Síntese e caracterização de filmes e matrizes híbridas e nanocompósitas de quitosana e vidro bioativo

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T18:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 elke_tese_final.pdf: 33894197 bytes, checksum: b86c434ed7ec4af77963c0891018ddbf (MD5) Previous issue date: 10Sistemas em nanoescala têm gerado promissores resultados em engenharia de tecido ósseo, um crescente consenso da literatura concentrase no desenvolvimento de materiais nanoestruturados baseados em materiais cerâmicos ou vidros bioativos, devido à sua elevada capacidade de biomineralização. A introdução da fase bioativa nos compósitos tem sido, em geral, realizada pelo método solgel, levando a obtenção de um material híbrido ou um nanocompósito. A utilização de partículas em tamanho nanométrico é conhecida por influenciar o aumento da bioatividade nos materiais cerâmicos e, além disso, a fase inorgânica pode atuar como agente de reforço de carga melhorando as propriedades mecânicas do material. A quitosana também demonstra resultados promissores na literatura, devido a sua capacidade de biodegradar e a sua biocompatibilidade, além disso, possui elevada capacidade mecânica quando associada ao agente de reticulação glutaraldeído. Neste trabalho foram adotadas duas estratégias para introdução da fase bioativa, uma seria na forma de solução (sol) e outra na forma de nanopartículas obtidas pelo método de copreciptação. Outra estratégia foi o uso do método de liofilização para a obtenção de porosidade nas matrizes. O objetivo foi comparar os resultados obtidos nas duas rotas em filmes e matrizes híbridas e nanocompósitas nos principais aspectos: análise química, porosidade, diferenças morfológicas, resistência mecânica, bioatividade, citotoxicidade. Os resultados foram promissores: o FTIR dos filmes mostra a presença de grupos funcionais característicos do vidro bioativo, confirmando sua introdução na rede polimérica. Resultados significativos de bioatividade mostraram a formação de uma camada de fibrilas na superfície do filme híbrido, característica típica morfológica de HCA, confirmados por DRX e FTIR. Os resultados das medidas de pH mostraramse estáveis após imersão dos filmes em SBF por 7 e 28 dias. A maioria das matrizes apresentou uma macroporosidade bem homogênea com interconectividades e distribuição de tamanho de poros entre 50 e 120 m, percentual de porosidade aparente variando de 62 a 91% e total de 93 a 96%. Filmes híbridos e nanocompósitos apresentaram um elevado aumento de resistência mecânica alcançando valores da ordem de 80 MPa e 22% nos filmes, 0,11 MPa e 71% nas matrizes significativamente superiores aos apresentados pela quitosana pura e aos compósitos a base de sílica e polímeros relatados na literatura. Os ensaios biológicos realizados com resazurina em osteoblastos humanos demonstraram uma viabilidade celular bastante promissora confirmando os baixos níveis de toxicidade apresentados pelos materiais híbridos e nanocompósitos.Nanostructured scaffolds have generated promising results in bone tissue engineering. The production of composites bioactive glass/polymer have been the focus of studies in the literature, which have associated to the bioactive glass the capacity to form a strong bond with the bone tissue surface. One method for introducing the bioactive phase in composites has been the solgel method, leading to a hybrid or a nanocomposite material. The presence of the bioactive phase at the nanometer scale increases the bioactivity and, in addition, acts as an agent for improving the mechanical strength of the material. Among the polymers more frequently used, Chitosan shows promising results in the literature, because of its ability to biodegrade, its biocompatibility, and a high mechanical strength when combined with crosslinking agents. In this work composites bioactive glass/chitosan were developed using two strategies for introducing the bioactive phase: i) a precursor solution (sol) was added to the polymer solution (materials obtained heretofore called hybrids); ii) bioactive glass nanoparticles obtained previously by the solgel method was added to the polymer solution (materials obtained heretofore called nanocomposites). The main objective was to compare the films and porous matrices obtained when using the two different routes, in terms of chemical composition, porosity, pore morphology, mechanical behavior, bioactivity, and cytotoxicity. The FTIR results showed the presence of characteristic functional groups of bioactive glass, confirming its introduction into the polymeric network. Some composites, particularly those with higher glass content, showed significant bioactivity, confirmed through the formation of a surface layer with morphological characteristics typical of HCA, confirmed by DRX and FTIR. Most scaffolds obtained presented a homogeneous pore structure with interconnectivity, pore size distribution between 50 and 120m, and porosity ranging from 62 to 91%. Hybrids and nanocomposites obtained presented high mechanical strength, with values reaching the order of 80MPa for films and 11MPa for scaffolds, values significantly higher when compared to those shown by pure chitosan or composites based on silica and other polymers reported in the literature. The maximum deformation reached values in the order of 22% for films and 71% for scaffolds. In general the increase in strength obtained for the nanocomposites was more pronounced than for hybrids. Biological assays performed using human osteoblasts showed cell viability close to the control, confirming the low toxicity presented by the hybrids and nanocomposites materials developed