Cimentos ósseos são materiais desenvolvidos há aproximadamente uma década para aplicações biomédicas. Um cimento deste tipo pode ser preparado misturando um sal de fosfato de cálcio com uma solução aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir à temperatura corporal dando lugar a um precipitado que contenha hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2]. A similaridade química e morfológica entre este biomaterial e a parte mineral dos tecidos ósseos permite a osteocondução, sendo o cimento substituído por tecido ósseo novo com o tempo e com a vantagem de não desencadear rejeição. Estes cimentos são usados principalmente para as operações de preenchimento ósseo, que requer operações cirúrgicas extremamente invasivas. O desafio atual é colocar este biomaterial no local de enxerto pelo método menos agressivo possível. A inovação consiste em formular composição de cimento ósseo injetável pela incorporação de aditivos. No entanto, propriedades como reduzido tempo de cura, limitada dissolução em meio líquido e resistência mecânica adequada ao local do enxerto devem ser preservadas. Neste estudo, foram abordados oito diferentes aditivos que foram incorporados ao fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2] sintetizado, juntamente com a solução do acelerador de cura (2,5%massa de Na2HPO4 dissolvido em água destilada): CMC (carboximetilcelulose), polímero de AGAR (polissacarídeo de algas vermelhas), alginato de sódio, quitosana (fibra natural derivada da quitina), pirofosfato de sódio, lignosulfonato de sódio (polissacarídeo de algas marrons), glicerina e ácido láctico nas concentrações 0,4%; 0,8%; 1,6%; 3,2%; 6,4% em massa. Os resultados demonstraram que foi possível obter composições de cimento de fosfato de cálcio injetáveis para uso biomédico. Constatou-se uma relação de proporcionalidade direta entre a injetabilidade do cimento e tempo de injeção, sendo a injetabilidade dependente do comportamento reológico das pastas. Todas formulações testadas seguiram a mesma tendência de redução da resistência mecânica à compressão e aumento da porosidade com o aumento da quantidade de aditivo incorporado. Verificou-se que as formulações com 1,6% de carboxi-metil-celulose, 1,6% de AGAR e 0,8% de alginato de sódio, permitiram a obtenção de uma viscosidade suficiente para uma boa homogeneização e injeção, apresentando ao final da cura resistência mecânica à compressão semelhante ao do osso esponjoso.

A utilização de biomateriais a base de fosfato de cálcio tem revolucionado a medicina no reparo de partes danificadas do sistema ósseo. Dentre estes, os cimentos a base de fosfatos de cálcio de pega hidráulica tem despertado grande interesse em função de sua biocompatibilidade e endurecimento “in situ”, o que permite uma maior facilidade de manipulação e adaptação à forma e dimensões do defeito ósseo. Entretanto, estes cimentos possuem baixa resistência mecânica quando comparados com os ossos do corpo humano. Neste presente trabalho foi estudado a obtenção de pós de cimento de fosfato de cálcio e adicionados a fibras de poli(ácido co-glicólico) (PLGA) e Alginato de Sódio, visando o aumento das propriedades mecânicas destes cimentos. Foi utilizado um novo método de obtenção de fibras por gotejamento em reagente, tanto para o PLGA e o Alginato de Sódio, sendo depois congeladas essas fibras e liofilizadas. Ambos os métodos de obtenção de fibras por gotejamento foram Patenteados, além de publicações em revistas e congressos internacionais. Com este mecanismo foi possível obter-se fibras por método inovador e reforçar a matriz, o que favoreceu o aumento das propriedades mecânicas, permitindo, assim, a obtenção de materiais mais resistentes. Os materiais obtidos foram utilizados na construção de scaffolds para crescimento tecidual, possibilitando manter uma maior integridade mecânica. / The use of biomaterials based on the calcium phosphate has revolutionized the medicine to repair damaged parts of the skeletal system. Among these, the cements based calcium phosphates handle hydraulic has been much interest due to its biocompatibility and hardening "in situ", allowing greater ease of handling and adjustment to the shape and dimensions of the bone defect. However, these cements have lower mechanical strength when compared with the bones of the human body. In the present work to obtain powders of cement of calcium phosphate and added to fibers of poly (co-glycolic acid) (PLGA) and sodium alginate, in order to increase the mechanical properties of these cements. We used a novel method for obtaining fibers in drip reagent for both PLGA and sodium alginate; the fibers are then frozen and lyophilized. Both methods of obtaining fibers were patented drip, as well as publications in international journals and conferences. With this mechanism it was possible to obtain novel method for fibers and strengthen the matrix, thus favoring increased mechanical properties, thus allowing obtaining more resistant materials. The materials were used in the construction of scaffolds for tissue growth, allowing greater maintain mechanical integrity.

