Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3447802 bytes, checksum: 02d388c8470f315b5afc4d1f65e6f9b7 (MD5) Previous issue date: 2012-05-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Calcium phosphate ceramics have been investigated due their properties such as absence of toxicity and biocompatibility, enabling their use in medicine field being applied as a substitute for bone implants. However, other characteristics are required such as bioaffinity, mechanical and chemical resistances. Due to the difficulty of obtaining such properties in the pure phosphates, composites were proposed by combining the mechanical and physical properties of bio inert materials to the biological properties of bioceramics. In this work, nanocomposites of calcium phosphates and titanium oxide were synthesized, by the controlled hydrolysis of titanium tetrabutoxide in compositions between 1 and 10% in aqueous solutions of calcium chloride and ammonium phosphate. The solids were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The results showed the incorporation of titanium oxide onto phosphate surface without loss of crystallinity and morphological changes. Evaluation of chemical stability of the nanocomposites showed that they were resistant to dissolution at pH below 6.0. The bioactivity tests showed that the nanocomposite containing 2% of titanium oxide was performed better than others / As cerâmicas de fosfato de cálcio têm sido investigadas devido as suas propriedades tais como biocompatibilidade e ausência de toxicidade, possibilitando sua utilização na área médica sendo aplicadas como substituto do tecido ósseo em implantes. No entanto, outras características são importantes tais como bioafinidade, resistência mecânica e química. Devido à dificuldade de se obter tais propriedades nos fosfatos puros, nanocompósitos foram propostos por combinarem as propriedades mecânicas e físicas dos materiais bioinertes com as propriedades biológicas das biocerâmicas. Assim neste trabalho, nanocompósitos do fosfato de cálcio monetita (CaHPO4) com dióxido de titânio foram sintetizados pela hidrólise controlada de tetrabutóxido de titânio em composições variando de 1 a 10% em soluções aquosas de cloreto de cálcio e fosfato de amônio. Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios-X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que houve uma incorporação do dióxido de titânio na superfície da monetita sem perda da cristalinidade e alteração morfológica. A avaliação da estabilidade química dos materiais mostrou que os nanocompósitos apresentaram resistência à dissolução em pH abaixo de 6,0. Os ensaios de bioatividade indicaram que o nanocompósito M2 apresentou melhor desempenho que os demais

O aumento da longevidade da população mundial e dos acidentes com consequências traumáticas nas últimas décadas provocaram um incremento na demanda de materiais e tecnologias destinados à substituição de alguma função ou porção do organismo humano para assegurar a qualidade de vida do ser humano. Neste contexto, o desenvolvimento de novos biomateriais para a ortopedia e odontologia baseados nos fosfatos de cálcio é relevante, uma vez que estes apresentam composição química semelhante à fase mineral de ossos e dentes. Os cimentos de fosfatos de cálcio (CPC) possuem composição de fases cristalinas e resposta biológica similares às biocerâmicas de fosfato de cálcio utilizadas como material de implante por excelência devido à sua alta biocompatibilidade e excelente bioatividade; mas com a diferença de que estes podem ser facilmente moldados e adaptados ao local de implantação, injetados através de vias minimamente invasivas, ou misturados com diversos fármacos para obter uma ação terapêutica determinada e localizada no local de implantação. Em geral, tanto as biocerâmicas como os CPC apresentam baixas resistências mecânicas, pelo qual o objetivo principal deste trabalho foi a obtenção de novas formulações de CPC com propriedades mecânicas melhoradas mediante a adição de componentes de cimento Portland tradicional ou de cimento de aluminato de cálcio. Outras propriedades que se pretende melhorar com a adição de compostos portadores de silício são a bioatividade e osteogenicidade dos materiais resultantes, uma vez que os cimentos baseados em silicato de cálcio são