - PLA/ Poly(adipate butylene co-terephthalate) - (PBAT)), hydroxyapatite (HA) and an amino-functionalized derivative of tannin (TN). In the first stage, TN purification was performed to remove impurities from its synthesis process. The next step involved the processing of the Ecovio biocomposites in which both HA and purified tannin (pTN) were incorporated in a proportion of 10wt% each, using an internal mixer. Thermal, rheological, morphological, and mechanical characteristics, as well as printability, bioactivity, and antimicrobial activity, were investigated. In the last stage, Ecovio® scaffolds were 3D printed, followed by surface modifications with alkaline treatment and subsequent addition of pTN and HA in order to optimize their biological properties. The morphological, mechanical, wettability, surface roughness, bioactivity, and cell biocompatibility were evaluated. The results showed that the purification of TN was successful and suggest that the addition of pTN and HA did not degrade the polymer matrix, conferring bioactivity and bactericidal efficacy in the compositions with pTN. The superficial modifications were successfully performed regarding the scaffolds, optimizing their biological properties, such as bioactivity and biocompatibility, favoring cell proliferation. The biological and mechanical properties of the scaffolds showed that the materials developed are compatible with the requirements for application as bone grafts. |
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Bezerra, Ewerton de Oliveira TeotônioPessan, Luiz Antoniohttp://lattes.cnpq.br/8276650236213537Harb, Samarah Vargashttp://lattes.cnpq.br/5560017272003082http://lattes.cnpq.br/0812326514276654https://orcid.org/0000-0001-8513-78982024-11-14T19:56:29Z2024-11-14T19:56:29Z2024-09-02BEZERRA, Ewerton de Oliveira Teotônio. Desenvolvimento de compósitos bioativos a base de PBAT e PLA com adição de hidroxiapatita e tanino para aplicação em engenharia de tecidos. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21002.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21002The increase in the population's life expectancy has increased the demand for orthopedic procedures aimed at bone repairing, driving the development of new materials to assist in tissue regeneration. In this context, this project aimed to obtain biocomposites for manufacturing bioactive scaffolds via 3D printing, aiming at bone regeneration. The biocomposites were based on Ecovio® (Poly(lactic acid) - PLA/ Poly(adipate butylene co-terephthalate) - (PBAT)), hydroxyapatite (HA) and an amino-functionalized derivative of tannin (TN). In the first stage, TN purification was performed to remove impurities from its synthesis process. The next step involved the processing of the Ecovio biocomposites in which both HA and purified tannin (pTN) were incorporated in a proportion of 10wt% each, using an internal mixer. Thermal, rheological, morphological, and mechanical characteristics, as well as printability, bioactivity, and antimicrobial activity, were investigated. In the last stage, Ecovio® scaffolds were 3D printed, followed by surface modifications with alkaline treatment and subsequent addition of pTN and HA in order to optimize their biological properties. The morphological, mechanical, wettability, surface roughness, bioactivity, and cell biocompatibility were evaluated. The results showed that the purification of TN was successful and suggest that the addition of pTN and HA did not degrade the polymer matrix, conferring bioactivity and bactericidal efficacy in the compositions with pTN. The superficial modifications were successfully performed regarding the scaffolds, optimizing their biological properties, such as bioactivity and biocompatibility, favoring cell proliferation. The biological and mechanical properties of the scaffolds showed that the materials developed are compatible with the requirements for application as bone grafts.O aumento da expectativa de vida da população tem elevado a demanda por procedimentos ortopédicos voltados à reparação óssea, impulsionando o desenvolvimento de novos materiais para auxiliar na regeneração de tecidos. Neste contexto, este projeto teve como objetivo a obtenção de biocompósitos para a fabricação de scaffolds bioativos via impressão 3D, visando à regeneração óssea. Os biocompósitos foram baseados em Ecovio® (Poli(ácido lático) - PLA/ Poli(adipato-co-tereftalato de butileno) - (PBAT)), hidroxiapatita (HA) e um derivado amino-funcionalizado de tanino (TN). Na primeira etapa, realizou-se a purificação do TN, a fim de remover impurezas provenientes do seu processo de síntese. A etapa seguinte envolveu o processamento dos biocompósitos de Ecovio nos quais tanto a HA quanto o tanino purificado (pTN) foram incorporados em uma proporção de 10% em massa cada, utilizando um misturador interno. Foram investigadas as características térmicas, reológicas, morfológicas, mecânicas, além da printabilidade, bioatividade e atividade antimicrobiana. Na última etapa, scaffolds de Ecovio® foram impressos em 3D, seguidos de modificações superficiais com tratamento alcalino e posterior adição de pTN e HA com o objetivo de otimizar suas propriedades biológicas. As características morfológicas, mecânicas, de molhabilidade, rugosidade superficial, bioatividade e biocompatibilidade com células foram avaliadas. Os resultados demonstraram que a purificação do TN foi bem-sucedida e sugerem que a adição de pTN e HA não degradou a matriz polimérica, conferindo bioatividade e eficácia bactericida nas composições com pTN. Em relação aos scaffolds, as modificações superficiais foram realizadas com sucesso, otimizando suas propriedades biológicas, como bioatividade e biocompatibilidade, favorecendo a proliferação celular. As propriedades biológicas e mecânicas dos scaffolds mostraram que os materiais desenvolvidos são compatíveis com as exigências para aplicação como enxerto ósseo.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.371791/2019-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEcovioTaninosHidroxiapatitaRegeneração ósseaManufatura aditivaScaffoldsTanninsHydroxyapatiteBone regenerationAdditive manufacturingENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSDesenvolvimento de compósitos bioativos a base de PBAT e PLA com adição de hidroxiapatita e tanino para aplicação em engenharia de tecidosDevelopment of bioactive composites based on PBAT and PLA with the addition of hydroxyapatite and tannin for application in tissue engineeringinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARTEXTEwerton de Oliveira Teotônio Bezerra - Tese.pdf.txtEwerton de Oliveira Teotônio Bezerra - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain103071https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/00bff07d-85e4-4a53-ab98-ef77f802d5a0/download033df1b2cc161f58b50c016cba5b59eaMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILEwerton de Oliveira Teotônio Bezerra - Tese.pdf.jpgEwerton de Oliveira Teotônio Bezerra - Tese.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4248https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1bc4c081-5905-4e8f-8faa-dd86e2bed0ee/downloadfedff7490476c8b02d75d2e37dffdd20MD54falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/853685ac-84b9-41ba-85ea-7538f377fa3d/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52falseAnonymousREADORIGINALEwerton de Oliveira Teotônio Bezerra - Tese.pdfEwerton de Oliveira Teotônio Bezerra - Tese.pdfTeseapplication/pdf8540230https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b63d93b5-c9d0-4423-aaf2-0dd170a1ae24/downloade43987d45ce28608a7c491cb93950389MD51trueAnonymousREAD20.500.14289/210022025-02-06 04:03:29.343http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/21002https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T07:03:29Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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