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T10:26:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lemes_AnaPaula_M.pdf: 6068307 bytes, checksum: cde69555a9767e84a264aae77c5a0814 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos compósitos baseados em poli(3-hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) e lignosulfonatos de diferentes massas molares. Os compósitos foram produzidos em um misturador mecânico, em diferentes composições (90:10, 80:20, 70:30 e 60:40). As propriedades térmicas dos compósitos foram investigadas por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e Termogravimetria (TGA). As análises de Microscopia Eletrônica de Varredura foram utilizadas para caracterizar a morfologia dos materiais. Os compósitos com maiores proporções de lignosulfonatos apresentaram diminuição no grau de cristalinidade e na temperatura de transição vítrea e menor estabilidade térmica. As análises de MEV mostraram uma baixa adesão interfacial entre os lignosulfonatos e a matriz de PHBV. Para promover uma melhor adesão interfacial entre a carga e a matriz, foi realizado um estudo utilizando um agente compatibilizante, que consistia na exertia de anidrido maleico (AM) na cadeia de PHBV (PHBV-g-AM). Para isto compósitos contendo 80 % de PHBV e 20 % de lignosulfonatos e proporções variadas de anidrido maleico foram produzidos em um misturador mecânico e em uma extrusora dupla rosca. Esses compósitos foram caracterizados por TGA e MEV. Na análise de TGA não foram observadas grandes alterações na estabilidade térmica. As análises morfológicas mostraram uma grande melhora na adesão entre carga e matriz. Os compósitos compatibilizados apresentaram um aumento de cerca de 125 % nos valores de tensão de flexão máxima e de 145 % nos valores de deformação na ruptura, em relação aos compósitos não compatibilizados. Amostras de PHBV e do compósito contendo 80 % de PHBV, 20 % de lignosulfonato e 1,5 % de anidrido maleico foram submetidas a testes de biodegradação em meio líquido e em solo. Os testes realizados em meio líquido mostraram uma redução de massa de 14,4 % para as amostras de PHBV e de 31,0 % para o compósito, após 65 dias de incubação. Nos testes realizados em solo a perda de massa foi de 7,6 % para as amostras de PHBV e 28,8 % para o compósito, após 50 dias de incubação. A perda de 20 % em massa dos compósitos foi atribuida à liberação de lignosulfonato. Em ambos os testes verificou-se que a presença do lignosulfonato não interfere na biodegradação da matriz de PHBV / Abstract: In this work, composites based on poly(3-hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV) and lignosulfonates of different molar weights were prepared by mechanical mixing of different compositions (90:10, 80:20, 70:30 and 60:40). Thermal properties of these composites were investigated by differential scanning calorimetric (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Scanning electron microscopy (SEM) was used to define the morphology of materials. The composites containing higher amounts of lignosulfonates showed a decreasing in crystallinity degree and glass transition temperatures, and lower thermal stability. SEM showed a poor interfacial adhesion between lignosulfonato and PHBV matrix. To improve the interfacial adhesion between filler and matrix, a study on compatibilizer utilization was carried out. The compatibilizer was formed by grafting of maleic anhydride (MA) in PHBV (PHBV-g-MA). The study was performed with composites containing 20 % of lignosulfonate, 80 % of PHBV and different amounts of maleic anhydride, prepared by mechanical mixing and by twin-screw. The thermal and morphological properties of composites were investigated by TGA and SEM, respectively. The TGA did not show significant change in the thermal stability of the composites as function of compatibilizer content. The SEM showed a high improvement in the adhesion between filler and matrix. The compatibilized composites exhibited an increase of 125 % in maximum stress values and 145 % in the strain values under rupture experiments. PHBV and composite containing 80 % of PHBV, 20 % of lignosulfonato and 1,5 % of maleic anhydride samples were submitted to biodegradation tests in aqueous and in soil media. Tests carried out in aqueous medium showed a decrease of 14, 4 % in the PHBV mass and 31,0 % in the composite mass, after 65 days of incubation. In the soil tests the weight loss was of 7,6 % for PHBV sample and 28,8 % for composite sample, after 50 days of incubation. Both tests showed that the presence of lignosulfonate did not interfere in PHBV matrix biodegradation / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo com o poliéster biodegradável P[3HB] (poli[R-3-hidroxibutirato]) e seu copolímero P[3HB-co-3HV] (poli[R-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato]). Esses