Processamento e caracterização de um cimento ósseo de fosfato de cálcio com reforço de óxido de grafeno

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dc.contributor.advisorSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.advisor-coAzevedo, Danielle Marra de Freitas Silva
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/7795258578825314
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7979338384555091
dc.contributor.authorMadureira, Marcelo Augusto Brito
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5949169640645103
dc.contributor.refereeSilva, Sidney Nicodemos da
dc.contributor.refereeAzevedo, Danielle Marra de Freitas Silva
dc.contributor.refereeGarcia, Cléverson Fernando
dc.contributor.refereeSilva, Ivete Peixoto Pinheiro
dc.contributor.refereeFreitas, Katia Michele
dc.date.accessioned2025-03-22T22:18:02Z
dc.date.available2025-03-22T22:18:02Z
dc.date.issued2019-08-12
dc.description.abstractNas últimas duas décadas vem sendo intensificados os estudos para desenvolvimento de novas terapêuticas para aplicações em doenças degenerativas do tecido ósseo, bem como formas menos invasivas de tratamentos de traumas de acidentes viários. Neste cenário tem sido recentemente desenvolvidos matrizes de biocimentos de fosfato de cálcio, injetáveis e/ou moldáveis, com reforço de materiais grafênicos que permitem o uso através de técnicas cirúrgicas minimamente invasivas na reparação ou preenchimento ósseo. Uma nova estratégia tem sido a adição de óxido de grafeno nestas matrizes, o que aparentemente tem mostrado uma forte influência sobre as propriedades mecânicas e biológicas deste novo biomaterial. Neste trabalho foi processado e caracterizado um nanocompósito constituído por fosfato de cálcio bifásico, fosfato de sódio 5%m/v, carboximetilcelulose 3,2%m/m e óxido de grafeno nas razões mássicas de 0,1; 0,2; 0,3 e 0,5%m/m, visando a provável utilização deste material em procedimentos cirúrgicos, a fim de promover reparação do tecido ósseo. As matérias primas e os compósitos foram caracterizados físico-quimicamente por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura acoplada com espectroscopia de energia dispersiva de raios X e espectroscopia de Raman. Após a fabricação do biocimento, suas propriedades foram avaliadas através dos seguintes ensaios: Vicat (tempo de pega), flexão (resistência mecânica à tração), microdureza Vickers, ultramicrodureza (módulo de elasticidade) e impacto Izod (tenacidade). Além disso, também foram realizados ensaios para verificação das propriedades biológicas, sendo eles: ensaios in vitro de degradação em Tris-HCl, ensaios de citotoxicidade através de cultura de bactérias (2 espécies) e ensaio in vivo pelo método de HET-CAM. Os resultados mostraram que o biocimento com incorporação de 0,2%m/m de OGN um apresentaram tempo de pega final da ordem de 13 minutos e resistência mecânica da ordem de 6MPa, superior a expectativa esperada para o osso esponjoso. Isso demonstra que o material tem potencial aplicação clínica em substituição ao cimento acrílico. Os ensaios biológicos confirmaram que o material não apresentou citotoxicidade e foi classificado como não irritante pelo ensaio HET-CAM , resultado que sugere boa biocompatibilidade. Durante o ensaio de degradação houve redução da perda de massa, aparentemente causada por reprecipitação de apatita na superfície das amostras. Os resultados sugerem que o material presenta potencial para aplicação biomédica.
dc.description.abstractotherIn the last two decades, studies have been intensified to develop new therapies for applications in degenerative bone tissue diseases, as well as less invasive forms of road accident trauma treatments. In this scenario, injectable and / or moldable calcium phosphate bone cement matrices have recently been developed, with reinforcement of grafenic materials that allow the use through minimally invasive surgical techniques in bone repair or filling. A new strategy has been the addition of graphene oxide in these matrices, which apparently has shown a strong influence on the mechanical and biological properties of this new biomaterial. In this work a nanocomposite consisting of biphasic calcium phosphate, 5%w/v sodium phosphate, 3.2%w/w carboxymethylcellulose and graphene oxide in the mass ratio of 0.1; 0.2; 0.3 and 0.5%%w/w aiming at the probable use of this material in surgical procedures, in order to promote bone tissue repair. The raw materials and composites were physically and chemically characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy coupled with X-ray dispersive energy spectroscopy and Raman spectroscopy. After the bone cement fabrication, its properties were evaluated through the following tests: Vicat (setting time), flexion (mechanical tensile strength), Vickers microhardness, ultramicrohardness (elastic modulus) and Izod impact (toughness). In addition, assays were also performed to verify biological properties, namely: in vitro degradation assays in Tris-HCl, cytotoxicity assays through bacterial culture (2 species) and in vivo assay by the HET-CAM method. The results showed that the cement with incorporation of 0.2%w/w OGN one had a final setting time of 13 minutes and mechanical strength of 6MPa, higher than the expected expectation for cancellous bone. This demonstrates that the material has potential clinical application in place of acrylic cement. Biological assays confirmed that the material showed no cytotoxicity and was classified as nonirritant by the HET-CAM assay, which suggests good biocompatibility. During the degradation test there was a reduction in mass loss, apparently caused by apatite reprecipitation on the surface of the samples. The results suggest that the material presents potential for biomedical application.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET/MG), Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN), Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/887
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectFosfato de cálcio
dc.subjectSubstitutos ósseos
dc.subjectBiomateriais – Propriedades mecânicas
dc.subjectMateriais compósitos
dc.titleProcessamento e caracterização de um cimento ósseo de fosfato de cálcio com reforço de óxido de grafeno
dc.typeDissertação

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