Funcionalização de superfícies e estudo de adsorção de biomoléculas em óxidos metálicos - Trino, Luciana Daniele [UNESP] (2018)
O titânio e suas ligas são utilizados em diversas aplicações, dentre elas em implantes ortopédicos e dentários devido à sua reconhecida biocompatibilidade. No entanto, falhas e subsequentes efeitos colaterais clínicos ainda são recorrentes em implantes. Neste contexto, melhorias podem ser alcançadas projetando biomateriais nos quais o bulk e a superfície do titânio são independentemente modificadas. Deste modo, filmes finos nanoestruturados de óxidos metálicos, tais como TiO2 e ZnO, podem melhorar as propriedades físico-químicas, a biocompatibilidade e a resistência à corrosão dos implantes de titânio. Além disso, a conjugação de biomoléculas, como peptídeos derivados da proteína da matriz dentinária 1 (DMP1), na superfície dos óxidos metálicos pode melhorar sua bioatividade, acelerando o processo de osteointegração. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi funcionalizar óxidos metálicos com diferentes moléculas bifuncionais e investigar as propriedades físico-químicas de grupos silano, amino, ácido carboxílico, tiol e hidroxila que atuaram como espaçadores entre os óxidos metálicos e os peptídeos da DMP1. Além disso foram realizadas análises de biocompatibilidade, mineralização, resistência à corrosão e à tribocorrosão das superfícies bio-funcionalizadas com os peptídeos da DMP1. Neste trabalho, filmes de TiO2 e ZnO nanométricos foram sintetizados pelo método sol-gel e depositados pela técnica spin coating em substratos de titânio. Posteriormente, os filmes finos de óxidos metálicos foram funcionalizados com (3-aminopropil) trimetoxissilano (APTMS), ácido 3- (4-aminofenil) propiônico (APPA), ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) ou polietilenoglicol (PEG), que atuam como espaçadores entre os óxidos metálicos e os peptídeos da DMP1. As análises físico-químicas por XPS, microscopia confocal, AFM, ângulo de contato e energia de superfície revelaram a efetiva modificação das superfícies dos óxidos metálicos com APTMS, APPA, MPA e PEG. Após a bio-funcionalização as análises físico-químicas confirmaram a presença dos peptídeos da DMP1 na superfície dos óxidos metálicos. Além disso, testes biológicos indicaram que os peptídeos puderam modular a afinidade, proliferação e diferenciação de células mesenquimais humanas. Para a amostra contendo o dióxido de titânio, foram observados melhores resultados para o TiO2 funcionalizado com MPA e os peptídeos da DMP1. Já para o óxido de zinco, melhores resultados de biocompatibilidade foram observados para ZnO funcionalizado com APPA e os peptídeos. Além disso, a imobilização dos peptídeos da DMP1 através dos espaçadores APPA e MPA, para ambos os óxidos, levou à formação de biominerais de apatita. Os resultados eletroquímicos indicaram um aumento da resistência à corrosão nos materiais bio-funcionalizados, sendo que melhores resultados foram observados para o TiO2 quando comparado ao ZnO. Além disso a análise de tribocorrosão apresentou menor perda de massa para as amostras de TiO2 bio-funcionalizadas. Considerando os aspectos de biocompatibilidade, diferenciação osteogênica, mineralização, resistência à corrosão e à tribocorrosão a amostra de TiO2 funcionalizada com MPA e os peptídeos da DMP1 foi a que apresentou melhores resultados. Portanto, os resultados obtidos sugerem que a bio-funcionalização de óxidos metálicos é capaz de projetar implantes de melhor qualidade aplicados à medicina regenerativa.