materiais são conhecidos por seu grande potencial de biodegradabilidade, porém sua utilização pela indústria ainda é limitada em função de seu baixo desempenho mecânico. Visando a tenacificação desses materiais, optou-se por misturá-los com os elastômeros EPDM (terpolímero de etileno-propileno-dieno) e PVB (Poli(vinil butiral)). Foram estudados quatro grupos de blendas: P[3HB]/EPDM e P[3HB-co- 3HV]/EPDM processados em misturadores internos e posteriormente prensadas em filmes; P[3HB]/EPDM e P[3HB]/PVB extrudados e posteriormente injetados. As blendas foram obtidas nas concentrações de 10, 20 e 30% em peso de elastômeros. Inicialmente, estudou-se efeito da incorporação de elastômeros na cristalinidade, estrutura cristalina, propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas das matrizes, e o efeito do tipo de processamento utilizado. Observou-se que a adição dos elastômeros às matrizes semicristalinas aumentou a nucleação de esferulitos, resultando em um aumento da cristalinidade das mesmas. O PVB apresentou um efeito plastificante na estrutura do PHB. Os filmes apresentaram uma degradação térmica maior que as amostras injetadas, resultando em uma cristalização mais lenta e um grau de cristalinidade maior. Em um outro estudo, avaliou-se a morfologia, tensão interfacial, comportamento reológico, propriedades mecânicas e a biodegradabilidade das amostras estudadas. Foi observada uma morfologia de dispersão de gotas para todas as misturas, exceto para a mistura P[3HB]/EPDM obtida por injeção que apresentou um certo grau de co-continuidade. No caso das misturas injetadas foi visto que o fator que parece influenciar mais fortemente em sua morfologia final são as razões de viscosidade observadas entre a matriz e a fase dispersa das mesmas. A adição de elastômeros aumentou a resistência ao impacto do P[3HB], principalmente no caso da mistura P[3HB]/EPDM, o que pode estar relacionado à morfologia co-contínua observada nesta blenda. A incorporação dos elastômeros resultou em uma redução do módulo de elasticidade e da resistência à tração do P[3HB], e aumento do alongamento, principalmente no caso da mistura com PVB. Foi visto que a biodegradação do P[3HB] e P[3HB-co-3HV] aumentou com a adição de elastômeros, devido à morfologia de dispersão e a diminuição do tamanho dos esferulitos que aumentam a área interfacial para a ação das enzimas, facilitando a biodegradação. / In this work a study with the biodegradable polyester P[3HB] (poly[R-3- hydroxybutyrate]) and its copolymer P[3HB-co-3HV] (poly[R-3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate]) was conducted. These materials are known for their high biodegradability but their use is still limited because of their poor mechanical properties. In order to improve these properties it was chosen to blend these biodegradable polymers with EPDM (Ethylene propylene diene monomer) and PVB (Polyvinyl butyral). Four groups of blends were obtained: P[3HB]/EPDM and P[3HB-co-3HV]/EPDM blends were prepared using an internal mixer and then compressed molded; P[3HB]/PVB and P[3HB]/EPDM blends were prepared using an extruder and further injected. The blend concentrations ranged from 10 to 30 wt. % of the rubbery phase. Initially, the effect of rubber type on the crystallinity, the crystalline structure, thermal and dynamic-mechanical properties of the matrices and the effect of processing method to obtain the blends were investigated. The addition of elastomers on P[3HB] (and P[3HB-co- 3HV]) increases the nucleation, resulting in an increase of matrix crystallinity. PVB showed a plasticizing effect on the P[3HB] structure. Film samples showed a higher thermal degradation than injected ones, resulting in a slower crystallization and higher crystallinity. The morphology, interfacial tension, rheological behavior, mechanical properties (tensile and impact) and biodegradability of samples were also studied. A droplet dispersion morphology type was obtained for all the blends except for P[3HB]/EPDM injected samples which presented some extent of degree of continuity. The experimental results indicated that the final morphology observed for the blends was controlled by the viscosity ratio between the matrix and dispersed phase. Elastomer addition increased P[3HB] impact strength mainly for P[3HB]/EPDM blends, probably due to its co-continuous morphology. Moreover, elastomer incorporation resulted in a decrease of P[3HB] elastic moduli and tensile strength and increase of elongation of break, mainly for P[3HB]/PVB blends. It was observed that P[3HB] and P[3HB-co-3HV] biodegradation increased with elastomer addition due to the droplet dispersion morphology and decrease of spherulites size witch causes an increase of interfacial area for enzymes, facilitating biodegradation.

