Development and in vitro evaluation of a calcium phosphate cement

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho ZavagliaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Os cimentos ósseos a base de fosfato de cálcio são materiais cerâmicos que apresentam biocompatibilidade devido a sua composição química semelhante à dos ossos, e bioatividade, promovendo a osteocondução. Com essas características, é possível a utilização desses materiais como implantes ósseos ou como preenchimento. Os cimentos de fosfato de cálcio são materiais constituídos por um pó e um líquido, que, ao serem misturados formam uma pasta que endurece espontaneamente à temperatura ambiente ou corpórea como resultado da precipitação de um ou vários fosfatos de cálcio. O pó pode ser composto por um ou vários fosfatos de cálcio, outros sais de cálcio e aditivos orgânicos. O líquido pode ser água ou soluções aquosas de compostos de cálcio ou fosfato. A proposta desse trabalho foi estudar a síntese de monólitos de fosfatos de cálcio baseado no sistema ß-Fosfato Tricálcio/Ácido Fosfórico (ß-TCP/H3PO4), que produz hidrogeno fosfato de cálcio dihidratado (DCPD), um cimento de fosfato de cálcio que possui como principal vantagem baixo custo e a desvantagem de possuir pH ácido, podendo causar necrose em tecidos. Para contornar esse problema, o DCPD foi convertido em apatita pela hidrólise em solução alcalina. O estudo envolveu a síntese do ß-TCP, a preparação do cimento, caracterizações físicas e químicas e o estudo do cimento em Fluido Corpóreo Simulado (FCS), solução que simula o plasma sanguíneo humano, para avaliar seu comportamento in vitroAbstract: Calcium phosphate bone cements are ceramics materials that present biocompatibility because of their chemical composition similar to the human bone, and bioactivity, promoting osteocunduction. Due to these characteristics, it is possible the use of these materials as bone implants. Calcium phosphate cements are composed of a powder and liquid phases, which, when mixed form a paste that hardens spontaneously as result of the precipitation of one or more calcium phosphates. The powder may be composed of one or some calcium phosphates, others salts and organics additives. The liquid may be water or calcium phosphates aqueous solutions. The purpose of this work is the synthesis of calcium phosphate monoliths based on ß-tricalcium phosphate/ortho-phosphoric acid (ß-TCP, Ca3(PO4)2/H3PO4), that produce dicalcium phosphate dehydrate (DCPD, CaHPO4.2H2O) as phase precipitated as a result of the setting reaction. DCPD is inexpensive, but is quite soluble and has an acidic hydrolysis, which may cause necrosis in vivo. To resolve this problem, DCPD was converted in apatite phase by hydrolysis in NaOH aqueous solution. This study included ß-TCP synthesis, cement preparation, chemical and physical characterizations and the study of the cement in Simulated Body Fluid (SBF), with ion concentrations nearly equal to those of human blood plasma, to evaluate the in vitro behaviorMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia Mecânic