Processamento e Caracterização de Scaffolds de β-Fosfato Tricálcico pelo Método de Gelcasting com Incorporação de Nanopartículas para Atividade Antimicrobiana
Data
2020-02-14
Autores
Barbosa, Lucas 
Orientadores
Triches, Eliandra De Sousa
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Tissue engineering and regenerative medicine are highly relevant to the science of biomaterials, promoting advances in the treatment and recovery of patients with problems caused by diseases, injuries and fractures. Recent studies in tissue engineering have sought to develop multifunctional scaffolds that in addition to having regenerative capacity, have antimicrobial properties through the incorporation of antimicrobial agents, providing a better recovery to the patient and avoiding new surgical procedures for treatment or removal of the implant, since inflammations and infections are often caused by microorganisms. For the production of ceramic scaffolds for bone tissue regeneration, tricalcium β-phosphate (β-TCP) stands out due to its chemical stability and more suitable resorption speed for bone implants. Among the antimicrobial agents that have been studied are metallic nanoparticles, such as silver, and chemical compounds, such as methylene blue. Thus, this work aimed to obtain β-TCP scaffolds by the gelcasting method applied to foams with the incorporation of methylene blue and silver nanoparticles in order to confer antimicrobial properties. For this, the obtained β-TCP scaffolds were immersed in the silver nanoparticles solution and stirring by ultrasonic. Methylene blue was incorporated by dripping the solution into the scaffolds. The synthesized ceramic powder presented the crystalline phase of interest, β-TCP, average particle size after grinding 1.56 μm and density 2.99 g/cm³. Regarding antimicrobial agents, silver nanoparticles had an average hydrodynamic diameter of 39 ± 2 nm, with maximum absorption in the UV-visible spectrum at 429 nm and the methylene blue solution had a concentration of 1.044 mM, with maximum absorption in the UV-visible spectrum at 654 nm. In turn, the β-TCP scaffolds had porosity of 81 ± 2 % and mechanical compressive strength of 1.3 ± 0.5 MPa with spherical and interconnected pores. The test to evaluate the antimicrobial activity, in relation to S. aureus bacteria, of the scaffolds incorporated with antimicrobial agents revealed that the studied samples had little inhibitory action. It is understood that it is not enough to just incorporate an agent with a high antimicrobial capacity into the scaffold, but to understand how this agent will be incorporated into the scaffold and whether this incorporation will leave it in contact with the microorganism during the antimicrobial activity test. Therefore, it was possible to obtain β-TCP scaffolds, incorporate them with antimicrobial agents and although they have little inhibitory action, it was possible to observe the relevance of the research and guide the studies for future work.
A engenharia tecidual e medicina regenerativa têm grande relevância para a ciência de biomateriais, promovendo avanços no tratamento e recuperação de pacientes com problemas ocasionados por doenças, lesões e/ou fraturas. Estudos recentes na engenharia tecidual tem buscado desenvolver scaffolds multifuncionais, ou seja, que além de apresentarem capacidade regenerativa, tenham propriedade antimicrobiana através da incorporação de agentes antimicrobianos, proporcionando uma melhor recuperação ao paciente e evitando-se novos procedimentos cirúrgicos para tratamento ou remoção do implante, visto que inflamações e infecções são muitas vezes causadas por micro-organismos. Para a produção de scaffolds cerâmicos para regeneração de tecido ósseo, o β-fosfato tricálcico (β-TCP) tem destaque devido à sua estabilidade química e velocidade de reabsorção mais adequada para implantes ósseos. Dentre os agentes antimicrobianos que têm sido estudados encontram-se as nanopartículas metálicas, como as de prata, e os compostos químicos, como o azul de metileno. