Orientador: José Angelo Camilli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:42:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Domingues_JulianaAlmeida_M.pdf: 6712230 bytes, checksum: abfef192b69eeb8cc178a08e435692fd (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Cimentos de fosfato de cálcio (CFC) a base de ?-TCP, que originam como processo final de cura uma hidroxiapatita deficiente em cálcio (CDHA) são muito utilizados como biomateriais para osso, por possuírem similaridade estrutural e química à porção inorgânica do tecido ósseo. Porém o uso dos CFC se restringe a pequenos defeitos bucomaxilofaciais e recobrimento de próteses metálicas, em função do déficit considerável de suas propriedades mecânicas. Visando melhorar as propriedades mecânicas dos CFCs estudos têm sido direcionados à aplicação de fibras de vários materiais, como as fibras de carbono, as fibras de vidro, as de carboneto, entre outras. No entanto, muitas dessas fibras introduzidas se mostraram tóxicas às células, impedindo sua aplicação clínica. Recentemente, os "whiskers" (fibras curtas de monocristal) de biocerâmicas vêm sendo estudados como outro tipo de reforço, cujos resultados têm se mostrado promissores por melhorarem as propriedades mecânicas e biológicas dos materiais. Nesse trabalho, a resposta biológica das CDHA pura e contendo 5 e 10% de "whiskers" de wollastonita, foram estudadas através de um sistema de cultivo celular com células osteoblásticas, o qual tem sido muito utilizado para elucidar a resposta celular em biomateriais. Porém cultivar células em CDHAs não é uma tarefa fácil, pois o processo de hidrólise sofrido por esses materiais promove a liberação de íons para o meio de cultura, o que acarreta na mudança de pH e concentração iônica do meio. Essas mudanças promoveram a morte das células após 48h de cultivo. Foi possível manter as células viáveis ao longo do tempo realizando a lavagem dos discos de CDHA com DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) antes da semeadura e também com a troca diária do meio de cultura. Nossos resultados demonstraram que as CDHA contendo "whiskers" foram capazes de estimular a proliferação celular quando comparadas com a placa de poliestireno e a CDHA pura. No ensaio de MEV foi possível observar uma densa camada celular na superfície da CDHA contendo 10% de "whiskers". A atividade da fosfatase alcalina (FAC) foi significativamente maior nas CDHAs contendo "whiskers", sendo proporcional a concentração de "whiskers" wollastonita nas amostras, o ensaio de mineralização corroborou com o ensaio de FAC, no qual a CDHA contendo 10% de "whiskers" apresentou maior produção de matriz mineralizada. Tendo-se em vista os presentes resultados pode-se dizer que as CDHA contendo "whiskers" de wollastonita são biomateriais promissores para engenharia tecidual óssea, pois foram capazes de estimular a proliferação e diferenciação celular, além da resistência mecânica melhorada pela adição dos "whiskers" / Abstract: Calcium phosphate cements (CFCs) are widely used as biomaterials for bone because they have chemical and structural similarity to the inorganic portion of bone tissue. But the use of CFCs is restricted to maxillofacial small defects and coating metallic prostheses, due to the considerable deficit of its mechanical properties. In order to improve the mechanical properties of CFCs studies have focused on the application of fibers of many materials such as carbon fibers, glass fibers, carbide fibers among others. However, many of these fibers are shown toxic to the cells, preventing their clinical application. Recently, the "whiskers" (short crystal fibers) of bioceramics have been studied as another type of reinforcement and the results have shown promise for improving the mechanical and biological properties of materials. In this work the biological response of hydroxyapatites deficient in calcium (CDHA) pure and containing 5 and 10% "whiskers" of wollastonite, were studied using a cell culture system with osteoblastic cells, which has long been used to elucidate the cell behavior in biomaterials. However cultivating cells in CDHAs is not an easy task because the hydrolysis process undergone by such materials promotes the release of ions to the culture medium, which results in the change of pH and ionic concentration of the medium. These changes promoted cell death after 48 h of cultivation. Cell viability was maintained for 14 days by a simple washing of CDHA discs with DMEM before cell culture and also with daily changes of culture medium. Our results demonstrate that CDHA containing "whiskers" were able to stimulate cell proliferation when compared to the polystyrene plate and CDHA pure. In the assay by SEM was possible to see a dense cell layer on the surface of the CDHA containing 10% "whisker." The alkaline phosphatase activity (ALP) was significantly higher in CDHAs containing "whiskers" being proportional to the concentration of "whiskers" wollastonite samples. The mineralization assay corroborated with ALP assay in which the CDHA containing 10% " whisker "showed higher production of mineralized matrix. In summary the CDHAs containing "whiskers" of wollastonite are excellent biomaterials for bone tissue engineering, because they were able to stimulate cell proliferation and differentiation, as well as mechanical strength improved by the addition of "whiskers" / Mestrado / Biologia Celular / Mestra em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonoli_MarinaSalvarani_M.pdf: 3011951 bytes, checksum: 73a9db2c8aa32c04ef054c79e2916ed7 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O aumento da qualidade e consequentemente da expectativa de vida do ser humano, associado ao aumento da obesidade e do sedentarismo, têm despertado o interesse de pesquisadores para o desenvolvimento de novos materiais para ortopedia. Materiais promissores neste campo são os fosfatos de cálcio devido à sua composição química semelhante à fase mineral de ossos e dentes. O tecido ósseo, além de possuir uma fase inorgânica possui também uma fase orgânica que representa em torno de 30% em peso do tecido e aparentemente regula a deposição da fase inorgânica. Para serem aplicados como possíveis substitutos do tecido ósseo, os fosfatos de cálcio podem ser usados na forma de cimentos. Cimentos de fosfatos de cálcio são mistura do fosfato de cálcio em pó com uma fase líquida formando uma pasta que endurece ao longo do tempo. No intuito de imitar a natureza, este trabalho propõe a incorporação de uma fase orgânica, neste caso a quitosana, com a fase inorgânica, neste caso o ?