A quitosana é um biopolímero estudado em diversas áreas, tais como, ambiental, alimentícia, farmacêutica, biomédica e biotecnológica. Ela pode ser obtida de diferentes formas polimórficas de quitina, dentre as quais a forma β tem se mostrado vantajosa, pois favorece modificações químicas mais homogêneas e leva a um produto final menos alergênico. A quitosana pode ser combinada com outros compostos a fim de interagir e/ou reagir com eles e modificar suas propriedades. O objetivo deste trabalho foi estudar como uso de ácido adípico, em substituição ao acético, afeta as propriedades de géis e esponjas de quitosana e de quitosana/gelatina, que foram posteriormente reticuladas com os agentes reticulantes EDC/NHS. As técnicas utilizadas para os estudos foram: reologia, FTIR, MEV, absorção em PBS e ensaios de citotoxicidade. Por reologia, observou-se que o aumento na concentração dos géis de quitosana tornou os géis mais elásticos e viscosos. O mesmo ocorreu na presença de gelatina ou EDC/NHS. O efeito do uso de ácido adípico em substituição ao acético também foi mostrado nos ensaios reológicos, pois os géis com 2% de quitosana e com quitosana/gelatina sem EDC/NHS se mostraram mais elásticos e mais viscosos quando o ácido adípico foi usado. Os espectros FTIR mostraram a presença de interações entre a quitosana e a gelatina e a formação de ligações amidas II após reticulação com EDC/NHS. Na preparação das esponjas observou-se que os géis de quitosana em ácido adípico geravam esponjas instáveis que se desfizeram durante a neutralização, mas essa instabilidade não ocorreu com a blenda. As esponjas preparadas com a blenda foram estudadas após neutralização e o MEV mostrou que o uso de EDC/NHS alterou a morfologia levando a formação de poros interconectados. Nos ensaios de absorção em tampão de PBS foi observado que o uso de ácido acético aumenta a absorção para as esponjas sem EDC/NHS, enquanto para as esponjas com EDC/NHS a absorção é maior quando se usa ácido adípico. Todas as esponjas foram não citotóxicas o que torna esses materiais promissores para serem estudados em aplicações na área médica, tais como material de curativo, implantes, liberação controlada de fármacos. / Chitosan is a natural polymer studied in various fields such as environmental, food, pharmaceutical, biomedical and biotechnology. It can be obtained from different polymorphic forms of chitin, of which the form β has proven advantageous because it promotes more homogeneous and chemical modifications leads to a final product less allergenic. Chitosan can be combined with other compounds and thus further improve its properties. The aim of this study was to analyze how the use of adipic acid, replacing acetic acid affects the properties of gels and sponges of chitosan and chitosan/gelatin, which were subsequently crosslinked with EDC/NHS. The techniques used for these studies were: rheology, FTIR, SEM, absorption in PBS and cytotoxicity assays. In rheology, it was observed that increasing the concentration of chitosan was possible to prepare more elastic and viscous gels. The same occurs in the presence of gelatin or EDC/NHSO. The effect of the use of adipic acid to replace the acetic acid was also shown on rheological measurements, because the gels with 2% chitosan or chitosan/gelatin without EDC/NHS were more elastic and more viscous when the adipic acid has been used. The FTIR spectra showed the presence of interactions between chitosan and gelatin and the formation of amide II Bonds after crosslinking with EDC/NHS. In the preparation of the sponges it was observed that the gels of chitosan with adipic acid generated unstable sponges crumbled during neutralization, but this instability does not occur with the blend. Sponges prepared with the blend were studied after neutralization and SEM showed that the use of EDC/NHS altered the morphology leading to the formation of interconnected pores. The use of acetic acid increases the absorption in PBS for sponges without EDC/NHS, while for sponges with EDC/NHS the absorption is greater when adipic acid was used. All sponges were non-cytotoxic making them promising materials to be studied for applications in the medical field, such as dressing materials, implants, controlled drug release.

Osteosarcoma is the most common type of primary malignant bone tumors, affecting mostly children, adolescents and young adults. The standard treatment used in osteosarcomas, is done through the application of a neoadjuvant chemotherapeutic agent followed by surgical resection. Due to the low sensitivity of osteosarcoma to ionizing radiation, this treatment is not used very often and can be recommended only for post-surgical treatment. Considering the difficulties with these treatments, there is an emerging need to find new therapies for this tumor type. The nanostructured systems acting as radioisotopes carriers have promising potential in the treatment of osteosarcoma, allowing more selective employment of radiation on tumor cells and enhancing the radiosensitivity of tumors because they can maintain a higher proximity between the radioisotope and tumor cells. In the present work, it was prepared a hybrid system consisting of mesoporous hydroxyapatite nanoparticles functionalized with collagen and poly (alcohol vinyl), the incorporation of the elements yttrium and gadolinium was promoted and the anti-tumor activity of these systems on the lineage of T89, human cells of glioblastoma, was evaluated. Hydroxyapatite samples were synthesized by five different routes and characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), gas adsorption and transmission electron microscopy (TEM), and the results of these analyzes indicated the formation of carbonated hydroxyapatite