In vitro mineralization of anionic collagen scaffolds prepared from bovine and ostrich calcaneous tendons

Um dos maiores desafios da ortopedia moderna é recuperar o tecido ósseo que tenha sido perdido por motivo de doença ou acidente. Na busca de substitutos para os enxertos, tem-se utilizado comumente biomateriais para recuperação desse tecido. Um dos vários tipos de biomateriais usados são os preparados à base de colágeno. Além de desempenhar papel importante na estrutura dos tecidos, o colágeno é capaz de orientar a formação de tecidos em desenvolvimento fato altamente favorável na sua utilização como biomaterial. Uma nova vertente de pesquisa do processo de mineralização de matrizes colagênicas que vem sendo desenvolvida é a analise de como a organização do tecido interfere no modo como ocorre esse processo de deposição. O uso do tendão vem sido pesquisado devido ao fato de ser um tecido extremamente organizado, com as fibras colagênicas alinhadas por toda a sua extensão. Este trabalho teve como objetivo a preparação e caracterização de matrizes de colágeno tipo I, oriundas de tendão bovino (TB) e avestruz (TA) após a hidrólise alcalina e mineralização. Os tendões foram colocados em solução alcalina contendo sais de K+, Na+ e Ca2+ por 72, 96 e 120 h a 25°C e depois equilibrados em solução de sais, lavados em H3BO3, EDTA e água. As matrizes resultantes foram então mineralizadas em soluções de CaCl2 0,2 mol L-1, pH = 7,4 e de Na2HPO4 0,12 mol L-1 pH = 9,0 durante 6 h, ocorrendo a troca de soluções a cada 30 min. As matrizes antes e após mineralização foram congeladas, liofilizadas e submetidas à análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infra-vermelho (FT-IR) e dispersão de energia por raios-X (EDX). DSC mostrou que não houve desnaturação do colágeno durante o processo de tratamento alcalino e mineralização. A análise termogravimétrica mostrou que houve deposição de fosfato de cálcio, com o valor dependendo do número de ciclos de mineralização. MEV mostrou que essa mineralização não é uniforme, ocorrendo a formação de aglomerados. FT-IR e EDX mostrou que o fosfato de cálcio depositado provavelmente seja hidroxiapatita, mas não em sua estrutura estequiométrica.One of greatest challenges of modern orthopedics is to restore bone tissue that has been lost due to sickness or accident. Searching for substitutes for grafts, biomaterials have been commonly used for recovery of bone tissue. Between different types of biomaterials, several are based on collagen. In addition to have important role in tissue structure, collagen is able to guide the formation of tissues, a highly favorable fact in its use as biomaterial. A possible research in collagen scaffolds mineralization is the analysis of how tissue organization interferes in deposition process. The tendon has been used because it is a highly organized tissue, with collagen fibers lined on its structure. This research aims the preparation and characterization of type I collagen scaffolds, prepared from bovine tendon (TB) and ostrich tendon (TA) after alkaline hydrolysis and mineralization. Tendons were maintained in alkaline solution containing K+, Na+ and Ca2+ ions for 72, 96 and 120 hours at 25°C and then equilibrated in salt solution, washed with H3BO3, EDTA and water. The resulting matrices were then mineralized in 0.2 mol L-1, pH = 7.4 CaCl2 solution and 0.12 mol L-1 Na2HPO4 pH = 9.0 for 6 h, changing solutions after 30 minutes. The matrices before and after mineralization were frozen, lyophilized and subjected to thermogravimetric analysis (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy (FT-IR) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). DSC showed that the collagen was not denaturated by alkaline treatment process and mineralization. TG analysis showed deposition of calcium phosphate on the scaffolds, with values depending on the number of mineralization cycles. SEM showed that the mineralization is not uniform, forming clusters of phosphate crystals. FT-IR and EDS showed that the deposited calcium phosphate is probably hydroxyapatite, but not in its stoichiometric structure