- tricálcio fosfato para estudar as propriedades do cimento resultante. A quitosana é um produto obtido diretamente da desacetilação da quitina, que por sua vez é um polissacarídeo encontrado no exoesqueleto de insetos e crustáceos. Por ser um material de abundância na natureza e por possuir um grande potencial para ser usada como biomaterial, foi escolhida como objeto de estudo deste trabalho. Frente ao exposto, a proposta deste trabalho é incorporar ao cimento de fosfato de cálcio uma matriz orgânica que no caso é a quitosana, verificar a sua viabilidade, entender seu papel no processo de cura (endurecimento) do cimento proposto, além de realizar estudos in vitro da alteração das propriedades mecânicas dos mesmos em FCS (fluido corpóreo simulado), ou em inglês SBF (simulated body fluid). Para estudo do processo de cura do cimento, foram propostos dois métodos: no primeiro deles, as fases formadas foram analisadas em tempo real através da técnica de difração de raios-X. O segundo tem como princípio a "parada" da reação de cura do cimento em diferentes momentos e posterior análise das fases formadas. Para o primeiro método proposto conclui-se que a reação de cura deste cimento é tão rápida que não foi possível observar diferenças significativas entre os difratogramas obtidos nos tempos estudados. Já o segundo método não se mostrou viável para a análise deste tipo de cimento, pois trata-se de um método desenvolvido para cimentos que ?-tricálcio fosfato, que curam através de uma reação a base de água. No caso de cimentos de ?- tricálcio fosfato, a cura se dá através de acido fosfórico, a tentativa de parar a reação de cura apenas contribuiu para a formação de monetita. Foi possível o desenvolvimento do cimento proposto, a incorporação da quitosana na fase líquida (ácido fosfórico) mostrou-se viável. Além disso, os estudos in vitro comprovaram a bioatividade deste novo cimento, uma vez que foi possível através de microscopia eletrônica de varredura, verificar a formação da capa (camada fina) de apatita / Abstract: Currently, problems that bring some kind of injury in the bone tissue, such as osteoporosis, traumatic accidents, obesity, cancer, have arisen the interest of researchers in developing new biomaterials for orthopedics. Calcium phosphates are promising materials in this field due to their chemical composition similar to the mineral phase of teeth and bones. Bone tissue is composed of two phases, inorganic and organic, the latter represents approximately 30% by weight of the tissue, consists primarily of a polymeric matrix composed of collagen fibers associated with a liquid, known as basic substance, which apparently regulates the deposition of the inorganic phase. To be applied as potential bone substitutes calcium phosphates are used as cement. Calcium phosphate cements are a mixture of calcium phosphate powder with a liquid phase, forming a paste that hardens over time. In order to mimic nature, this paper proposes to incorporate an organic phase, in this case chitosan with inorganic phase, in this case ?-tricalcium phosphate to study the properties of the resulting cement. Chitosan is a product obtained directly from the deacetylation of chitin, which is a polysaccharide found in the exoskeleton of insects and crustaceans. Chitosan is found in abundance in nature, and has significant potential for use as a biomaterial. The aim of this work is to incorporate the calcium phosphate cement an organic matrix, chitosan in this case, to verify its feasibility, to understand their role in the cement curing process, and in addition, to conduct in vitro studies. In order to study the cure process of the cement, two methods were proposed: in the first, the formed phases were analyzed in real time using X-ray diffraction. The second method intends to stop the reaction of the cement at different times and analyses of the resultant phases. For the first method, it was concluded that the curing reaction of the cement is so fast that it was not possible to see significant differences among diffractograms over time. The second method was not feasible to be applied to analyze this type of cement. This is a method developed for ?-tricalcium phosphate cements, which cure occurs via a water-based reaction. In the case of ?-tricalcium phosphate cements the cure occurs through phosphoric acid, the attempt to stop the curing reaction only contributed to the formation of monetite. It was feasible to develop the proposed cement through the addition of chitosan in the liquid phase (phosphoric acid). Besides, the in vitro studies have confirmed the bioactivity of this new cement, as shown by scanning electron microscopy that indicated apatite layer formation / Mestrado / Engenharia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:22:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saito_Lia_M.pdf: 10338325 bytes, checksum: 36e37affce64dade6095d6f2d7761537 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A necessidade de substituintes ósseos está crescendo rapidamente no campo da cirurgia reconstrutiva. Os cimentos à base de fosfato de cálcio são largamente empregados no reparo do tecido ósseo devido a uma série de propriedades atrativas, como excelente bioatividade e biocompatibilidade. São muitos os estudos feitos em busca da otimização das propriedades desses materiais ou a análise do comportamento biológico desses substitutos, entretanto esses estudos analisam essas propriedades isoladamente, sem se atentar para que as duas variáveis devem ser analisadas simultaneamente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da distribuição granulométrica do pó de ?