altamente osteogênicos. Para isto, foi escolhido o sistema baseado em a-Ca3(PO4)2 e foram desenhadas diferentes formulações através da introdução de Ca3SiO5 (C3S) ou CaAl2O4 (CA), fases majoritárias dos cimentos Portland e cimentos de aluminato de cálcio que apresentam uma excelente resistência mecânica, além de ser biocompatíveis e bioativas. Do estudo realizado verificou-se que a adição de um 5% de C3S ao cimento baseado em a- Ca3(PO4)2 produz um incremento das propriedades mecânicas em longo prazo (14d) e melhora a bioatividade e citotoxicidade dos CPC tradicionais; no entanto, retarda a pega do cimento e a hidrólise do a-Ca3(PO4)2 e aumenta a o grau de degradação dos materiais. A introdução de SiO2 como modificação de esta formulação, embora diminuiu o pH resultante, retardou a pega do cimento provocando uma perda notável da resistência mecânica durante os primeiros estágios da reação. Por outro lado, a introdução de CA provocou uma diminuição da resistência à compressão dos cimentos, independente do teor adicionado, e não se observou a melhoria desta propriedade com o aumento do tempo. Contudo, a presença de CA permitiu a obtenção de materiais menos citotóxicos, e por consiguiente mais biocompatíves, assim como o aumento da bioatividade em relação aos CPC tradicionais. / The increased longevity of the world population and the growth of traumatic accidents in last decades, led to an increase in demand of materials and technologies for replacement of any portion or function of the human body to ensure the quality of human life. In this context, the development of new biomaterials for orthopedics and dentistry based on calcium phosphates is relevant, since they have similar chemical composition to the mineral phase of bones and teeth. The calcium phosphate cements (CPC) have composition of crystalline phases and biological response similar to calcium phosphate bioceramics used as implant material par excellence due to its high biocompatibility and excellent bioactivity; but with the difference that these can be easily shaped and adapted to the site, injected through minimally invasive means, or mixed with various drugs for a specific therapeutic action at the site of implantation. In general, both bioceramics such as CPC have low mechanical strength; whereby, the main objective of this study was to obtain new formulations of CPC with improved mechanical properties by adding components of traditional Portland cement or calcium aluminate cement. Other properties that are intended to improve with the addition of silicon compounds, are the bioactivity and osteogenic potential of the resulting materials, as it cements based on calcium silicate are highly osteogenic. For this, we chose a system based a-Ca3(PO4)2 and different formulations were designed by introducing Ca3SiO5 (C3S) or CaAl2O4 (CA), majority phases of Portland cement and calcium aluminate cements that have an excellent mechanical strength, and are biocompatible and bioactive. From the study it was found that the adittion of a 5% C3S to the a-Ca3(PO4)2 based cement, produces an increase in the mechanical properties in the long term (14d) and enhances bioactivity and cytotoxicity; however, enlarge the setting times and the degree of degradation ofaand hydrolysis of materials. The introduction of SiO2 as a modification of this formulation, resulted in a pH decreased, but in the increased of the setting times causing a noticeable loss of strength during the early stages of the reaction. Moreover, the introduction of CA reduced the compressive strength of cements, regardless of content added, and there was no improvement of this property with increasing time. However, the presence of CA allowed the production of materials less cytotoxic, and thereby to more biocompatible, as well as the increase in bioactivity relative to traditional CPC.