mesoporous nanoparticles in single phase by three routes. The sample synthesized by Route 3c, due to the largest surface area and pore volume, was chosen to be submitted to the functionalization process with PVA and collagen. The functionalized samples were characterized by the techniques of XRD, FTIR, gas adsorption , CHN elemental analysis , scanning electron microscopy (SEM) and photon correlation spectroscopy, and these analyzes indicated that the functionalization process was successful. The potential for incorporation and release kinetics of yttrium and gadolinium to functionalized samples were studied with stable isotope of this element by the technique of atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-AES) revealing a potential merger of 44% and 100% for yttrium and gadolinium respectively and low isotope release kinetics for both systems, qualifying the material for neutron activation analysis and for in vitro cytotoxicity. Biological tests indicated qualitatively that the materials have a potential for the proposal of this work. / O osteossarcoma é o tipo mais comum entre os tumores ósseos malignos primários, atingindo principalmente crianças, adolescentes e adultos jovens. O tratamento padrão empregado em osteossarcomas, é feito através da aplicação de um agente neoadjuvante quimioterápico seguido de ressecção cirúrgica. Devido à baixa sensibilidade dos osteossarcomas à radiação ionizante, este tipo de tratamento não é utilizado com muita frequência, podendo ser recomendado apenas para o tratamento pós-cirúrgico. Considerando esta dificuldade e as limitações impostas, existe uma necessidade emergente para encontrar novas alternativas terapêuticas para esse tipo de tumor. Os sistemas nanoestruturados carreadores de radioisótopos apresentam um potencial promissor para o tratamento dos osteossarcomas, permitindo o emprego mais seletivo das radiações em células tumorais e podendo aumentar a radiossensibilidade desses tumores devido à proximidade que podem manter entre os radioisótopos e as células tumorais. No presente trabalho, foi preparado um sistema híbrido constituído por nanopartículas mesoporosas de hidroxiapatita funcionalizadas com colágeno e álcool polinivílico contendo os radioisótopos ítrio-90 e gadolinio-159 para avaliar a atividade anti-tumoral desse sistema sobre a linhagem de células T98 de fibroblasto humano. As amostras de hidroxiapatita foram sintetizadas por cinco rotas distintas e caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), adsorção de gases e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados dessas análises indicaram a formação de nanopartículas de hidroxiapatita carbonatada de fase única e mesoporosas em quatro das cinco rotas. A amostra sintetizada pela rota 3c, por ter apresentado a maior área superficial e volume de poros, foi escolhida para ser submetida ao processo de funcionalização com PVA e colágeno. As amostras funcionalizadas foram caracterizadas pelas técnicas de DRX, FTIR, adsorção de gases, análise elementar CHN, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de correlação de fótons, que indicaram que o processo de funcionalização foi bem sucedido. O potencial de incorporação e a cinética de liberação de ítrio e gadolínio em relação à amostra funcionalizada foram estudados com os isótopos estáveis desses elementos pela técnica de espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) que revelou um potencial de incorporação de 44% e 100% para o ítrio e gadolínio, respectivamente, e baixa cinética de liberação dos isótopos para os dois sistemas, credenciando o material para a ativação neutrônica e para os estudos citotoxidade in vitro. Os testes biológicos indicaram qualitativamente que os materiais possuem um potencial para a proposta desse trabalho.

Materiais sintéticos a base de fosfato de cálcio, como hidroxiapatita e o beta-TCP, constituem um dos principais substitutos ósseos pela sua biocompatibilidade. Para enxertos ósseos, substituintes porosos sintéticos, compartilham vantagens em relação aos auto e aloenxertos, incluindo fácil esterilização e armazenamento além de sua ilimitada disponibilidade. A obtenção de materiais porosos com amido é uma técnica de consolidação direta fundamentada nas suas propriedades de formação de gel em água, tornando possível seu uso como conformador e elemento formador de poros. Devido a aplicabilidade do material beta-TCP na regeneração óssea, em defeitos ósseos ou cavidades ósseas, objetivou-se através deste trabalho, obter e caracterizar, corpos cerâmicos porosos a base de beta-TCP, empregando-se a técnica de conformação por consolidação com amidos. Para a obtenção de corpos cerâmicos utilizou-se concentração de sólidos de 40 e 50% em volume e concentrações de 10, 20, 30 e 40% de teor de amido de milho e as mesmas concentrações de amido de batata. Após o vertimento das barbotinas nos moldes, os mesmos foram levados a temperaturas de gelatinização, temperatura de secagem e queimados. Para a determinação da porosidade aparente dos corpos empregou-se o principio de Arquimedes. Os resultados obtidos mostraram um aumento no valor da porosidade com o acréscimo de teor de amido de milho e amido de batata, resultado esperado uma vez que um aumento no teor de amido ocasiona um aumento no material orgânico no corpo cerâmico. A análise por microscopia mostrou o aumento dos poros com o aumento no teor de amido além de se observar a ocorrência de poros interconectados, comprovado pelo ensaio de líquido penetrante, o que é um fato relevante para se aplicar os materiais em enxertos ósseos. Com os resultados obtidos chegou-se a conclusão de que a técnica de conformação com amido apresentou-se eficiente em produzir blocos de beta-TCP, além de ser uma técnica