Fabricação e caracterização de placas para fixação de fratura óssea produzidas com biocompósitos de poli(ácido-lático-co-ácido glicólico) (PLGA) e fosfatos de cálcio (Ca/P)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2018.Os problemas de estrutura óssea vêm aumentando mundialmente devido ao aumento da longevidade da população mundial e a elevação de casos de fraturas, em sua maioria em acidentes automobilísticos e de trabalho. Devido a isso existem inúmeras pesquisas para o desenvolvimento de novos biomateriais com desempenho melhores na regeneração do tecido ósseo. Atualmente, os polímeros bioreabsorvíveis, com destaque para o poliácido lático (PLA), têm sido utilizados na fabricação de dispositivos para recuperação de fraturas ósseas. Comercialmente, existem várias placas e parafusos para fixação de fraturas do tecido ósseo feitas com PLA, porém, seu longo tempo de degradação e falta de integração deste material com a estrutura óssea vem despertando o interesse de pesquisadores na utilização de polímeros com degradação mais rápida, como o PLGA e em conjunto com biocerâmicas, a fim de melhorar a bioatividade, formando uma integração com tecido ósseo. Com base nisso, neste trabalho foram fabricadas placas de fixação de fratura óssea com matriz polimérica PLGA e combinações de 5 e 10% em massa das biocerâmicas de ß-tricálcio fosfato (ß-TCP), nano-hidroxiapatita (n-HA), fosfato de cálcio com substituição iônica de magnésio (Mg-Ca/P) e de estrôncio (Sr-Ca/P) processados através de microinjeção. Os resultados mostraram que a introdução de biocerâmicas modificou as propriedades térmicas e mecânicas dos biocompósitos. Os resultados obtidos por termogravimetria (TGA) demonstraram que houve uma variação na massa da cerâmica inserida em relação aos valores esperados (5% e 10% em massa) em todos os grupos de biocompósitos. Em geral, os valores de Tg obtidos por análise dinâmico-mecânica (DMA) aumentaram em quase todos os biocompósitos e, também, ocorreu aumento do módulo de armazenamento (E ') dos biocompósitos para quase todos os grupos de cerâmicas inseridas, com exceção de 5% de n-HA, indicando um incremento na rigidez dos biocompósitos. Nos ensaios de flexão, os biocompósitos obtiveram uma grande dispersão nos valores médios de carga de fratura, apresentando valores menores em relação ao PLGA puro. Houve dificuldades no processamento de biocompósitos com Mg-Ca/P e Sr-Ca/P, fator que pode ser atribuído à falta de homogeneidade no processo de mistura do material.Abstract : The bone structure problems have been increasing worldwide due to increase in longevity of the world population and cases of fractures, mostly in automobiles and work accidents. Due to this, there are numerous researches for development of new biomaterials with better performance in regeneration of bone tissue. Currently, bioresorbable polymers, especially the polylactic acid (PLA), have been used in the manufacture of devices for recovery of bone fractures. Commercially, there are several plates and screws for fixation of fractures of bone tissue made with PLA, however, its long time of degradation and lack of integration of this material with the bone structure has aroused the interest of researchers in the use of polymers with faster degradation, such as PLGA and in conjunction with bioceramics, in order to improve bioactivity, forming an integration with bone tissue. Based on this, in this work were manufactured bone fracture fixation plates with PLGA polymer matrix and combinations of 5 and 10% by mass of ß-tricalcium phosphate (ß-TCP), nano-hydroxyapatite (n-HA), calcium phosphate with ionic substitution of magnesium (Mg-Ca/ P) and strontium (Sr-Ca/P) processed by microinjection. The results showed that the introduction of bioceramics modified thermal and mechanical properties of biocomposites. The results obtained by thermogravimetry (TGA) showed that there was a variation in mass of the inserted ceramic in relation to expected values (5% and 10% in mass) in all groups of biocomposites. In general, the Tg values obtained by dynamic-mechanical analysis (DMA) increased in almost all the biocomposites and, also, there was an increase in the storage modulus (E ') of the biocomposites for almost all groups of biocomposites, with the exception of 5% of n-HA, indicating an increase in the stiffness of biocomposites. In the flexural tests, the biocomposites obtained a great dispersion in the average values of fracture load, presenting lower values in relation to pure PLGA. There were difficulties in processing of biocomposites with Mg-Ca/P and Sr-Ca/P, a factor that can be attributed to the lack of homogeneity in material mixing process