The main purpose of the present study were to produce and characterize calcium phosphates, specially hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) and B-tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2), with hierarchical pore arrangement obtained through a new synthesis process using just biocompatible precursors. IUPAC- International Union of Pure and Applied Chemistry classifies the pores in terms of the cavities diameters in mesopores (2 nm <o <50 nm) and macropores (o> 50 nm). The main objectives were twofold. The first was the template development using a surfactant, cetyltrimethyl ammonium bromide (C16TAB), and gelatinized corn starch to obtain a hierarchical arrangement of pores form meso to macropores. The second aspect was the production of hydroxyapatite doped with Eu3+ for drug delivery systems equipped with luminescent probes. For this purpose, pure samples and calcium phosphatedoped samples with 6 mol% of Eu3+ were produced with C16TAB and / or corn starch. The following experimental characterization techniques were employed: X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption fine structure (XAFS), scanning electron microscopy (SEM), Small angle Xray scattering (SAXS) and the Ultralow angles X-ray scattering (USAXS), photoluminescence and cytotoxicity test. XRD revealed that the solutions drip order and the type of organic template promotes variations in the crystallites dimensions and induces the appearance of B- Ca2(P2O7), a-Ca2(P2O7) and carbonated calcium phosphate phases with of the main B-TCP phase. XAFS technique showed that the Eu3+ incorporation occurred preferentially in the Ca(1) sites of HAP. The luminescence results also revealed that the symmetry of the Eu3+ ion is affected by solutions drip order and the presence of C16TAB solution in the reactive medium. The hierarchical arrangement of pores was evaluated by SAXS / USAXS and SEM analysis. The results indicated that only C16TAB was not able to induce proses, whereas the samples produced with combination of corn starch and C16TAB presented meso and macropores structures. In vitro cytotoxicity tests revealed excellent biocompatibility of our calcium phosphate porous systems. / O presente estudo tem como foco a caracterização dos fosfatos de cálcio, em especial a hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) e B-tricálcio fosfato (Ca3(PO4)2), com hierarquia de poros obtidos através de um novo processo de síntese usando precursores biocompatíveis. Em estruturas inorgânicas, a IUPAC- International Union of Pure and Applied Chemistry classifica os poros em termos dos diâmetros em mesoporos (2 nm < o < 50 nm) e macroporos (o >50 nm). Os objetivos propostos na tese envolvem dois aspectos, o primeiro relacionado com o desenvolvimento de um molde orgânico constituído por dois compostos: surfactante Brometo de Cetiltrimetilamônio (C16TAB) e amido de milho gelatinizado para formação de estruturas com hierarquia de porosidade de meso e macroporos. O segundo aspecto é em relação a produção de hidroxiapatita dopada com Eu3+ para uso em sistemas porosos de liberação de fármacos dotados de sonda luminescente. Para tanto, foram preparadas amostras de hidroxiapatitas e B-tricálcio fosfato dopadas com 6 mol% de Eu3+ sintetizadas na presença do C16TAB e/ou amido de milho. Foram empregadas as seguintes técnicas de caracterização: a difração de raios X (XRD), estrutura fina de absorção de raios X (XAFS), microscopia eletrônica de varredura (SEM), espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e a ultra baixos ângulos (USAXS), espectroscopia de fotoluminescência e testes de citotoxicidade. Dos resultados de XRD foi constatado que a ordem de gotejamento das soluções de partida e o tipo de molde orgânico empregado promove variações nas dimensões dos cristalitos dos fosfatos de cálcio e surgimento de fases B-Ca2(P2O7), a-Ca2(P2O7) e fosfatos de cálcio carbonatados junto com a fase cristalina do B-TCP. Na investigação por XAFS foi avaliado a simetria local de incorporação do Eu3+ na estrutura da hidroxiapatita. Os resultados revelam que a incorporação de Eu3+ se dá em maior escala em sítios de Ca(1) do que no de Ca(2). Os resultados de fotoluminescência também revelaram que a simetria do íon Eu3+ é afetada pela ordem de gotejamento das soluções de partida e pela presença do C16TAB no meio reativo. Em relação a formação de arranjos com hierarquia de porosidade os resultados de SAXS/USAXS e SEM indicaram que o molde constituído por C16TAB não formaram poros, enquanto que as amostras com molde da combinação entre amido de milho e C16TAB apresentaram estruturas de meso e macroporos. Testes de citotoxicidade in vitro revelaram que os sistemas de fosfatos de cálcio porosos desenvolvidos não são tóxicos.

