Estudo da formação de fosfatos de calcio pela mineralização de matrizes de colageno
Lauter Jose Marques Allegretti
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP AL52e
[Study of calcium phosphate precipitation by mineralization of collagen]
Campinas, SP : [s.n.], 2009.
76f. : il.
Orientador: Celso Aparecido Bertran
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica
Resumo: A matriz óssea é um nanocompósito formado basicamente de fosfato de cálcio (70% m) e colágeno (30% m), responsável pela resistência mecânica dos ossos, e, portanto, pela função mais importante do esqueleto. A perda de qualidade de vida que pode ser causada por enfermidades e traumas dos...
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Resumo: A matriz óssea é um nanocompósito formado basicamente de fosfato de cálcio (70% m) e colágeno (30% m), responsável pela resistência mecânica dos ossos, e, portanto, pela função mais importante do esqueleto. A perda de qualidade de vida que pode ser causada por enfermidades e traumas dos ossos aumenta a importância em estudar e compreender este material fantástico. O crescimento da expectativa de vida da população torna mais comum os problemas com os ossos. Desta forma, entendermos as características e propriedades dos ossos, ou seja, conhecê-las melhor, pode contribuir para a solução destes problemas. Neste trabalho nos propusemos a estudar a influência de matrizes de colágeno tipo I no processo de mineralização de fosfato de cálcio no interior delas. Pela permeação de vapor de amônia em soluções de colágeno em pH 2 contendo íons Ca e H2PO4, foram obtidos géis de colágeno que foram estruturados, simultaneamente com a formação de fosfato de cálcio em seu interior. Além do colágeno estruturado, sob condições especiais, foram obtidas fibras (fibrilogênese) de colágeno, mineralizadas pela precipitação de fosfato de cálcio. Para avaliar a influência de uma matriz de colágeno anisotrópica sobre a organização das partículas de fosfato de cálcio, fibras in natura de colágeno foram parcialmente intumescidas em solução de íons Ca e H2PO4 em pH 4,8 e mineralizadas pela permeação de amônia gasosa. Os resultados deste trabalho mostraram que: matrizes de colágeno que sofrem estruturação simultaneamente com a formação de partículas de fosfato de cálcio alteram a morfologia destas partículas nucleadas e crescidas no seu interior. Quando a estruturação resulta em fibrilogênese, além da morfologia, observa-se um efeito de orientação sobre as partículas formadas. O colágeno interage tanto com os íons cálcio dispersos no gel, antes da estruturação, como com as partículas de fosfato de cálcio, estabilizando o gel. A morfologia, cristalinidade e tamanho de cristalitos das partículas formadas nos géis estruturados são semelhantes às observadas para as partículas de fosfato de cálcio que constituem a matriz inorgânica dos ossos. O método proposto para precipitação de fosfato de cálcio em meio à matriz de colágeno é inovador e tem potencial para produção de biomaterial sintético de boa qualidade em condições de assepsia, que apresenta similaridades com diversas propriedades observadas para a matriz óssea.
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Abstract: Bone matrix is a nanocomposite basically formed by calcium phosphate (70% wt) and collagen (30% wt), which is responsible for bone mechanical resistance, and therefore, for the most important function of the skeleton. The life quality loss that can be caused by diseases and injuries of...
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Abstract: Bone matrix is a nanocomposite basically formed by calcium phosphate (70% wt) and collagen (30% wt), which is responsible for bone mechanical resistance, and therefore, for the most important function of the skeleton. The life quality loss that can be caused by diseases and injuries of bones increases the importance of studing and understanding this amazing material. With the growth of the population life expectancy the problems with bones become more common. Thus, to understand these diseases and to learn more about bone¿s characteristics may contribute to solving these problems. In this work we have studied the influences of collagen matrices of type I in the mineralization of calcium phosphate within the collagen. Through permeation of gaseous ammonia in the collagen solutions containing Ca and H2PO4 ions in pH 2, structured collagen gels were obtained, while the precipitation of calcium phosphate occured inside the gels. Besides the collagen structured, under special conditions, collagen fibers (fibrilogenese) were obtained while (simultaneously) calcium phosphate precipitation mineralized these fibers. To assess the influence of an anisotropic collagen matrix on the organization of particles of calcium phosphate, collagen fibers in natura were partially solubilized after soaked in a solution with Ca and H2PO4 ions, in pH 4.8 and mineralization was carried out by adsorption of gaseous ammonia. The results of this study showed that the collagen matrix that undergoes structure organization while (simultaneously) calcium phosphate particles are formed changes the morphology of the particles nucleated and grown inside the matrix. When the structure results in fibrilogenese, besides the morphology, there is an orientation effect on the formed particles. The collagen interacts with both calcium ions dispersed in the gel, before the structuring, and the particles of calcium phosphate, stabilizing the gel. The morphology, crystallinity and particle size of crystallites formed in structured gels are similar to the calcium phosphate particles observed, which are present in the inorganic matrix of bone. The proposed method for precipitation of calcium phosphate in the middle / within of the collagen matrix is innovative and has the potential to produce good quality synthetic biomaterial in conditions of asepsis, which has similarities with several properties observed for the bone matrix.
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Estudo da formação de fosfatos de calcio pela mineralização de matrizes de colageno
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