Desenvolvimento de metodologia para produção de estruturas tridimensionais porosas de vidro bioativo para aplicação em Engenharia de tecidos

Para conseguir características estruturais apropriadas à engenharia de tecido, desenvolveu-se nesse trabalho um método de obtenção de matrizes macroporosas a partir da formação de espumas em solução sol-gel de vidro bioativo, sistema CaO-P2O5-SiO2, com adição de surfactantes. Variou-se a composição química do material base das estruturas e a temperatura de tratamento térmico. Testes de bioatividade in vitro e dissolução das estruturas de diferentes composições e tratadas em diferentes temperaturas de estabilização foram realizados. Discutiu-se a caracterização das estruturas, após tratamento térmico, dividindos-a em dois níveis de distribuição de tamanho de poros, macro e meso. Para isso foram realizadas análises de porosimetria de mercúrio, análise de imagem (software Quantikov) e adsorção de nitrogênio, complementando essas informações determinou-se ainda, a porosidade por técnica de Arquimedes. Foram realizadas também análises por difração de raios-X, espectroscopia de infra-vermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria de emissão por plasma (ICP). Imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram obtidas e utilizadas para observação qualitativa do aspecto geral das estruturas. Apresenta-se também alguns resultados preliminares de cultura de células do tecido ósseo. Os materiais das estruturas tratadas a 700ºC se apresentaram amorfos e alguns picos de fases cristalinas foram determinados para temperaturas mais altas de tratamento (800ºC e 900ºC). Os mesoporos apresentaram distribuição de tamanho de poros em torno de 10-30nm, variando com a composição em mol do vidro bioativo. O valor de área superficial analisado foi de 60-170m2/g, sendo que as amostras tratadas a temperaturas acima de 700°C apresentaram uma diferença significativa de área superficial e volume de poros indicando uma alta densificação da estrutura mesoporosa a partir dessa temperatura. A distribuição dos diâmetros de macroporos analisada variou na faixa de 70-500m. Os teste in vitro e a análise de FTIR indicaram que os vidros de diferentes composições foram bioativos.In order to reach these specific structural features, it was developed during the present work a processing method to obtain the macroporous structure by foaming different compositions of sol-gel derived bioactive glasses solution, system CaO-P2O5-SiO2, with the addition of surfactants. It was evaluated structures with different chemical composition and temperatures of heat treatment. In vitro bioactivity and dissolution tests were conducted. The characterization results of the structures after the stabilization heat treatment were discussed. The network of the scaffolds was divided in two levels, macroporous and mesoporous. Physical characterization of the samples consisted of microstructural observation, pore size and textural analysis. For this the mercury porosimetry, scanning electron microscopy, image analysis by software Quantikov and nitrogen adsorption were performed. The porosity were calculated from Archimedes´ technique and compared with porosity analyzed by mercury porosimetry. Complementary analysis of the materials was got from Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction and Inductive Coupled Plasma Spectroscopy (ICP), for dissolution evaluating. In addition, it was shown some results of the cell culture. After thermal treatment at the 700ºC for 4h, the material remained amorphous and some crystallization could be observed for samples treated at 800ºC and 900ºC, in such case some peaks of the crystalline phases Wollastonite, Bredigite and Nagelschimidtite were identified. The mesoporous presented pore size distribution ranging from 10 to 30nm and a specific surface area of 60-170m2/g at 700ºC, varying with glass compositions. For higher temperatures of stabilization this value was huge smaller, 3-7m2/g with small pore volumes, this can be an indication of the high densification of the structures. Pore diameters were in the range of 70-500m for the macroporous network. It was observed from the in vitro tests and FTIR analysis that the structures developed in this work were bioactivies