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_HugoAnaniasInacio_M.pdf: 2818479 bytes, checksum: da321661ca9b0a8e7a14c33315a67151 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os cimentos ósseos à base de fosfato de cálcio são biomateriais cerâmicos biorreabsorvíveis utilizados na substituição e no reparo de tecido ósseo danificado. Apresentam uma série de atrativos, como excelente biocompatibilidade e capacidade de serem moldados em cavidades pequenas e complexas. Porém, sua aplicação é restringida pela sua baixa resistência mecânica e sua cinética da reação lenta. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver cimentos de fosfato de cálcio, baseado no sistema do alfa-fosfato tricálcico, com melhores propriedades mecânicas e cinética da reação acelerada. Para isso, obteve-se o pó de alfa-fosfato tricálcico a partir de reagentes sintetizados em laboratório a fim de se obter pureza elevada; utilizou-se hidrogeno fosfato de sódio, ácido cítrico e ácido tânico como aditivos na solução de pega a fim de melhorar suas propriedades. O método de obtenção dos reagentes mostrou-se eficaz, obtendo-se pó de alfa-fosfato tricálcico com pureza elevada. Todas as combinações de aditivos utilizadas aceleraram a cinética da reação e aumentaram a resistência mecânica do cimento de fosfato de cálcio, obtendo-se valores superiores aos reportados na literatura / Abstract: The calcium phosphate bone cements are resorbable bioceramics used for replacement and repair of damaged bone tissue. Such material has many benefits, such as excellent biocompatibility and ability to be molded into complex and small cavities. However, its application is restricted by their low mechanical strength and slow reaction kinetics. The main objective of this study was to develop calcium phosphate bone cements, based on alpha-tricalcium phosphate system, with better mechanical properties and faster reaction kinetics. Hence, the powder of alpha-tricalcium phosphate was obtained from reagents synthesized in the laboratory to get high purity powder; disodium hydrogen phosphate, citric acid and tannic acid are used as additive on setting liquid to improve the cement properties. The method to obtain the reagents was effective, resulting in a powder of alpha-tricalcium phosphate with high purity. All combinations of additives accelerated the reaction kinetics and increased the mechanical strength of the calcium phosphate cement, resulting in higher values than those reported in the literature / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Os objetivos deste trabalho foram : 1) sintetizar e caracterizar partículas de fosfato di-cálcico di-hidratado (DCPD) funcionalizadas com dimetacrilato de trietileno glicol (TEGDMA), com o propósito de reduzir a aglomeração e melhorar a interação entre as partículas e a matriz orgânica dos materiais resinosos e 2) avaliar o efeito da adição de partículas funcionalizadas em uma matriz resinosa em relação a liberação de íons, propriedades ópticas, grau de conversão, propriedades mecânicas e microestrutura do material. Na primeira etapa do trabalho foram sintetizadas pelo método sol-gel dois tipos partículas de DCPD: funcionalizadas e puras. Além dessas, caracterizou-se nesta etapa partículas comerciais do mesmo composto. As partículas foram caracterizadas por difração de raio X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise elementar, análise termogravimétrica (TGA), isortermas de adsorção de nitrogênio e método BET, microscopia eletrônica de transmissão e espalhamento de luz dinâmico (DLS). Na segunda etapa do trabalho, um novo lote de partículas funcionalizadas foi sintetizado, e como controle, sintetizou-se partículas não funcionalizadas. Quatro materiais resinosos foram formulados, um deles contendo apenas BisGMA e TEGDMA (1:1 em mols) e os demais contendo, além da matriz resinosa, 20% (em volume) de partículas funcionalizadas, partículas não funcionalizadas ou sílica coloidal silanizada. Os materiais foram avaliados quanto à liberação de íons, propriedades ópticas (transmitância total e E em relação à resina sem carga), grau de conversão (GC), resistência à flexão biaxial (RFB), módulo de elasticidade e análise microestrutural. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA), complementada pelo teste de Tukey, com nível de significância de 5 %. A composição das partículas foi confirmada por DRX e a funcionalização das mesmas foi confirmada pelas análises de FTIR, análise elementar e TGA. As partículas funcionalizadas apresentaram área superficial até 3 vezes maior quando comparadas às partículas puras e comerciais. Esses dados foram confirmados pela análise de DLS, que encontrou aglomerados maiores para as partículas dos compostos puro e comercial. Na segunda etapa do estudo, observou-se que a funcionalização das partículas não afetou a liberação de íons Ca2+ dos materiais bioativos; entretanto, a liberação de íons HPO42- foi 51% menor para o material contendo partículas funcionalizadas. Todos os materiais apresentaram GC semelhantes. O compósito com sílica apresentou valores de transmitância significantemente menores e E superior ao obtido para os demais materiais. A funcionalização das partículas aumentou a RFB em 32%, porém ainda inferior à do compósito com sílica. A funcionalização não afetou o módulo de elasticidade dos materiais. A síntese de partículas de DCPD funcionalizadas com TEGDMA foi realizada com êxito. O monômero funcionalizante contribuiu para a diminuição do tamanho dos aglomerados. Além disso, a funcionalização favoreceu a interação entre as partículas de DCPD e a matriz orgânica dos materiais, evidenciado pelo aumento no valor de resistência à flexão, sem redução substancial na liberação de íons cálcio do material. / The aims of this study were: 1) to synthesize and characterize dicalcium phosphate dihidrate (DCPD) particles functionalized with triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), with the purpose of reducing agglomeration and improve the interaction between the particles and the organic matrix of resin-based materials and 2) evaluate the effect of the addition of functionalized particles in a resin matrix regarding ion release, optical