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a obtenção de scaffolds de β-TCP pelo método de gelcasting aplicado à espumas com a incorporação de azul de metileno e de nanopartículas de prata a fim de conferir propriedade antimicrobiana. Para isso, os scaffolds de β-TCP obtidos foram imersos na solução de nanopartículas de prata e colocados sob agitação em ultrassom para que ocorresse a incorporação das nanopartículas. O azul de metileno foi incorporado através do gotejamento da solução nos scaffolds. O pó cerâmico sintetizado apresentou a fase cristalina desejada, β-TCP, diâmetro médio de partículas, após a moagem, de 1,56 μm e densidade de 2,99 g/cm³. Em relação aos agentes antimicrobianos, as nanopartículas de prata apresentaram diâmetro hidrodinâmico médio de 39 ± 2 nm, com absorção máxima no espectro UV-visível em 429 nm e a solução de azul de metileno preparada possuía concentração de 1,044 mM, com absorção máxiresistência mecânica a compressão de 1,3 ± 0,5 MPa com poros esféricos e interconectados. O ensaio para avaliação da atividade antimicrobiana, em relação a bactéria S. aureus, dos scaffolds incorporados com agentes antimicrobianos revelaram que as amostras estudadas apresentaram pouca ação inibitória. Entende-se que não basta apenas incorporar ao scaffold um agente com alta capacidade antimicrobiana, mas compreender como que este agente estará incorporado ao scaffold e se esta incorporação vai deixa-lo em contato com o micro-organismo durante o ensaio de atividade antimicrobiana. Assim sendo, foi possível obter scaffolds de β-TCP, incorporá-los com agentes antimicrobianos e embora apresentem pouca ação inibitória foi possível observar a relevância da pesquisa e nortear os estudos para trabalhos futuros.ma no espectro UV-visível em 654 nm. Por sua vez, os scaffolds de β-TCP possuíam porosidade de 81 ± 2 % e
A engenharia tecidual e medicina regenerativa têm grande relevância para a ciência de biomateriais, promovendo avanços no tratamento e recuperação de pacientes com problemas ocasionados por doenças, lesões e/ou fraturas. Estudos recentes na engenharia tecidual tem buscado desenvolver scaffolds multifuncionais, ou seja, que além de apresentarem capacidade regenerativa, tenham propriedade antimicrobiana através da incorporação de agentes antimicrobianos, proporcionando uma melhor recuperação ao paciente e evitando-se novos procedimentos cirúrgicos para tratamento ou remoção do implante, visto que inflamações e infecções são muitas vezes causadas por micro-organismos. Para a produção de scaffolds cerâmicos para regeneração de tecido ósseo, o β-fosfato tricálcico (β-TCP) tem destaque devido à sua estabilidade química e velocidade de reabsorção mais adequada para implantes ósseos. Dentre os agentes antimicrobianos que têm sido estudados encontram-se as nanopartículas metálicas, como as de prata, e os compostos químicos, como o azul de metileno. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a obtenção de scaffolds de β-TCP pelo método de gelcasting aplicado à espumas com a incorporação de azul de metileno e de nanopartículas de prata a fim de conferir propriedade antimicrobiana. Para isso, os scaffolds de β-TCP obtidos foram imersos na solução de nanopartículas de prata e colocados sob agitação em ultrassom para que ocorresse a incorporação das nanopartículas. O azul de metileno foi incorporado através do gotejamento da solução nos scaffolds. O pó cerâmico sintetizado apresentou a fase cristalina desejada, β-TCP, diâmetro médio de partículas, após a moagem, de 1,56 μm e densidade de 2,99 g/cm³. Em relação aos agentes antimicrobianos, as nanopartículas de prata apresentaram diâmetro hidrodinâmico médio de 39 ± 2 nm, com absorção máxima no espectro UV-visível em 429 nm e a solução de azul de metileno preparada possuía concentração de 1,044 mM, com absorção máxiresistência mecânica a compressão de 1,3 ± 0,5 MPa com poros esféricos e interconectados. O ensaio para avaliação da atividade antimicrobiana, em relação a bactéria S. aureus, dos scaffolds incorporados com agentes antimicrobianos revelaram que as amostras estudadas apresentaram pouca ação inibitória. Entende-se que não basta apenas incorporar ao scaffold um agente com alta capacidade antimicrobiana, mas compreender como que este agente estará incorporado ao scaffold e se esta incorporação vai deixa-lo em contato com o micro-organismo durante o ensaio de atividade antimicrobiana. Assim sendo, foi possível obter scaffolds de β-TCP, incorporá-los com agentes antimicrobianos e embora apresentem pouca ação inibitória foi possível observar a relevância da pesquisa e nortear os estudos para trabalhos futuros.ma no espectro UV-visível em 654 nm. Por sua vez, os scaffolds de β-TCP possuíam porosidade de 81 ± 2 % e