Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: À medida que há uma melhoria na tecnologia aplicada à saúde humana, a expectativa de vida vem aumentando, mas nem todas as partes do corpo podem manter suas funções com o processo de envelhecimento. É preciso que os ossos e a cartilagem apóiem o envelhecimento do corpo, embora as células que...

Resumo: À medida que há uma melhoria na tecnologia aplicada à saúde humana, a expectativa de vida vem aumentando, mas nem todas as partes do corpo podem manter suas funções com o processo de envelhecimento. É preciso que os ossos e a cartilagem apóiem o envelhecimento do corpo, embora as células que os produzem se tornem menos ativas com o tempo. Outros órgãos, tais como os rins, o coração e o fígado devem ser operados para ter um tempo de vida maior. A engenharia tecidual foi desenvolvida para substituir, reparar ou reconstruir tecidos ou órgãos perdidos ou danificados por acidentes ou doenças graves através da utilização e desenvolvimento de novos materiais, que sejam biocompatíveis, bioabsorvíveis, porosos, entre outras características. Os scaffolds são arcabouços tridimensionais porosos e são utilizados na regeneração de tecidos para seu estado natural e suas funções, que é fundamental para a engenharia tecidual. Eles podem ser classificados em arcabouços que induzem a migração e o crescimento celular e em arcabouços carreadores de células osteogênicas autógenas, que foram colonizadas em biorreatores e subsequentemente reimplantadas no paciente. Tais scaffolds podem ser naturais ou sintéticos. O objetivo deste trabalho é avaliar o compósito poroso de hidroxiapatita - titânia (HATiO2), em três composições diferentes (50% HA - 50% TiO2, 60% HA - 40% TiO2, 70% HA - 30% TiO2) para obter scaffolds utilizados para engenharia tecidual óssea. Os corpos de prova foram produzidos pelo método da esponja polimérica, utilizando bicarbonato de sódio como ligante e floculante. A sinterização foi realizada em três temperaturas: a 1250ºC; 1300ºC e 1350ºC. As propriedades analisadas foram: resistência à compressão e dureza através das normas da ASTM, porosidade aparente, densidade aparente, retração linear de queima e absorção de água, pelo método de Souza Santos para argilas. Os resultados obtidos mostraram-se bastante satisfatórios, onde foi mostrado que os corpos cerâmicos porosos obtiveram valores de resistência à compressão e dureza coerentes com os da literatura e superiores aos da hidroxiapatita pura. Realizou-se também uma caracterização estrutural das amostras via difração de raios - x (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). Com base nos resultados mecânicos e de caracterização estrutural, foi escolhida a amostra com composição de 50% HA - 50% TiO2 sinterizada a 1350ºC para realização de ensaios in vitro, onde foram avaliadas citotoxicidade e crescimento celular de osteoblastos e fibroblastos de camundongos. Os resultados indicaram que o compósito é biocompatível e que as células cresceram nos scaffolds. De forma geral, pode-se concluir que todas as amostras são indicadas para a utilização como matéria prima para aplicação em engenharia tecidual óssea. A amostra com 50% HA - 50% TiO2 apresentou melhores características para a realização dos ensaios in vitro realizados neste trabalho e pode-se indicar esta para a realização de ensaios in vivo, onde devem ser avaliadas as características de citotoxicidade e crescimento de células ósseas em animais, por um período de 15 e 30 dias, conforme normas da área de saúde

Abstract: As we witness an improvement in the technology applied to human health, life expectancy increases, even though not every part of the body can maintain their functions with the aging process. It is necessary that bones and cartilage support the body's aging, even if the cells that produce...

Abstract: As we witness an improvement in the technology applied to human health, life expectancy increases, even though not every part of the body can maintain their functions with the aging process. It is necessary that bones and cartilage support the body's aging, even if the cells that produce them become less active with time. Other organs, such as kidneys, heart and liver must be operated to have a higher lifetime. Tissue engineering has been developed in order to replace, repair or rebuild tissues or organs lost or damaged due to accidents or serious diseases through the use and development of new materials that are biocompatible, bioabsorbable, with porosity among other characteristics. Scaffolds are a kind of porous tridimensional net and they are used on tissues regeneration to their natural state and functions, which is fundamental for tissue engineering. They can be classified as scaffolds that induce migration and cell growth and as carrier scaffolds for autogenous ostheogenic cells, which were colonized inside bioreactors and then redeployed on the patient. Those scaffolds can be natural or synthetic. This research aimed to evaluate hydroxyapatite-titanium oxide (HA-TiO2) with three different compositions (50% HA - 50% TiO2, 60% HA - 40% TiO2, 70% HA - 30% TiO2) to obtain scaffolds used for bone tissue engineering. Samples were made by the polymeric sponge method, using sodium bicarbonate as a binder and flocculating agent. Sintering was carried out at 1250ºC; 1300ºC e 1350ºC. It was analyzed compressive strength and Vickers hardness using ASTM Standards, apparent porosity, apparent density, burning linear retraction and water absorption by Souza Santos method used for clays. Results proved satisfactory showing that ceramic bodies obtained compressive strength and Vickers hardness according to literature and higher than those for pure hydroxyapatite. Samples structural characterization was done by x-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) and Fourier transformed infrared (FT-IR). It was chosen 50% HA - 50% TiO2 sintered at 1350ºC based on its mechanical properties and structural characterization and in vitro essays were done to evaluate citotoxicity and mouse osteoblasts and fibroblasts cell growth. Results have shown that the composite is biocompatible and the cell growth above scaffolds surface. In general, samples can be recommended for use as raw material for bone tissue engineering application. The sample with 50% HA - 50% TiO2 showed better characteristics for in vitro essays done and it can be recommended for in vivo essays where citotoxicity and bone cell growth in animals during 15 and 30 days, according to health standards