properties, degree of conversion, mechanical properties and microstructure. In the first part of the study, two types of DCPD particles were synthesized by a sol-gel method: functionalized and bare. Additionally, proprietary DCPD particles were also characterized. Particles were characterized by X-ray diffraction (DRX), Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis, thermogravimetric analysis (TGA), Nitrogen adsorption isotherms and BET method, transmission electron microscopy and dynamic light scattering (DLS). In the second part, a new batch was synthesized and, as a control, non-functionalized nanoparticles were synthesized. Four resin-based materials were prepared, one containing only BisGMA and TEGDMA (1:1 in mols) and the other containing besides the resin, 20 % (in volume) of functionalized, non-functionalized or silanized colloidal silica particles. Materials were evaluated for ion release, optical properties (total transmittance and E, in relation to the unfilled resin), degree of conversion (DC), biaxial flexural strength (BFS), elastic modulus and microstructural analysis. Data were subjected to analysis of variance (ANOVA), complemented by Tukey test, with a global significance level of 5%. Particles composition was confirmed by DRX, while functionalization was confirmed by FTIR , elemental analysis and TGA. Functionalized particles presented surface area up to three times higher compared to bare and proprietary particles. These findings were confirmed by DLS, which found larger agglomerates for the bare and proprietary particles. In the second part of the study, it was observed that particle functionalization did not affect Ca2+ release from the bioactive materials; however, HPO42- release was 51% lower from the material containing functionalized particles. All materials presented similar DC. The silica composite presented transmittance values significantly lower and higher E than the other materials. Functionalization increased BFS in 32%, however, it remained lower than the silica-containing composite. Functionalization did not affect elastic modulus. The synthesis of functionalized particles was accomplished with success. The functionalized monomer contributed for reducing agglomerate size. Also, functionalization favored the interaction between DCPD particles and the resin matrix of the materials, evidenced by the increase in flexural strength, without substantially reducing calcium release from the material.

As cerâmicas porosas empregadas na substituição óssea, são utilizadas por apresentarem características como biocompatibilidade, ter estrutura tridimensional e apresentar alta porosidade. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi obter e caracterizar cerâmicas porosas de Al2O3 e Al2O3 contendo 5% em volume de inclusões de ZrO2, produzidas pelo método da réplica. Essas cerâmicas porosas tiveram sua superfície tratada quimicamente com ácido fosfórico e foram recobertos, com fosfato de cálcio usando o método biomimético, em solução de SBF 5X (Simulated Body Fluid) por um período de incubação de 14 dias. Após o recobrimento, algumas cerâmicas porosas foram tratadas quimicamente para incorporação do Sr2+. Em seguida foram caracterizadas morfologicamente e estruturalmente usando ensaios de compressão axial, porosidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microtomografia de Raio X (&micro;-CT), difratometria de Raio X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho Próximo (NIR), emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), Energia Dispersiva de Raio-X (EDS) e por Ensaios biológicos utilizando cultura de células para análise de viabilidade celular. As cerâmicas porosas de alumina e alumina-zircônia apresentaram, respectivamente, porosidade aparente de 80,93 % e 78,82 %, resistência à compressão axial, 2,93 MPa e 6,59 MPa, além de uma ampla faixa de tamanho de poros de, desejáveis para o favorecimento de interesses biológicos destinados à regeneração e formação de tecido ósseo. O recobrimento biomimético usando SBF 5X produziu a formação das fases &alpha;-TCP, &beta;-TCP, TTCP e Hidroxiapatita, usando período de incubação de 14 dias. A incorporação de Sr2+ na estrutura dos fosfatos mostrou-se mais eficientes nos corpos porosos de alumina-zircônia. Os ensaios in vitro mostraram a biocompatibilidade das cerâmicas porosas estudadas, demonstrando a possibilidade de sua utilização como material para substituição ou preenchimento ósseo. / The porous ceramics used in bone substitution are used because they present characteristics as biocompatibility, have a three - dimensional structure and have high porosity. In this sense, the objective of this work was to obtain and characterize porous ceramics of Al2O3 and Al2O3 containing 5% by volume of ZrO2 inclusions, produced by the replica method. These porous ceramics were chemically treated with phosphoric acid and were coated with calcium phosphate using the biomimetic method in 5X SBF solution (Simulated Body Fluid) for a 14 day incubation period. After coating, some porous ceramics were chemically treated for Sr2+ incorporation. They were then characterized morphologically and structurally using axial compression, apparent porosity, scanning electron microscopy (SEM), microtomography (&micro;-CT), X-ray diffractometry (XRD), Near Infrared (NIR) Coupled (ICP-OES), X-ray Dispersive Energy (EDS) and Biological Assays using cell culture for cell viability analysis. The porous ceramics of alumina and alumina-zirconia showed, respectively, 80.93% and 78.82% apparent porosity, axial compression strength, 2.93 MPa and 6.59 MPa, as well as a wide range of pore size, desirable for the promotion of biological interests destined to the regeneration and formation of bone tissue. Biomimetic coated using SBF 5X produced the formation of &alpha;-TCP, &beta;-TCP, TTCP and Hydroxyapatite phases using a 14-day incubation period. The incorporation of Sr2+ in the phosphate structure proved to be more efficient in porous alumina-zirconia bodies. The in vitro tests showed the biocompatibility of the porous ceramics studied, demonstrating the possibility of their use as material for bone replacement or filling.