de baixo custo e muito simples. / Los materiales sintéticos a base de fosfato de calcio, tales como hidroxiapatita y beta-TCP, son una de las principales sustitutos óseos para su biocompatibilidad. Para los injertos óseos, sustitutos sintéticos porosos, compartir ventajas sobre auto y aloinjertos, incluyendo fácil esterilización y almacenamiento, y su disponibilidad ilimitada. La obtención de almidón poroso es una técnica de consolidación directa sobre la base de sus propiedades de gelificación en agua, por lo que es posible confórmero y su uso como un elemento de formación de poros. Debido a la aplicabilidad del material de regeneración ósea beta-TCP en defectos óseos o huecos óseos destinadas a trabajar a través de este, obtener y caracterizar porosa a base de cerámica beta-TCP, utilizando la técnica de conformación por consolidación con almidones. Para obtener cuerpos cerámicos utilizados hasta la concentración de sólidos de 40 a 50% en volumen y las concentraciones de 10, 20, 30 y 40% de almidón de maíz y las mismas concentraciones de almidón de patata. Tras el derrame de los resbalones en los moldes, que fueron llevados a temperaturas de gelatinización, la temperatura de secado y quemado. Para determinar la porosidad de los cuerpos que utilizamos el principio de Arquímedes. Los resultados mostraron un aumento en la cantidad de porosidad con la adición de almidón de maíz y almidón de patata, el resultado esperado ya que un aumento en el contenido de almidón provoca un aumento en el material orgánico en el cuerpo de cerámica. Análisis de microscopía mostró el aumento de los poros con el aumento de contenido de almidón, además de la observación de la aparición de poros interconectados, evidenciado por las pruebas de líquidos penetrantes, que es un hecho de material a aplicar los materiales en injertos de hueso. Con los resultados llegamos a la conclusión de que la técnica de formación con el almidón tuvo que ser eficiente en la producción de bloques de beta-TCP, además de ser una técnica de bajo coste y muy simple.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo com o poliéster biodegradável P[3HB] (poli[R-3-hidroxibutirato]) e seu copolímero P[3HB-co-3HV] (poli[R-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato]). Esses materiais são conhecidos por seu grande potencial de biodegradabilidade, porém sua utilização pela indústria ainda é limitada em função de seu baixo desempenho mecânico. Visando a tenacificação desses materiais, optou-se por misturá-los com os elastômeros EPDM (terpolímero de etileno-propileno-dieno) e PVB (Poli(vinil butiral)). Foram estudados quatro grupos de blendas: P[3HB]/EPDM e P[3HB-co- 3HV]/EPDM processados em misturadores internos e posteriormente prensadas em filmes; P[3HB]/EPDM e P[3HB]/PVB extrudados e posteriormente injetados. As blendas foram obtidas nas concentrações de 10, 20 e 30% em peso de elastômeros. Inicialmente, estudou-se efeito da incorporação de elastômeros na cristalinidade, estrutura cristalina, propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas das matrizes, e o efeito do tipo de processamento utilizado. Observou-se que a adição dos elastômeros às matrizes semicristalinas aumentou a nucleação de esferulitos, resultando em um aumento da cristalinidade das mesmas. O PVB apresentou um efeito plastificante na estrutura do PHB. Os filmes apresentaram uma degradação térmica maior que as amostras injetadas, resultando em uma cristalização mais lenta e um grau de cristalinidade maior. Em um outro estudo, avaliou-se a morfologia, tensão interfacial, comportamento reológico, propriedades mecânicas e a biodegradabilidade das amostras estudadas. Foi observada uma morfologia de dispersão de gotas para todas as misturas, exceto para a mistura P[3HB]/EPDM obtida por injeção que apresentou um certo grau de co-continuidade. No caso das misturas injetadas foi visto que o fator que parece influenciar mais fortemente em sua morfologia final são as razões de viscosidade observadas entre a matriz e a fase dispersa das mesmas. A adição de elastômeros aumentou a resistência ao impacto do P[3HB], principalmente no caso da mistura P[3HB]/EPDM, o que pode estar relacionado à morfologia co-contínua observada nesta blenda. A incorporação dos elastômeros resultou em uma redução do módulo de elasticidade e da resistência à tração do P[3HB], e aumento do alongamento, principalmente no caso da mistura com PVB. Foi visto que a biodegradação do P[3HB] e P[3HB-co-3HV] aumentou com a adição de elastômeros, devido à morfologia de dispersão e a diminuição do tamanho dos esferulitos que aumentam a área interfacial para a ação das enzimas, facilitando a biodegradação. / In this work a study with the biodegradable polyester P[3HB] (poly[R-3- hydroxybutyrate]) and its copolymer P[3HB-co-3HV] (poly[R-3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate]) was conducted. These materials are known for their high biodegradability but their use is still limited because of their poor mechanical properties. In order to improve these properties it was chosen to blend these biodegradable polymers with EPDM (Ethylene propylene diene monomer) and PVB (Polyvinyl butyral). Four groups of blends were obtained: P[3HB]/EPDM and P[3HB-co-3HV]/EPDM blends were prepared using an internal mixer and then compressed molded; P[3HB]/PVB and P[3HB]/EPDM blends were prepared using an extruder and further injected. The blend concentrations ranged from 10 to 30 wt. % of the rubbery phase. Initially, the effect of rubber type on the crystallinity, the crystalline structure, thermal and dynamic-mechanical properties of the matrices and the effect of processing method to obtain the blends were investigated. The addition of elastomers on P[3HB] (and P[3HB-co- 