Influência da técnica de mistura nas propriedades de um cimento de fosfato de cálcio

Abstract

Calcium phosphate cements (CPC) are versatile biomaterials with excellent features for bone replacement that can be used to mimic the natural bone tissue. These materials, despite all their qualities, present great variability in their mechanical strength due to their fragile nature and the micro and macro-structural defects derived from their properties. There are many analyses that aim the optimization and the standardization of their chemical, physical, mechanical and biological processing through the control of raw materials bneficiation and the addition of additives that enhance the CPC structure or control their setting reaction. However, the mixing and handling techniques are still poorly understood and may be key factors in the optimization of these properties since they are responsible for the paste formation that precedes the setting reaction and; its homogeneity guarantees the reliability and reproducibility of the final properties of the product. It means that following a standardized mixing and handling protocol may be the answer for achieving better properties for CPCs. The setting reaction of the CPCs begins with the mixture of a solid phase and a liquid phase, and occurs by hydrolysis of their components. Factors such as pH, temperature, particle size and interaction of the components during the mixing process influence directly this process and can result in changes to their final properties. Among these factors, the interaction of the components, from the variation of the mixing methods, it is more viable to control during clinical application and, therefore, was assessed in this study. Thus, it was discussed using the factorial design of experiments, variables such as the mixing of two different techniques (Glass plate + flexible spatula and amalgamator) can interfere in the chemical, physical and mechanical properties of a CPC. It was found that the mixing method did not increase or decrease the compressive strength values. But they have influence on their variability. Meaning in some cases values within a treatment with a lower standard deviation. Factors that influenced these experiments were, the interaction between the different types of mixing and powder, the mixed amount and the mixing methods. More reactive powders, as the obtained by the wet method and more irregular distribution of particles were greatly reduced in the values of variability when mixed in an energetic method as the amalgamator. Powders with a more controlled distribution were less sensitive to the methods and suffered no difference. It was also observed that the amount of mixed powder may be a differential in the mixing moment. And that in a manual mixing method, mixing larger quantities give us best variability values. What can be concluded is that the mixing methods, can be an option for you to create cements with better reliability in their values. With the noble purpose of using these products, it is expected that they possess values in their properties controlled and well known. Therefore seeking for a method that can help achieving this goal, a standardized method, such as using an amalgamator, can bring benefits to the use of CPCs as it ensures a better reliability in the process, since there is a greater reproducibility in some cases.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CPC) são biomateriais versáteis com ótimas características para substituição óssea podendo ser utilizados para mimetizar o tecido natural. Esses materiais, apesar de todas suas qualidades, apresentam grande variabilidade nos valores de resistência mecânica, devido à sua natureza frágil e aos defeitos micro e macroestruturais advindos de seu processamento. Existem muitos estudos que buscam a otimização e a padronização de suas propriedades químicas, físicas, mecânicas e biológicas por meio do controle do beneficiamento das matérias primas e da adição de aditivos que reforçam a estrutura do CPC ou controlam a sua reação de pega. Entretanto, as técnicas de mistura e manuseio ainda são pouco entendidas e podem ser fatores chave para a otimização destas propriedades uma vez que são as responsáveis pela formação da pasta que precede a reação de pega e; sua homogeneidade garante a confiabilidade e a reprodutibilidade das propriedades finais do implante. Ou seja, seguir um protocolo padronizado de mistura e manuseio pode ser a resposta para se atingir melhores propriedades para os CPCs. A reação de pega dos CPCs se inicia com a mistura de uma fase sólida e uma fase líquida, e se dá por hidratação de seus componentes. Fatores como pH, temperatura, formato das partículas e intera- ção dos componentes durante a mistura influenciam diretamente este processo e podem resultar em alterações de suas propriedades finais. Dentre esses fatores, a interação dos componentes, a partir da variação dos métodos de mistura, é a mais viável de se controlar durante a aplicação clínica e, por isso, foi avaliada neste estudo. Dessa forma, foi discutido, utilizando-se o planejamento fatorial de experimentos, como três diferentes fatores, e duas variações possíveis podem interferir na variabilidade de valores de resistência à compressão uniaxial. Variou-se então (i) o tipo de pó, um obtido por via úmida, e outro obtido por reação no estado sólido; (ii) a quantidade misturada, 1,5 gramas, 3,0 gramas; (iii) tipo de mistura, manual ou automática. Verificou-se assim que a interação entre os métodos de mistura e o pó obtido por via úmida, mais reativo, tiveram interferência na amplitude da variabilidade dos valores de resistência. Sendo a variabilidade obtida no amalgamador metade da obtida na placa, devido à melhor capacidade de homogenização dessa pasta, devido à grande amplitude de distribuição granulométrica desse pó. Também pode-se verificar que a interação entre a quantidade misturada e o método de mistura, interferiu na variabilidade. Nesse caso o método da placa teve menores valores de variabilidade para 3,0 gramas e o método do amalgamador para 1,5 gramas; no primeiro caso a interferência se deu provavelmente pela habilidade do usuário, no segundo caso a interferência se deu provavelmente pelo tamanho do recipiente utilizado, o mesmo para as duas misturas. Verificou-se também, que os outros fatores e suas interações não interferiram nem no aumento nem na diminuição dos valores de resistência à compressão. O que se pode concluir é que, os métodos de mistura, podem ser uma opção para que se crie cimentos com melhor confiabilidade em seus valores. Com a finalidade nobre da utilização desses produtos, é de se esperar que eles possuam valores em suas propriedades controlados e bem conhecidos. Portanto na busca de medidas que possam ajudar nesse objetivo, um método padronizado, como o uso de um amalgamador, pode trazer benefícios para o uso de CPCs. Pois, garante uma melhor confiabilidade no processo, já que prevê uma reprodutibilidade maior em alguns casos.