-TCP no comportamento biológico do cimento ósseo que utiliza este pó precursor através de uma análise simultânea de propriedades físico-químicas, mecânicas e morfológicas e do comportamento biológico do material. Para isso, o pó de ?-TCP foi obtido em laboratório a fim de se alcançar elevada pureza de fase. Este mesmo pó passou por diferentes protocolos de moagem a fim de se obter duas faixas de distribuição granulométrica. Finalmente, os cimentos que apresentaram potencial para aplicação como implantes de acordo com as caracterizações prévias do material passaram por avaliação das suas propriedades biológicas através de testes in-vitro e in-vivo. Ambos as amostras apresentaram pureza de fase, livres de contaminações. Além disso, obtiveram valores de resistências mecânicas semelhantes ou maiores do que consta na literatura e resultados positivos em relação à biocompatibilidade / Abstract: Bone substitutes are largely used in reconstructive medicine, especially calcium phosphate cements to repair bone tissue due to its attractive properties as excellent bioactivity and biocompatibility. There are several studies about the increase of these materials¿ properties or the analysis of biological behavior from these substitutes, however the researches only show the properties separately, instead of analyze the two variables simultaneously. The aim of this project was to analyze the influence of two different particle size distribution of ?-TCP powder on biological behavior of its bone cement through simultaneous analysis of physical-chemical, mechanical and morphological properties and biological behavior of the material. Thus, ?-TCP powder was obtained in laboratory to reach the maximum purity level. The same powder was processed by different milling protocols to obtain two distinct ranges of particle size distribution. Finally, the cements that presented high potential application as implants from its characterization methods were evaluated by in vitro and in vivo essays. Both samples presented phase purity without contamination, mechanical resistance similar or superior than described on literature and positive results in biocompatibility tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientador: Rondinelli Donizetti Herculano / Coorientador: Eduardo Maffud Cilli / Coorientador: Ricardo José de Mendonça / Banca: Ana Maria Minarelli Gaspar / Banca: Ana Marisa Fusca Almeida / Banca: Antonio Carlos Shimano / Banca: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Resumo: Com o aumento dos acidentes automotivos e da expectativa de vida e, consequentemente, o da população de idosos, as fraturas ósseas e a osteoporose estão mais recorrentes, incentivando assim, a busca por novos biomateriais para reparação óssea. Em vista desta problemática, o objetivo desse trabalho consistiu em estudar a influência de diferentes fases de fosfato de cálcio na liberação sustentada utilizando a membrana de latex natural (LN) como carreador para estimular a reparação óssea. Conforme os resultados de MEV/FEG, o sol-gel tratado à 400°C (CPP), 600°C (HA) e 1200°C (α-TCP), apresentaram partículas de 170-650nm, 110-620nm e 10-79nm, respectivamente. A análise de MEV/FEG da superfície das membranas apresentou partículas de CPP inclusas na superfície e no interior das membranas. No entanto, as membranas incorporadas com HA e a α-TCP apresentaram uma inclusão mais superficial. As análises DRX e FT-IR confirmaram a identidade das fases presentes nas membranas. A membrana de LN pura apresentou um valor de rugosidade 71 vezes menor que a amostra de maior rugosidade (LN+ HA). No ensaio de ângulo de contato, as amostras LN pura e LN + CPP apresentaram molhabilidade parcial, enquanto as membranas incorporadas com HA e α-TCP apresentaram molhabilidade completa. Nos ensaios de cinéticas das liberações, as membranas apresentaram uma liberação de 48% para CPP, 95% para HA e 71% para α-TCP durante 330 horas. O ensaio de atividade hemolítica apresentou 1,1% para LN pura, 0% para LN+CP... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The increase in car accidents and life expectancy, and consequently, elderly population, bone fractures and osteoporosis are more frequent, thus encouraging the search for new biomaterials for bone repair. In view of this problem, the objective of this work was to study the influence of different phases of calcium phosphate on sustained release using the natural latex (NL) membrane as carrier to stimulate bone regeneration. According to the FEG/SEM results, the sol-gel treated at 400°C (CPP), 600°C (HA) and 1200°C (α-TCP) had particles of 170-650nm, 110- 620nm and 10-79nm, respectively. FEG/SEM analysis of the membranes surface showed CPP particles included on the surface and inside the membranes. However, the incorporated membranes with HA and α-TCP had a more superficial inclusion. XRD and FT-IR analyzes confirmed the identity of the phases present in the membranes. The pure NL membrane presented a roughness value 71 times lower than the sample of greater roughness (NL + HA). In the contact angle test, the pure NL and NL + CPP samples showed partial wettability, while the incorporated membranes with HA and α-TCP showed complete wettability. In the release kinetics assays, the membranes showed a release of 48% for CPP, 95% for HA and 71% for α-TCP for 330 hours. The hemolytic activity assay presented 1.1% for pure NL, 0% for NL + CPP, 2.2% NL + HA and 1.1% for NL + α-TCP hemolysis. The cytotoxicity assay (MTT) in osteoblasts was inconclusive due enzymes contained in the late... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A complexidade de desenvolver novas tecnologias para aplicações em reconstituição óssea se deve à necessidade de combinar várias propriedades químicas e físicas para que o material proporcione o desempenho almejado. Particularmente, em aplicações que visam osteogênese, os enxertos sintéticos devem ser bioativos, possuir porosidade com volume, geometria e interconectividade de poros controlados, além de ter boas propriedades mecânicas, dentro de limites relativamente rígidos. Por essa razão, o recobrimento de materiais bioinertes com cerâmicas bioativas se tornou o foco da presente pesquisa. O objetivo desse estudo foi desenvolver um novo método de produção de enxertos cerâmicos com macroporosidade funcionalizada, onde a formação e o revestimento dos poros são realizados em uma única etapa. Foi realizado o estudo de recobrimento com vidro bioativo e fosfato de cálcio. Para isso, agentes porogênicos na forma de grânulos (de 600 &#956m a 2 mm de diâmetro) foram sintetizados pelo método da gelificação de uma solução aquosa de alginato de sódio gotejada em solução de nitrato de cálcio (0,5 M), com incorporação de outros elementos para a formação de biovidro ou fosfato de cálcio. Esses grânulos foram conglomerados a um vidro ou alumina em pó, formando um compósito, que foi tratado termicamente para sinterização e formação de poros. No caso da matriz vítrea, a sinterização ocorreu com cristalização simultânea e concorrente. As cerâmicas resultantes foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, sendo possível observar a formação de macroporos aproximadamente esféricos (de 600 &#956m a 2 mm de diâmetro) revestidos internamente por uma camada de material com possível composição bioativa. / A tough requirement in the manufacture of implants for medicine is to conciliate appropriate mechanical properties and the porosity necessary for bone ingrowth. It is further important to control the fraction, morphology, size, surface to volume ratio and interconnectivity of pores. The difficulty in matching these characteristics is a deterrent for practical applications. High strength materials coated with a bioactive layer can overcome this problem. Therefore, the aim of the present study was to develop a new method for production of implants with functionalized macro porosity on ceramic. The production of a porous glass-ceramic and the internal coating of the pores with a bioactive material were performed in situ. The bioactive glass coating and calcium phosphate coating were studied. In order to achieve this goal, a porogenic agent in the form of beads (from 600 &#956m to 2 mm diameter) were prepared by the gelation of a water solution of sodium alginate into calcium nitrate solution (0.5 M), and incorporation of other components to yield the Bioglass composition or a calcium phosphate. The beads were further mixed with glass or ceramic powder and the assembly was heat treated for sintering. In the case of glass, the sintering occurred with concurrent crystallization. The obtained ceramics were characterized by optical and scanning electronic microscopy, which indicated that the porogenic beads acted successfully as a sacrificial template to produce functionalized macro pores.

Um dos objetivos da pesquisa em Biomateriais é o desenvolvimento de dispositivos que auxiliem a regeneração óssea. Duas cerâmicas sintéticas têm sido largamente utilizadas: a hidroxiapatita (HAp) e o beta fosfato tricálcico (b- TCP). Em muitas situações é desejável que a velocidade de absorção desses materiais pelo organismo seja compatível com a velocidade de crescimento ósseo, e nesses casos, o emprego da mistura dessas duas fases mostra-se vantajoso. A absorção e o crescimento ósseo são processos fisiológicos complexos, afetados, entre outras coisas, pela resposta inflamatória da região cirúrgica. Assim, uma resposta inflamatória exacerbada é potencialmente danosa, já que pode induzir a um aumento no estresse oxidativo devido à produção de radicais livres. O ataque dos radicais livres causa, entre outros efeitos danosos, a degeneração da membrana celular, que pode acarretar necrose e/ou apoptose das células da região cirúrgica. Neste trabalho, duas cerâmicas foram implantadas em fêmures de ratos: b-TCP ou a mistura bifásica 60:40% em massa de HAp:b-TCP. O crescimento ósseo foi avaliado por microscopia ótica e de fluorescência, utilizando marcadores ósseos fluorescentes. Além disso, avaliou-se o efeito da presença de um complexo vitamínico, moderador do processo inflamatório. Concluiu-se que o b-TCP puro foi mais absorvido quando comparado a mistura b-TCP-HAp, e encontram-se indícios de que a presença do composto vitamínico mediou de forma favorável a neoformação óssea. / One of the goals of the Biomaterials research is the development of devices that help bone regenaration. Two synthetic ceramics has been widely used with that purpose: Hidroxyapatite (HAp) and Beta tricalcium phosphate (b-TCP). In many situations it is desirable that the resorption rate of these materials by the body matches the bone growth rate. In these cases, the use of a mixture between the two phases is beneficial. The material resorption and bone growth are complexes phisiological processes, influenced amongst other things by the inflammatory response of the surgical site. That being said, an exacerbated inflammatory response is potentially hazardous, since it may induce an increase of the oxidative stress due to the free radicals production. The free radicals attack causes, amongst other hazardous effects, the cell membrane degenaration which in turn may lead to cell necrosis and/or apoptosis within the surgical site. In this work, two ceramics were implanted in rats femora: b-TCP or the biphasic mixture of 60:40% in mass of HAp:b-TCP. The bone growth was assessed by both optical and fluorescence microscopy, using fluorescent bone markers. Moreover, it was also evaluated the effect of the presence of a vitamin complex, mediator of the inflammatory response. It was concluded that the pure b-TCP was more readily absorbed when compared with the mixture b-TCP-HAp, and there it was signs that the presence of the vitamin complex may have helped in a favorable way the bone neoformation.

