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Title: Produção de fitas cerâmicas à base de TCP/PVA reticuladas com ácido cítrico via tape casting
Authors: Spaniol, Katharina Gabriela
Keywords: TCP;PVA;Tape casting;Fitas cerâmicas
Issue Date: 3-Aug-2018
Citation: SPANIOL, Katharina Gabriela. Produção de fitas cerâmicas à base de TCP/PVA reticuladas com ácido cítrico via tape casting. 2018. 72f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: Tricalcium phosphate (TCP) has been extensively investigated for its chemical and biological similarity to bone tissue and cell adhesion. However, it degrades a little faster than bone regeneration and its mechanical resistance is relatively low. To overcome these shortcomings, much research has been done to obtain composites formed by TCP and polymers to optimize mechanical properties. Among these polymers, polyvinyl alcohol (PVA) is a synthetic material that is biocompatible. However, its rapid degradability interferes negatively in osteogenesis, due to a reduced time of interaction between the material and the bone. A promising alternative to this is the use of citric acid as a crosslinking agent. Infections are considered to be one of the most serious complications during the postoperative period. One answer to this problem is the use of systems containing silver ions because they have strong bactericidal effects. Regarding the methods to produce films, tape casting technique has the advantage of producing thin films of controlled thickness. Thus, the objective of this work is to obtain ceramic tapes based on TCP, PVA, citric acid as a crosslinking agent and silver nanoparticles through the tape casting method. The slurries were analyzed through rheological test and the films were submitted to X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (FRX), water uptake, scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (ATG and ATD), bioactivity and cytotoxicity assays. The results showed that the suspensions presented pseudoplastic behavior, suitable for the process via tape casting. The tapes’ XRD patterns revealed the presence of β-TCP phase and FRX analysis confirmed the presence of the silver element for compositions containing the antimicrobial agent. The degree of swelling, thermal analysis and MEV images validated PVA crosslinking, as samples containing citric acid showed to be more resistant to water and heat treatment, in addition to having a denser microstructure. Biocompatibility analyzes confirmed that the material was bioactive and non-toxic to bone cells, suitable for use in bone dressings.
Portuguese Abstract: O fosfato tricálcico (TCP), têm sido amplamente investigado por sua semelhança química e biológica aos tecidos ósseos e adesão celular. No entanto, degrada-se um pouco mais rápido que a regeneração óssea e, sua resistência mecânica é relativamente baixa. Para superar essas deficiências, muitas pesquisas vêm sendo feitas para obter compósitos formados por TCP e polímeros com a finalidade de otimizar as propriedades mecânicas. Dentre esses polímeros, o poli (álcool vinílico) (PVA) é um material sintético que possui propriedades de biocompatibilidade. Contudo, sua rápida degradabilidade interfere negativamente na osteogênese, devido a um tempo reduzido de interação entre o material e o osso. Uma alternativa promissora para isto, é a utilização do ácido cítrico como agente reticulante. Infecções são consideradas uma das complicações mais sérias durante o período pós-operatório. Uma resposta para essa problemática é o uso de sistemas contendo íons prata por ter fortes efeitos bactericidas. Em relação aos métodos de produção de filmes, a técnica de tape casting possui a vantagem de produzir filmes finos de espessura controlada. Desse modo, o objetivo deste trabalho é a obtenção de fitas cerâmicas à base de TCP, PVA, ácido cítrico como agente reticulante e nanopartículas de prata através do método tape casting. As suspensões foram caracterizadas através de ensaio reológico e, as fitas submetidas às análises térmicas (ATG e ATD), difração de Raios X (DRX), fluorescência de Raios X (FRX), grau de intumescimento, microscopia eletrônica de varredura (FEG-MEV), ensaios de bioatividade e citotoxicidade. Especificamente, procura-se avaliar o potencial dessas fitas à serem utilizadas como curativo ósseo, para regeneração tecidual guiada com efeito antibacteriano. Os resultados mostraram que as suspensões apresentaram comportamento pseudoplástico, adequado para o processo via tape casting. Os padrões de DRX das fitas cerâmicas revelaram a presença da fase β-TCP e a análise por FRX confirmaram a presença do elemento prata para as composições que contém o agente antimicrobiano. O grau de intumescimento, a análise térmica e as imagens de MEV validaram a reticulação do PVA, pois as amostras contendo o ácido cítrico mostraram-se mais resistentes à água e ao tratamento térmico, além de possuírem microestrutura mais densa. As análises de biocompatibilidade confirmaram que o material apresentou-se bioativo e não tóxico às células ósseas, adequado para o uso em curativos ósseos.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26118
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