Desenvolvimento de membranas cerâmicas de Fosfato Tricálcico e Hidroxiapatita com adição de Manganês via Tape Casting para regeneração óssea guiada

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Cavalcanti, Luana Barbosa da Cruz
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
TCP
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58200
Resumo: Materials composed by calcium and phosphorus have been widely studied for their chemical and biological similarity to bone tissue and their osteoconductibility, guiding osteoblastic cells by promoting bone neoformation. Because of their relatively low mechanical resistance, it becomes necessary to add biocompatible polymers that can optimize the conformation of these materials. Despite presenting good cellular response when entering in contact with the bone, studies indicate that cellular proliferation occurs slowly. A promising alternative to accelerate cellular proliferation is the addition of chemical elements such as manganese for its capability of influencing bone metabolism by stimulating the production of osteoblasts at the beginning of osteogenesis. In this context, Tape Casting is a widely used technique for producing thin, flat films with controlled thickness. The usage of this method in the development of biomaterials allows control of porosity, size and shape of pores, essential features of barrier membranes. In this paper, ceramic tapes based on tricalcium phosphate and hydroxyapatite of commercial and synthetic powders with and without the addition of manganese were developed using the Tape Casting method in order to evaluate which material presents fastest cell proliferation. Ceramic powders were analyzed by X-Ray Diffraction. Suspensions were characterized by rheological essay. Tapes were characterized by thermal analysis (DTA/TGA), X-ray diffraction (XRD), degree of tumescence, highresolution scanning electron microscopy (SEM-FEG), energy dispersive spectroscopy, Raman, bioactivity and cytotoxicity assays. The analyses performed sought to evaluate the potential usage of these tapes as bone dressings in order to improve bone metabolic activity. According to the rheologic study, the pseudoplastic behavior -adequate to the process of Tape Casting - was observed. Ceramic powders presented β- TCP phases, hydroxyapatite and manganese oxide. The degree of tumescence, thermal analysis and SEM images confirmed the material’s capacity of osteoconduction, as it was possible to observe the formation of Ca and P precipitates in the course of days. The samples showed resistant to water and thermal treatment and presented dense microstructure. Biocompatibility analyses showed excellent bioactivity responses and did not show toxicity, which is essential for usage in bone dressings.
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A promising alternative to accelerate cellular proliferation is the addition of chemical elements such as manganese for its capability of influencing bone metabolism by stimulating the production of osteoblasts at the beginning of osteogenesis. In this context, Tape Casting is a widely used technique for producing thin, flat films with controlled thickness. The usage of this method in the development of biomaterials allows control of porosity, size and shape of pores, essential features of barrier membranes. In this paper, ceramic tapes based on tricalcium phosphate and hydroxyapatite of commercial and synthetic powders with and without the addition of manganese were developed using the Tape Casting method in order to evaluate which material presents fastest cell proliferation. Ceramic powders were analyzed by X-Ray Diffraction. Suspensions were characterized by rheological essay. Tapes were characterized by thermal analysis (DTA/TGA), X-ray diffraction (XRD), degree of tumescence, highresolution scanning electron microscopy (SEM-FEG), energy dispersive spectroscopy, Raman, bioactivity and cytotoxicity assays. The analyses performed sought to evaluate the potential usage of these tapes as bone dressings in order to improve bone metabolic activity. According to the rheologic study, the pseudoplastic behavior -adequate to the process of Tape Casting - was observed. Ceramic powders presented β- TCP phases, hydroxyapatite and manganese oxide. The degree of tumescence, thermal analysis and SEM images confirmed the material’s capacity of osteoconduction, as it was possible to observe the formation of Ca and P precipitates in the course of days. The samples showed resistant to water and thermal treatment and presented dense microstructure. Biocompatibility analyses showed excellent bioactivity responses and did not show toxicity, which is essential for usage in bone dressings.Materiais constituídos por cálcio e fósforo tem sido amplamente estudados por apresentarem semelhança química e biológica aos tecidos ósseos, além de serem osteocondutíveis, orientando células osteoblásticas ao promover neoformação óssea. Por apresentarem resistências mecânicas relativamente baixas, se faz necessário adicionar polímeros biocompatíveis que auxiliem na otimização da conformação desses materiais. Apesar de apresentarem boa resposta das células ao entrarem em contato com o osso, estudos indicam que a proliferação celular ocorre de forma lenta. Uma promissora alternativa para acelerar essa velocidade é a adição de elementos químicos como manganês, já que este é capaz de influenciar o metabolismo ósseo ao estimular a produção de osteoblastos, no início da osteogênese. Uma técnica bastante utilizada para a produção de filmes finos, planos e de espessura controlada é a Tape Casting. O uso deste método para o desenvolvimento de biomateriais permite um controle de porosidade, tamanho e formato dos poros, características fundamentais nas membranas de barreira. Neste trabalho, fitas cerâmicas à base de fosfato tricálcio e hidroxiapatita de pós comerciais e sintéticos com e sem a adição de manganês foram desenvolvidas através do método de Tape Casting a fim de avaliar qual material apresentava proliferação celular mais rápida e eficaz. Os pós-cerâmicos utilizados foram analisados através de Difração de Raio X. As suspensões foram caracterizadas através de ensaio reológico. As fitas foram caracterizadas através de análise térmica (ATG/ATD), difração de Raio X (DRX), grau de intumescimento, microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV- FEG), espectroscopia por energia dispersiva (EDS), espectroscopia Raman, bioatividade e citotoxicidade. As análises realizadas buscaram avaliar o potencial dessas fitas para utilização como curativos ósseos para uma melhoria na atividade metabólica do osso. De acordo com o estudo reológico, foi observado o comportamento pseudoplástico, adequado para o processo de Tape Casting. Os pós cerâmicos apresentaram fases de βTCP, hidroxiapatita e óxido de manganês. O grau de intumescimento, a análise térmica e as imagens de MEV confirmaram a capacidade do material de osteocondução, pois foi possível observar a formação de precipitados de Ca e P ao longo dos dias. As amostras se mostraram resistentes à água e ao tratamento térmico, assim como apresentaram densa microestrutura. As análises de biocompatibilidade realizadas demonstraram excelentes respostas de bioatividade e não apresentaram toxicidade, o que é fundamental para a utilização em curativos ósseos para regeneração óssea guiada.2024-08-17Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAISAcchar, Wilsonhttps://orcid.org/0000-0002-1193-754Xhttp://lattes.cnpq.br/0606365398778305Ramalho, Eduardo GalvãoAlves, Hugo Plínio de AndradeMarques, Sheyla Karolina JustinoSilva, Vamberto Monteiro daCavalcanti, Luana Barbosa da Cruz2024-04-18T23:08:06Z2023-06-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfCAVALCANTI, Luana Barbosa da Cruz. Desenvolvimento de membranas cerâmicas de Fosfato Tricálcico e Hidroxiapatita com adição de Manganês via Tape Casting para regeneração óssea guiada. Orientador: Dr. Wilson Acchar. 2023. 108f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58200info:eu-repo/semantics/embargoedAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2024-04-18T23:08:49Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/58200Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2024-04-18T23:08:49Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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