Development of hydroxyapatite with silver by precipitation and immersion: evaluation of antimicrobial effect

A utilização de substitutos ósseos para recuperação da função perdida é uma constante busca dentro da área médica. Por isso os biomateriais têm recebido uma atenção muito grande por parte da comunidade científica, dentre eles os materiais a base de fosfato de cálcio. A hidroxiapatita, Ca10 (PO4)6 (OH) 2, tem sido muito estudada, pois além de representar a constituição da massa dos ossos naturais e dentes em 30 a 70%, possui propriedades de bioatividade e osteocondutividade, favorecendo e auxiliando o crescimento do tecido ósseo. Em contrapartida, infecções bacterianas podem surgir após o implante ocasionando a perda da funcionalidade a curto e médio prazo. Várias alternativas estão sendo testadas, geralmente associadas ao uso de antibióticos convencionais incorporados aos biomateriais. Uma alternativa a tais antibióticos seria a utilização de metais que possuem propriedades antibacterianas. A prata (Ag) é conhecida como um metal bactericida e por isso ganhou lugar de destaque dentre os estudos como um aliado importante no controle das infecções pós-cirúrgicas. Este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar o efeito antimicrobiano da adição de íons de prata em hidroxiapatita. Foram obtidos pós de hidroxiapatita contendo prata (HAAg), nas concentrações de 0,1M; 0,01M e 0,001M pelo método de precipitação em temperatura ambiente e por imersão do pó de hidroxiapatita em soluções aquosas. As fases cristalinas e os grupamentos iônicos foram analisados para cada condição por técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho (IV) respectivamente. As informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos foi realizado pela técnica de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV EDS). As avaliações antimicrobianas foram realizadas por ensaios qualitativos e quantitativos, o ensaio qualitativo utilizou o teste de halo de difusão em disco para Staphylococcus aureus e Escherichia coli e o ensaio quantitativo utilizou contagem de bactérias para as cepas de Staphylococcus aureus. Os resultados de DRX e IV indicaram que independentemente do método de obtenção da HAAg foi possível observar a presença de prata metálica caracterizada pelos picos em 2θ=38,1º e 44,3º nas amostras HAAg0,1Im, HAAg0,1Pr e HAAg0,01Pr. Observou-se também a presença de AgO, correspondente ao pico em 2θ=37,5º nas amostras de HAAg0,01Pr e HAAg0,001Pr. Nos espectros de IV estão presentes as bandas que caracterizam a fase HA, referentes aos grupamentos PO43-, OH- e CO32-. Analisados em conjunto os ensaios qualitativos e quantitativos, as amostras HAAg0,01Im e HAAg0,001Im sintetizadas por imersão indicaram os melhores resultados para o ensaio de disco difusão, por apresentarem formação de halo inibição do crescimento bacteriano para a bactéria S. aureus. Para os ensaios quantitativos as amostras obtidas por precipitação com concentrações 0,1M e 0,01M de prata apresentaram melhor resultado por inibirem o crescimento bacteriano para as cepas S. aureus.The use of bone substitutes for recovery of lost function is a constant search within the medical field. So biomaterials have received a very large attention from the scientific community, including the materials the basis of calcium phosphate. Hydroxyapatite, Ca10(PO4)6(OH)2, has been studied as apart from representing the natural constitution of the mass of bones and teeth in 30 to 70 % , has properties of bioactivity and osteoconductivity, encouraging and assisting the growth of bone tissue. In contrast, bacterial infections can arise after implantation causing the loss of functionality in the short and medium term. Several alternatives are being tested, usually associated with the use of conventional antibiotics incorporated into biomaterials. An alternative would be to use antibiotics such metals that possess antibacterial properties. Silver (Ag) is known as a bactericidal metal and so gained a prominent place among the studies as an important ally in the control of post- surgical infections. This study aimed to synthesize, characterize and evaluate the antimicrobial effect of adding silver ions into hydroxyapatite. Were obtained hydroxyapatite powders containing silver (Haag) at concentrations 0,1M; 0,01M and 0,001M by the precipitation method at room temperature and by immersion the hydroxyapatite powder in aqueous solutions of AgNO3. The crystalline phases and the ionic groups were analyzed for each condition by techniques of X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR) respectively. The information on the morphology and identification of chemical elements was performed by the technique of scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM EDS). The antimicrobial evaluations were carried out by qualitative and quantitative assays, the assay used a qualitative diffusion halo disk test for Staphylococcus aureus, Escherichia coli and quantitative assay employed bacteria count for Staphylococcus aureus strains. The results of XRD and IR indicated that regardless of the method of obtaining Haag was possible to observe the presence of metallic silver characterized by peaks in 2θ=38,1º and 44,3º in HAAg0,1Im samples, HAAg0,1Pr and HAAg0,01Pr. It also observed the presence of AgO, corresponding to the peak in 2θ=37,5º in samples HAAg0,01Pr and HAAg0,001Pr. In the IR spectra are present bands that characterize the HA phase, referring to groups PO43-, OH- and CO32-. Taken together qualitative and quantitative assays, and HAAg0,01Im HAAg0,001Im synthesized by soaking samples showed the best results for the disk diffusion test by presenting halo formation bacterial growth inhibition for S. aureus. For quantitative assays, the samples obtained by precipitation with concentrations 0,1M and 0,01M silver showed better results by inhibiting bacterial growth for Staphylococcus aureus strains