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T20:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_HugoAnaniasInacio_D.pdf: 8008219 bytes, checksum: ac8d13454298a5718b0e0051a87eb944 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O fosfato tricálcico (TCP) é um dos fosfatos de cálcio mais importantes dentre os utilizados como biomateriais devido à sua biocompatibilidade, bioatividade, biorreabsorbilidade e osteocondutividade. A fase ? (?-TCP) se destaca, principalmente, devido à sua conversão em hidroxiapatita deficiente em cálcio após implantação. Entretanto, é difícil obter ?-TCP de elevada pureza, o que prejudica sua reatividade e seu desempenho in vivo. O objetivo principal deste trabalho é sintetizar ?-TCP de elevada pureza. Para isso, o pó de ?-TCP foi obtido via reação de estado sólido. Os reagentes precursores foram sintetizados em laboratório a fim de se diminuir o nível de impurezas, principalmente o magnésio. Após analisados e validados, os reagentes foram misturados nas devidas proporções e o pó de ?-TCP calcinado sob diversos protocolos: diferentes temperaturas sob mesmo tempo de patamar; mesma temperatura sob diferentes tempos de patamar; mesmo tempo e temperatura de patamar com condições de resfriamento distintas. Analisou-se a influência de cada variável na cinética da reação: tempo, temperatura, resfriamento. Foi obtido pó de ?-TCP (2g) com 100% de pureza sob temperaturas (1265ºC) e tempos (2h) menores que os registrados em literatura, sem a necessidade de choque térmico. O protocolo foi validado também para grandes quantidades de material (50g), em que o nível de pureza também foi de 100% / Abstract: Tricalcium phosphate (TCP) is one of the most important calcium phosphates used as biomaterials due to their biocompatibility, bioactivity, osteoconductivity and bioresorbability. Among them, ?-TCP goes beyond due to its conversion into calcium deficient hydroxyapatite after implantation. However, it is difficult to obtain high purity ?-TCP, which prejudices its reactivity and its performance in vivo. The main purpose of this work is to synthesize high purity ?-TCP. For this, ?-TCP powder was obtained by solid state reaction. The precursor reagents were synthesized in the laboratory in order to reduce the level of impurities, particularly magnesium. After analyzed and validated, reagents were mixed in the proper proportions and ?-TCP powder calcined under various protocols: variable temperature and constant time; constant temperature and variable time; constant time and temperature with different cooling conditions. The influence of each variable on the reaction kinetics was evaluated: time, temperature and cooling. ?-TCP powder (2g) was obtained with 100 % purity at temperatures (1265 °C) and times (2h) lower than those mentioned in the literature without thermal shock. The protocol was also validated for more material mass (50g), wherein the purity level was also 100% / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Apesar do caráter cada vez mais preventivo, a Odontologia ainda lida com a realidade terapêutica de reabilitação de uma população cujo mais grave problema de saúde bucal é a ausência dental. A implantodontia apareceu como uma opção para essas reabilitações, porém, não raro, se vê diante de reabsorções ósseas que inviabilizam a instalação direta de implantes. A utilização de enxertos ósseos é o grande recurso para essas áreas. Os enxertos autógenos são uma excelente opção, mas vêm acompanhados de alguns inconvenientes como maior morbidade e risco de infecção, maior tempo de recuperação e maior custo. Esses dificultadores têm contribuído para o desenvolvimento de materiais alternativos. Um desses materiais é o fosfato de cálcio amorfo (FCA), cuja forma cristalina é a hidroxiapatita (HA). Nesse estudo utilizou-se de uma inédita apresentação do mesmo, em forma filamentosa, para avaliar a neoformação óssea na reparação alveolar. A hidroxiapatita em grânulos foi utilizada como referência comparativa. Foram