O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas e a liberação de íons de compósitos experimentais contendo DCPD após diferentes períodos de imersão. Nanopartículas de DCPD (10 vol%) foram incorporadas em misturas equimolares de BisGMA e TEGDMA ou BisEMA e TEGDMA. Foram adicionadas também 50% de partículas de vidro de bário (VB), 0,5% de canforoquinona e 0,5% de amina terciária. Como controle, materiais contendo apenas partículas de VB (60%) foram avaliados. O grau de conversão (GC) foi determinado através de near-FTIR (n=3). Através do teste de flexão biaxial foram obtidos resultados de resistência à flexão biaxial (RFB) e módulo de elasticidade (E). Fragmentos dos discos testados em flexão foram selecionados para o teste de microdureza Knoop (KHN). Os espécimes (n=10, 12x01mm) foram fraturados após 1, 30, 60 e 90 dias imersos em solução de NaCl (pH=7,0). Os dados de GC foram submetidos ANOVA de dois fatores (\"monômero\" e \"presença de DCPD\"). Dados de KHN foram analisados através de ANOVA de três fatores (\"monômero\", \"presença de DCPD\" e \"tempo de imersão\"). Comparações múltiplas foram feitas utilizando-se o teste de Tukey. Dados de RFB, E e liberação de íons foram analisados através do teste de Kruskal-Wallis e as comparações múltiplas foram feitas pelo teste de Dunn (alfa=5% em todos os casos). Independentemente da presença de DCPD, materiais contendo BisGMA apresentaram GC estatisticamente maior do que materiais com BisEMA. A substituição de VB por DCDP provocou redução nos valores iniciais de RFB para BisGMA e BisEMA e em E apenas para BisGMA. Materiais com BisGMA apresentaram valores maiores de E e KHN iniciais. Em geral, compósitos com BisGMA apresentaram maiores reduções nas propriedades mecânicas ao final de 90 dias; assim, compósitos contendo BisEMA apresentaram valores finais mais altos de KHN (independente da presença de DCPD) e RFB (apenas para materiais sem DCPD). Após 90 dias, o E e KHN dos materiais com BisGMA foram menores no compósito com DCPD. Ambos compósitos apresentaram valores crescentes de liberação de cálcio ao longo dos 90 dias, não tendo sido detectadas O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas e a liberação de íons de compósitos experimentais contendo DCPD após diferentes períodos de imersão. Nanopartículas de DCPD (10 vol%) foram incorporadas em misturas equimolares de BisGMA e TEGDMA ou BisEMA e TEGDMA. Foram adicionadas também 50% de partículas de vidro de bário (VB), 0,5% de canforoquinona e 0,5% de amina terciária. Como controle, materiais contendo apenas partículas de VB (60%) foram avaliados. O grau de conversão (GC) foi determinado através de near-FTIR (n=3). Através do teste de flexão biaxial foram obtidos resultados de resistência à flexão biaxial (RFB) e módulo de elasticidade (E). Fragmentos dos discos testados em flexão foram selecionados para o teste de microdureza Knoop (KHN). Os espécimes (n=10, 12x01mm) foram fraturados após 1, 30, 60 e 90 dias imersos em solução de NaCl (pH=7,0). Os dados de GC foram submetidos ANOVA de dois fatores (\"monômero\" e \"presença de DCPD\"). Dados de KHN foram analisados através de ANOVA de três fatores (\"monômero\", \"presença de DCPD\" e \"tempo de imersão\"). Comparações múltiplas foram feitas utilizando-se o teste de Tukey. Dados de RFB, E e liberação de íons foram analisados através do teste de Kruskal-Wallis e as comparações múltiplas foram feitas pelo teste de Dunn (alfa=5% em todos os casos). Independentemente da presença de DCPD, materiais contendo BisGMA apresentaram GC estatisticamente maior do que materiais com BisEMA. A substituição de VB por DCDP provocou redução nos valores iniciais de RFB para BisGMA e BisEMA e em E apenas para BisGMA. Materiais com BisGMA apresentaram valores maiores de E e KHN iniciais. Em geral, compósitos com BisGMA apresentaram maiores reduções nas propriedades mecânicas ao final de 90 dias; assim, compósitos contendo BisEMA apresentaram valores finais mais altos de KHN (independente da presença de DCPD) e RFB (apenas para materiais sem DCPD). Após 90 dias, o E e KHN dos materiais com BisGMA foram menores no compósito com DCPD. Ambos compósitos apresentaram valores crescentes de liberação de cálcio ao longo dos 90 dias, não tendo sido detectadas diferenças estatisticamente significantes entre monômeros-base nos períodos de 1, 30 e 90 dias. O compósito contendo BisGMA apresentou liberações de fosfato estatisticamente maiores do que o material com BisEMA para todos os períodos de imersão, exceto após um dia. Após 60 dias a liberação de fósforo foi maior para ambos materiais em comparação aos 30 e 90 dias. Apenas para compósito contendo BisGMA foi verificada uma forte correlação linear entre liberação de cálcio e E (R2=0,990). Com base no exposto, pode-se concluir que: 1) o monômero-base utilizado afetou o GC dos materiais avaliados; 2) a presença de DCPD afetou a RFB inicial dos compósitos; 3) apenas os compósitos contendo BisGMA apresentaram reduções nas propriedades mecânicas após 90 dias; 4) ambos compósitos apresentaram diferenças nas concentrações finais de fosfato, mas não nas concentrações de cálcio liberadas; 5) houve correlação apenas entre liberação de cálcio e E de compósitos contendo BisGMA ao longo do período de imersão. Desta forma, todas as hipóteses nulas testadas devem ser rejeitadas. / The aim of the study was to evaluate the mechanical properties and ion release of experimental composites containing DCPD after different immersion periods. DCPD nanoparticles (10 vol%) were incorporated into equimolar mixtures of either BisGMA and TEGDMA or BisEMA and TEGDMA. Barium glass particles (50 vol%), 0,5% camphorquinone and 0,5% of ethyl 4-dimethylaminobenzoate were also added. Materials containing only barium glass particles (60 vol%) were considered as control groups. Degree of conversion (DC) was determined by near-FTIR (n=3). Biaxial flexural strength (BFS) and elastic modulus (E) were obtained through the biaxial flexural test. Fragments of the disk-shaped specimens tested in