3HV]) increases the nucleation, resulting in an increase of matrix crystallinity. PVB showed a plasticizing effect on the P[3HB] structure. Film samples showed a higher thermal degradation than injected ones, resulting in a slower crystallization and higher crystallinity. The morphology, interfacial tension, rheological behavior, mechanical properties (tensile and impact) and biodegradability of samples were also studied. A droplet dispersion morphology type was obtained for all the blends except for P[3HB]/EPDM injected samples which presented some extent of degree of continuity. The experimental results indicated that the final morphology observed for the blends was controlled by the viscosity ratio between the matrix and dispersed phase. Elastomer addition increased P[3HB] impact strength mainly for P[3HB]/EPDM blends, probably due to its co-continuous morphology. Moreover, elastomer incorporation resulted in a decrease of P[3HB] elastic moduli and tensile strength and increase of elongation of break, mainly for P[3HB]/PVB blends. It was observed that P[3HB] and P[3HB-co-3HV] biodegradation increased with elastomer addition due to the droplet dispersion morphology and decrease of spherulites size witch causes an increase of interfacial area for enzymes, facilitating biodegradation.

As propriedades físicas, químicas e mecânicas de superfícies de titânio e suas ligas têm sido estudadas buscando uma melhor osseointegração para aplicação em implantes biomédicos. Tais propriedades do material a ser utilizado em implantes têm apresentado influência direta na qualidade da interface osso-implante e uma relação direta com a rugosidade em escala nanométrica e micrométrica, porosidade e molhabilidade (energia de superfície) da superfície. Nesse contexto, estudos relacionados com o processo de eletropolimento de superfícies metálicas de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos visando controlar a morfologia da superfície através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. Dessa forma o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais no processo de eletropolimento de Ti-cp, visando à obtenção de superfícies nanoestruturadas com controle morfológico. Foi avaliado o efeito de filmes de DLC (Diamond Like Carbon) eletrodepositados a partir de uma solução orgânica de Dimetilformamida sobre a superfície eletropolida. A etapa de caracterização morfológica das superfícies eletropolidas e eletropolidas revestidas com DLC se deram por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria de contato. Além disso, as superfícies obtidas foram caracterizadas quanto à molhabilidade (ensaio da gota séssil), comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e curvas de polarização potenciostáticas) e resistência ao desgaste (ensaio tribológico do tipo ball-on-plate). Os filmes de DLC também foram caracterizados por espectroscopia Raman. Os resultados obtidos evidenciaram o efeito dos parâmetros operacionais sobre o controle da morfologia das superfícies de Ti-cp eletropolidas. A obtenção dos filmes DLC foi favorecida em superfícies eletropolidas com a presença de óxidos de titânio. As amostras eletropolidas e revestidas com DLC apresentaram valor do potencial de circuito aberto menos ativo comparativamente ao titânio sem revestimento. Contudo, apenas a presença do óxido formado durante o processo de eletropolimento também contribui para o aumento da resistência à corrosão. Ensaios de desgaste mostraram que a superfície eletropolida sofreu um processo de deformação, enquanto que a amostra eletropolida com revestimento de DLC apresentou melhor resistência ao desgaste. / The physical, chemical and mechanical properties of surface titanium and its alloys have been studied, searching better osseointegration for use in biomedical implants. Such properties of the material used as implants has shown direct influence on the quality of the bone-implant interface and a direct relationship with the roughness in nanometric and micrometric scale, porosity and wettability (surface energy) of the surface. In this context, studies associated to the electropolishing process of metal surfaces of titanium and its alloys have been developed to control the morphology of the surface by choice of the adequate experimental parameters to obtain surfaces with different textures. Therefore the present work aims evaluating the influence of operating parameters in the process of Ti-cp, electropolishing to obtain nanostructured surfaces with controlled morphology. The effect of DLC (Diamond Like Carbon) films electrodeposited was evaluated from an organic solution of Dimethylformamide (DMF) on the electropolished surface. The morphological characterization of electropolished surfaces and electropolished coated with DLC surfaces was made by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and contact profilometry. Moreover, the surfaces obtained were characterized as wettability test (sessile drop test), electrochemical behaviour (monitoring the open circuit potential and potentiodynamic polarization curves) and wear (tribological test of type ball-on-plate). The DLC films were also characterized by Raman spectroscopy. The results showed the effect of operating parameters about control of morphology of the electropolished titanium surfaces. The obtaining of DLC films was favored in electropolished surfaces. The samples electropolished and coated with DLC showed open circuit potential less active compared to titanium without coating, at the same time, the presence of the oxide formed during the electropolishing process also contributes to the corrosion resistance increase. Wear tests shown that the electropolished sample with a DLC coating showed better wear resistance.