utilizados 44 animais da espécie Rattus Novergicus albinus, linhagem Wistar, machos e adultos. Estes foram submetidos à exodontia do incisivo superior cuja loja alveolar foi imediatamente preenchida com um biomaterial, a saber: FCA, HA e FCAHA (mistura de 50%&#x2d;50% de cada um deles). Ao término de 28 dias foram sacrificados e seus alvéolos analisados em microscopia de luz convencional quantificando a formação de coágulo, a neoformação óssea, a deposição de tecido osteóide e a presença de vasos no tecido de reparação. As células típicas do tecido ósseo se mostraram presentes. Osteoblastos e osteoclastos na superfície das trabéculas e profusão de fibroblastos no tecido ósseo imaturo, ocupando os espaços intertrabeculares. A deposição de tecido osteóide e de tecido ósseo neoformado apresentou-se em todos os grupos, porém com diferenças em relação à sua distribuição. O grupo controle apresentou reparação óssea compatível com o clássico descrito em literatura, ou seja, de maneira centrípeta. Também foi evidenciada a presença de um coágulo central ou paracentral em relação ao alvéolo. No grupo FCA a quantidade de tecido ósseo neoformado era mais evidente do que nos demais. Já no grupo HA a presença dos cristais sugeriu uma concorrência espacial com a formação tecidual. No grupo FCAHA a deposição tecidual mostrou-se nitidamente irregular. Nos grupos onde foi utilizado o FCA a deposição de tecido ósseo neoformado foi superior àqueles onde esse biomaterial não estava presente. Nosso estudo sugere que o FCA tem uma característica osteoindutora mais evidente do que a HA. Justifica-se por, dentro do período estudado, verificar-se o maior depósito de tecido neoformado e a menor quantidade de tecido osteóide quando os comparamos com os outros grupos. Concluímos que o FCA apresentado na forma de filamentos comportou-se in vivo com características comparáveis a de outros materiais biocompatíveis, mostrando boa resposta osteoindutora, e uma reparação e neoformação mais rápida que a da HA / Despite it increasingly preventive character, dentistry also deals with the reality of therapeutic rehabilitation of a population whose most serious oral health problem is dental absence. Dental implant appeared as an option for these rehabilitations, however, often, is faced with bone resorption that prevent direct implant placement. The use of bone grafts is a great resource for those areas. Autogenous grafts are an excellent option, but comes accompanied by some drawbacks as higher morbidity and risk of infection, longer recovery time and higher cost. These have contributed to hindering the development of alternative materials. One such material is amorphous calcium phosphate (ACP), which is the crystalline form hydroxyapatite (HA). In this study, we used an unprecedented presentation of the same in filamentous form, to evaluate new bone formation in the alveolar repair. The hydroxyapatite granules was used as a comparative reference. 44 animals were used species Rattus Novergicus Albinus, Wistar, adult males. These were subjected to extraction of the upper incisor whose cellular store was immediately filled with a biomaterial, namely: ACP, and ACPHA (mixture of 50% &#x2d;50% of each). At the end of 28 days they were sacrificed and their alveoli analyzed by conventional light microscopy quantifying clot formation, bone formation, deposition of osteoid tissue and the presence of vessels in tissue repair. The cells typical of bone tissue showed present. Osteoblasts and osteoclasts on the surface of trabecular and profusion of fibroblasts in the immature bone tissue, occupying the intertrabecular spaces. The deposition of osteoid tissue and newly formed bone appeared in all groups, but with differences regarding their distribution. The control group exhibited bone repair compatible with the classic described in the literature, centripetal manner. In addition, it revealed the presence of a central clot or para in relation to the alveolus. ACP group in the amount of newly formed