flexure were selected to perform the Knoop microhardness test (KHN). Specimens (n=10, 12x1mm) were tested after 1, 30, 60 and 90 days of immersion in NaCl solution (pH = 7.0). DC results were submitted to two-way ANOVA (\"monomer\" and \"presence of DCPD\"). KHN data were analyzed using three-way ANOVA (\"monomer\", \"presence of DCPD\" and \"immersion period\"). Multiple comparisons were made using Tukey test. BFS, E and ion release data were analyzed by Kruskal-Wallis/Dunn test (alpha = 5% in all cases). Regardless of the presence of DCPD, materials containing BisGMA presented statistically higher DC than materials containing BisEMA. Barium glass replacement by DCDP caused a reduction of the initial BFS for BisGMA and BisEMA composites and of initial E only for BisGMA. Materials containing BisGMA presented higher values of initial E and KHN. In general, composites containing BisGMA presented higher reductions in mechanical properties after 90 days. Thus, composites containing BisEMA presented higher final values of KHN (regardless of the presence of DCPD) and BFS (only for materials without DCPD). After 90 days, E and KHN values of materials with BisGMA were lower for the composite containing DCPD. Both composites showed increasing calcium release values during the 90 days, and no statistically significant differences were detected between composites with different monomers at 1, 30 and 90 days periods. BisGMA-containing composites showed a statistically higher phosphate release than the material with BisEMA in all immersion periods, except for one day period. After 60 days the phosphate release was higher for both materials when compared to 30 and 90 days period. Only for composite containing BisGMA a strong linear correlation between calcium release and E (R2 = 0.990) was verified. Based on the above, it can be concluded that: 1) the base-monomer affected the DC of the evaluated materials; 2) the presence of DCPD affected the initial BFS of the composites; 3) only BisGMA-containing composites showed reductions in mechanical properties after 90 days; 4) both composites showed differences in the final concentrations of phosphate, but not for the calcium concentrations; 5) there was a correlation only between calcium release and E of BisGMA-containing composites throughout the immersion period. Therefore, all null hypotheses tested were rejected.

O objetivo deste trabalho foi sintetizar partículas de fosfato dicálcico dihidratado (DCPD) funcionalizadas com derivados do dimetacrilato de etileno glicol (EGDMA, DEGDMA, TEGDMA e TETDMA) com o propósito de se obter partículas com baixa aglomeração e aplica-las no desenvolvimento de compósitos resinosos bioativos com propriedades mecânicas compatíveis com suas potenciais indicações clínicas. Métodos: Na Fase 1, partículas funcionalizadas de DCPD foram sintetizadas e caracterizadas com relação à presença do monômero funcionalizante, área superficial, tamanho e morfologia. Na Fase 2, as partículas apresentando as características desejáveis de tamanho e funcionalização foram incorporadas a uma matriz resinosa e os materiais resultantes foram avaliados quanto ao grau de conversão, propriedades mecânicas, liberação de íons e microestrutura. Finalmente, na Fase 3, as partículas que apresentaram os melhores resultados na fase anterior foram testadas em formulações incluindo partículas de vidro de bário silanizados segundo os mesmos métodos empregados na Fase 2 e, adicionalmente, tenacidade à fratura e contração volumétrica pós-gel. Os dados foram avaliados através de ANOVA/Tukey ou Kruskal-Wallis/Dunn, dependendo das condições de normalidade e homocedasticidade. Resultados: para a fase 1, a composição das partículas foi confirmada pelo DRX. A retenção do monômero foi inversamente proporcional ao tamanho do grupo espaçador, sendo as partículas sintetizadas com DEGDMA as com maior índice de retenção. De modo geral, teores mais elevados de monômeros nas partículas estiveram associados a maiores valores de área superficial. A funcionalização não reduziu a aglomeração. Para a fase 2, o material com 30 vol% de DCPD funcionalizado com DEGDMA 2:1 apresentou resistência à flexão 39% maior do que o DCPD não funcionalizado. O módulo flexural dos materiais contendo DCPD funcionalizado foi 19% - 26% menor do que o material contendo DCPD não funcionalizado. A liberação de íons não foi afetada pela funcionalização, mantendo-se estável durante o período de 28 dias. Para a fase 3, materiais com partículas contendo níveis mais altos de funcionalizante apresentaram contração volumétrica maior. A resistência à flexão foi negativamente afetada pela substituição de 15 vol% de partículas de reforço por DCPD, independentemente da funcionalização. O módulo flexural apresentou valores estatisticamente semelhantes após 24 horas, para todos os compósitos experimentais. Após 60 dias, os materiais contendo DEGDMA 1:1 e TEGDMA 1:1 apresentaram valores inferiores aos demais materiais. Compósitos contendo DCPD apresentaram valores de tenacidade à fratura semelhantes ou superiores ao controle (sem DCPD). Não foram observadas diferenças nas concentrações iônicas liberadas pelos compósitos ao longo do experimento. Após 60 dias, a concentração de cálcio foi cerca de 60% da concentração liberada após 15 dias de imersão. Conclusão: Para as fases 1 e 2, o DEGDMA resultou nos mais altos níveis de funcionalização e maior resistência à flexão biaxial entre os materiais contendo DCPD. A liberação de íons não foi afetada pela funcionalização. Para a fase 3, o DEGDMA foi o único material com resistência semelhante ao controle após 60 dias, porém com maior contração. A presença de DCPD melhorou a tenacidade à fratura, independente da funcionalização e ao funcionalizar o DCPD a liberação de íons diminuiu nos primeiros 15 dias. / The aim of this study was to synthesize dicalcium phosphate dihidrate (DCPD) particles functionalized with ethylene glycol dimethacrylate derivatives (EGDMA, DEGDMA, TEGDMA e TETDMA) with the purpose of reducing the