A quitosana é um biopolímero estudado em diversas áreas, tais como, ambiental, alimentícia, farmacêutica, biomédica e biotecnológica. Ela pode ser obtida de diferentes formas polimórficas de quitina, dentre as quais a forma β tem se mostrado vantajosa, pois favorece modificações químicas mais homogêneas e leva a um produto final menos alergênico. A quitosana pode ser combinada com outros compostos a fim de interagir e/ou reagir com eles e modificar suas propriedades. O objetivo deste trabalho foi estudar como uso de ácido adípico, em substituição ao acético, afeta as propriedades de géis e esponjas de quitosana e de quitosana/gelatina, que foram posteriormente reticuladas com os agentes reticulantes EDC/NHS. As técnicas utilizadas para os estudos foram: reologia, FTIR, MEV, absorção em PBS e ensaios de citotoxicidade. Por reologia, observou-se que o aumento na concentração dos géis de quitosana tornou os géis mais elásticos e viscosos. O mesmo ocorreu na presença de gelatina ou EDC/NHS. O efeito do uso de ácido adípico em substituição ao acético também foi mostrado nos ensaios reológicos, pois os géis com 2% de quitosana e com quitosana/gelatina sem EDC/NHS se mostraram mais elásticos e mais viscosos quando o ácido adípico foi usado. Os espectros FTIR mostraram a presença de interações entre a quitosana e a gelatina e a formação de ligações amidas II após reticulação com EDC/NHS. Na preparação das esponjas observou-se que os géis de quitosana em ácido adípico geravam esponjas instáveis que se desfizeram durante a neutralização, mas essa instabilidade não ocorreu com a blenda. As esponjas preparadas com a blenda foram estudadas após neutralização e o MEV mostrou que o uso de EDC/NHS alterou a morfologia levando a formação de poros interconectados. Nos ensaios de absorção em tampão de PBS foi observado que o uso de ácido acético aumenta a absorção para as esponjas sem EDC/NHS, enquanto para as esponjas com EDC/NHS a absorção é maior quando se usa ácido adípico. Todas as esponjas foram não citotóxicas o que torna esses materiais promissores para serem estudados em aplicações na área médica, tais como material de curativo, implantes, liberação controlada de fármacos. / Chitosan is a natural polymer studied in various fields such as environmental, food, pharmaceutical, biomedical and biotechnology. It can be obtained from different polymorphic forms of chitin, of which the form β has proven advantageous because it promotes more homogeneous and chemical modifications leads to a final product less allergenic. Chitosan can be combined with other compounds and thus further improve its properties. The aim of this study was to analyze how the use of adipic acid, replacing acetic acid affects the properties of gels and sponges of chitosan and chitosan/gelatin, which were subsequently crosslinked with EDC/NHS. The techniques used for these studies were: rheology, FTIR, SEM, absorption in PBS and cytotoxicity assays. In rheology, it was observed that increasing the concentration of chitosan was possible to prepare more elastic and viscous gels. The same occurs in the presence of gelatin or EDC/NHSO. The effect of the use of adipic acid to replace the acetic acid was also shown on rheological measurements, because the gels with 2% chitosan or chitosan/gelatin without EDC/NHS were more elastic and more viscous when the adipic acid has been used. The FTIR spectra showed the presence of interactions between chitosan and gelatin and the formation of amide II Bonds after crosslinking with EDC/NHS. In the preparation of the sponges it was observed that the gels of chitosan with adipic acid generated unstable sponges crumbled during neutralization, but this instability does not occur with the blend. Sponges prepared with the blend were studied after neutralization and SEM showed that the use of EDC/NHS altered the morphology leading to the formation of interconnected pores. The use of acetic acid increases the absorption in PBS for sponges without EDC/NHS, while for sponges with EDC/NHS the absorption is greater when adipic acid was used. All sponges were non-cytotoxic making them promising materials to be studied for applications in the medical field, such as dressing materials, implants, controlled drug release.