particle agglomeration and apply them in the development of resinous composites with mechanical properties compatible with their potential clinical indications. Methods: In Phase 1, functionalized DCPD particles were synthesized and characterized with respect to the presence of the functionalizing monomer, surface area, size and morphology. In Phase 2, the particles having the desired size and functionalization characteristics were incorporated into a resin matrix and the resulting materials were evaluated for the degree of conversion, mechanical properties, ion release and microstructure. Finally, in Phase 3, the particles that showed the best results in the previous phase were tested in formulations including silanized barium glass particles according to the same methods employed in Step 2 and, additionally, post-gel volumetric fracture toughness and contraction. The data were evaluated through ANOVA / Tukey or Kruskal-Wallis / Dunn, depending on the conditions of normality and homoscedasticity. Results: for phase 1, the composition of the particles was confirmed by DRX. The retention of the monomer was inversely proportional to the size of the spacer group, and the particles synthesized with DEGDMA were the ones with the highest retention index. In general, higher monomer content in the particles was associated with higher surface area values. Functionalization didn\'t reduce agglomeration. For phase 2, the 30 vol% DCPD material functionalized with DEGDMA 2: 1 showed flexural strength 39% higher than non-functionalized DCPD. The flexural modulus of the functionalized DCPD containing materials was 19% - 26% less than the non-functionalized DCPD containing material. The release of ions was not affected by the functionalization, remaining stable during the period of 28 days. For phase 3, materials with particles containing higher levels of functionalizer presented greater volumetric contraction. The flexural strength was negatively affected by the substitution of 15 vol% of reinforcing particles by DCPD, regardless of functionalization. The flexural modulus presented statistically similar values after 24 hours for all experimental composites. After 60 days, the materials containing DEGDMA 1: 1 and TEGDMA 1: 1 presented lower values than the other materials. Composites containing DCPD showed fracture toughness values similar to or higher than the control (without DCPD). No differences were observed in the ionic concentrations released by the composites throughout the experiment. After 60 days, the calcium concentration was about 60% of the concentration released after 15 days of immersion. Conclusion: For phases 1 and 2, DEGDMA resulted in higher functionalisation levels and higher biaxial flexural strength among DCPD containing materials. The release of ions was not affected by the functionalization. For phase 3, DEGDMA was the only material with similar resistance to control after 60 days, but with greater contraction. The presence of DCPD improved the fracture toughness, independent of the functionalization and the functionalization of the DCPD, the ion liberation decreased in the first 15 days.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de compósitos experimentais contendo nanopartículas de fosfato dicálcico dihidratado (DCPD) na remineralização de lesões artificiais em esmalte, em função do conteúdo de partículas de DCPD e da funcionalização destas com dimetacrilato de trietileno glicol (TEGDMA). Cinco compósitos contendo uma concentração equimolar de dimetacrilato de glicidila bisfenol A (BisGMA) e TEGDMA e 60 vol% de partículas foram manipulados. A fase inorgânica foi constituída por partículas de vidro de bário silanizadas e 0% (controle: Sem DCPD), 10% ou 20% (em volume) de partículas de DCPD, funcionalizadas (F) ou não (NF) com TEGDMA. Foram produzidas lesões artificiais subsuperficiais em fragmentos de esmalte humano mediante a imersão destes em 30 ml de solução desmineralizante (pH 5.0) por 12 dias a 37°C. Os blocos de esmalte foram divididos em 6 grupos (n=6 - 10), de acordo ao compósito aplicado na lesão: Sem DCPD, 20% DCPD NF, 20% DCPD F, 10% DCPD NF, 10% DCPD F além de um grupo sem a aplicação do compósito (Sem tratamento, ST) e expostos a ciclagem de pH (16 dias, 4 h em solução desmineralizante/pH=5 e 20 h em solução remineralizante/pH=7). As soluções foram trocadas a cada 4 dias, e coletadas para calcular o conteúdo de cálcio e fosfato mediante espectrofotometria. Os corpos de prova foram seccionados longitudinalmente e avaliados mediante microradiografia transversal (TMR). Os parâmetros analisados foram a profundidade da lesão (LD, ?m), a perda mineral integrada (?Z, vol%.?m) e a média da perda mineral (R). Foi calculado o ??Z (%, [100x(?Zinitial - ?Ztreatment)/?Zinitial]) para estimar a porcentagem de remineralização. Os dados foram submetidos a análise de variância (ANOVA) a um critério e o teste de Tukey para comparações múltiplas (alfa = 0.05). Todos os grupos restaurados mostraram recuperação mineral entre 3 a 23%. Houve diferencia significativa entre o ??Z do grupo ST e os contendo DCPD funcionalizado. No entanto, devido à alta dispersão de dados (particularmente no grupo Sem DCPD), não foi observada diferença significativa entre os grupos cuja lesão foi recoberta por compósito. Todos os grupos contendo DCPD mostraram maior recuperação mineral nos terços médio e profundo da lesão. O grupo ST mostrou desmineralização adicional. A concentração de íons cálcio e fosfato no meio de imersão não foi influenciada pela presença de DCPD, independentemente da funcionalização ou da porcentagem de DCDP no compósito. Concluiu-se que os compósitos contendo DCPD foram capazes de promover a recuperação mineral nas áreas mais profundas da lesão. / The aim of the study was to evaluate the effect of experimental composites containing dicalcium phosphate dihydrate (DCPD) nanoparticles on remineralization of artificial enamel lesions, as a function of DCPD particle content and their functionalization with triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA). Five composites containing equal parts (in mols) of bisphenol A glycidyl methacrylate (BisGMA) and TEGDMA and 60 vol% of filler content were manipulated. Filler phase was constituted by silanized barium glass (BG) and 0% (control: no DCPD), 10% or 20% (by volume) of DPCD particles, either functionalized (F) or non-functionalized (NF) with TEDGMA. Artificial subsurface lesions were produced in human enamel fragments by immersing them in 30 ml of demineralization solution (pH 5.0) for 12 days at 37°C. Fragments were divided into six groups (n= 6 - 10), according to the composite applied on the lesion: no DCPD, 20% DCPD NF, 20% DCPD F, 10% DCPD NF, 10% DCPD F plus an unrestored group (non treated, NT) and exposed to pH cycling (16 days, 4 h in demineralization solution/pH=5 and 20 h in remineralization solution/pH=7). Every 4 days the solutions used were changed and collected to calculate calcium and phosphate content through spectrophotometry. Specimens were sectioned longitudinally and evaluated using transverse microradiography (TMR) for lesion depth (LD, in ?m) and integrated mineral loss (?Z, vol%.?m). ??Z% [100x(?Zinitial - ?Ztreatment)/?Zinitial] was used to estimate remineralization. Data were analyzed by one-way ANOVA/Tukey test (alpha: 0.05 for all tests). All restored groups showed enamel remineralization, ranging from 3% to 23%. Significant differences were observed between NT group and groups containing functionalized DCPD. However, due to high data scattering (particularly in the group without DCPD), no statistically significant differences were found between the groups that had their lesions covered by composite. Groups containing DCPD showed more mineral recovery in the middle and the deepest third of the lesion. NT group showed further demineralization. Calcium and phosphate ion concentrations were not influenced by the DCPD particle content or its functionalization with TEGDMA. In conclusion, all composites containing DCPD particles were able to promote mineral recovery of the enamel lesion, mainly on the deeper areas of the lesion.

Os cimentos de fosfato de cálcio (CFCs) formam uma pasta viscosa após a mistura de uma fase sólida (sal de fosfato de cálcio) com uma fase líquida (água ou uma solução aquosa). Esta pasta endurece, dando lugar a um precipitado que contenha um ou mais fosfatos de cálcio, que graças à sua formação à temperatura corporal evita uma resposta imunológica negativa do organismo. Embora uma das caraterísticas mais importantes dos cimentos de -TCP seja sua reabsorbilidade pelo organismo, a taxa de reabsorção In Vivo pode ser lenta devido à ausência de macroporos abertos. No presente trabalho foram obtidas estruturas macroporosas com presença de interconexões a partir da mistura de cimento de -TCP com uma fase líquida espumada. A fase líquida foi constituída de diferentes concentrações de hidrogenofosfato de sódio e um surfactante (Lutensol ON 110 ou Lauril Sulfato de Sódio), sendo espumada por agitação manual num sistema composto por 2 seringas conectadas por uma válvula de PVC. Após, foi acrescentado o pó de cimento, o qual foi misturado com a espuma no mesmo sistema. Verificou-se que as soluções com Lutensol apresentaram maior espumabilidade (218 – 400%) que as soluções com Lauril (63 – 209%). A difração de raios X evidenciou a transformação de -TCP em Hidroxiapatita deficiente em cálcio em todas as amostras após a imersão em solução de Ringer. As amostras preparadas com Lutensol apresentaram macroporos abertos com diâmetros maiores a 100m. Além disso foi observado que a macroestrutura final e o tamanho dos macroporos dos cimentos espumados varia em função das concentrações de fosfato e surfactante, além da proporção L/P. Por outro lado, a resistência a compressão das amostras macroporosas diminuiu com o aumento da porosidade total. Finalmente, foi observada a formação de uma camada continua de apatita sobre a superfície dos cimentos após imersão em SBF durante 21 dias. Este estudo sugere que as amostras de cimento de fosfato de cálcio espumadas com Lutensol possuem potencial para uso como arcabouços (scaffolds) para crescimento de tecidos. / Calcium phosphate cements (CPCs) form a viscous paste after mixing a solid phase (a calcium phosphate salt) with a liquid phase (water or an aqueous solution). This paste hardens, forming a precipitate with one or more calcium phosphates, which thanks to their formation at body temperature prevent a negative immune response. Even though one of the most important characteristics of -TCP cements is their resorbability in the body, their In Vivo resorption rate is low due to the lack of open macropores. In the present work, macroporous interconnected structures were obtained by mixing the -TCP cement with a foamed liquid phase. The liquid phase was composed of different concentrations of sodium hydrogenphosphate and a surfactant (Lutensol ON 110 or Sodium Lauril Sulfate), and it was foamed by manual agitation in a system of two syringes connected by a PVC valve. The cement powder was then added to the system and mixed with the foam likewise. Solutions with Lutensol showed better foamability (218 - 400%) than solutions with Lauril (63 - 209%). X-ray diffraction showed the transformation of -TCP into Calcium Deficient Hydroxyapatite in every sample after immersion in Ringer’s solution. Samples prepared with Lutensol showed open macropores with diameters greater than 100m. It was found that final macrostructure and size of macropores in the foamed cements vary according to phosphate and surfactant concentrations, as well as to the L/P ratio. It was also found that compressive strength of the macroporous samples decreased with the increase of the total porosity. Finally, a continuous apatite layer was observed on the surface of the cements after immersion in SBF for 21 days. This study suggests that the calcium phosphate cement samples foamed with Lutensol have potential to be applied as scaffolds for bone tissue regeneration.