bone was more evident than in others. Already in the HA group the presence of crystals suggested a space competition with tissue formation. The group ACPHA tissue deposition was shown to be clearly irregular. In groups which was used ACP deposition of newly formed bone was higher than those where this biomaterial were not present. Our study suggests that the ACP has clearer osteoinductive characteristic of the HA. Justified by, within the study period, check it the largest deposit of newly formed tissue and the least amount of osteoid tissue when compared with the other groups. We conclude that the ACP presented in the form of filaments behaved in vivo comparable characteristics of other biocompatible materials, showing good osteoinductive response, a faster repair and neogenesis the HA

O presente trabalho avaliou o efeito in situ de uma goma de mascar comercialmente disponível contendo caseína fosfopeptídea - fosfato de cálcio amorfo (CPP-ACP) na erosão dentária. Para a primeira etapa do estudo (capacidade remineralizadora) utilizaram-se 72 blocos de esmalte humano selecionados pela dureza de superfície (SHi) e erodidos in vitro pela imersão em Coca Cola®, pH 2,4 por 3 min (avaliação da dureza - SHd). Os blocos foram randomizados entre os grupos: GI Trident Fresh® (sem CPP-ACP), GII controle (sem chiclete) e GIII Trident Total® (com CPPACP). Doze voluntários utilizaram dispositivos intrabucais palatinos por 24 h em 3 fases cruzadas. Nas fases de GI e GIII os voluntários mascaram um chiclete (30 min) e em todas as fases após 2h, a dureza foi avaliada (SHf1). Os blocos foram reposicionados e os dispositivos usados por mais 22 h (+ 3 ciclos de mastigação de chiclete - GI e GIII). A dureza foi reavaliada (SHf2) para cálculo do percentual de recuperação de dureza (%SHR) após 2 e 24h. Na segunda etapa do estudo (ciclagem erosiva) 48 blocos de esmalte humano hígidos foram aleatorizados entre os grupos (GI, GII e GIII) e 8 voluntários utilizaram dispositivos intrabucais palatinos em fases cruzadas de 7 dias cada (washout de 7 dias). O protocolo de ciclagem erosiva foi de 4 imersões diárias do dispositivo intrabucal em 150 ml de Coca Cola® durante 5 min. Nos grupos I e III após cada desafio erosivo e reinserção do dispositivo na cavidade bucal, os voluntários mascaram um chiclete durante 30 min. A alteração da superfície do esmalte foi mensurada por perfilometria (&#x3BC;m). Os dados foram submetidos à ANOVA (2 critérios - etapa 1; 1 critério - etapa 2) e teste Tukey (&#x3B1;=0,05). Os resultados da recuperação de dureza demonstraram haver diferença significativa entre os grupos e os tempos (p<0,05). O Trident Total® (2h = 50,0%; 24h = 95,9%) promoveu maior recuperação de dureza que o Trident Fresh® (2h= 30,0%; 24h= 71,1%) e o grupo controle (2h = 15,7%; 24h = 40,9%). No desafio erosivo prolongado, o Trident Total® (5,2± 2,8 &#x3BC;m) e o Trident Fresh® (3,8 ± 1,5 &#x3BC;m) reduziram significativamente o desgaste dentário em relação ao grupo controle (6,8 ± 3,5 &#x3BC;m), no entanto, não houve diferença significativa entre os chicletes (p>0,05). Conclui-se que o efeito remineralizador da saliva foi maior após utilização de goma de mascar, sendo significativamente aumentado em função do período de remineralização e pela presença de CPP-ACP na goma de mascar. Contudo, para o protocolo de desafio erosivo adotado, apesar da goma de mascar convencional apresentar efeito na inibição do desgaste erosivo, o comportamento da goma de mascar com incorporação de CPP-ACP foi similar. / This study evaluated the in situ effect of a commercial chewing gum containing casein phosphopeptide - amorphous calcium phosphate (CPP-ACP) on dental erosion. On the first stage (remineralizing effect) 72 human enamel blocks, which were selected by surface hardness (SHi) and eroded in vitro by immersion in cola drink, pH 2,4 for 3 minutes (hardness evaluation - SHd) were used. Blocks were randomized into 3 groups: GI Trident Fresh® (conventional gum, without CPP-ACP), GII control (no gum) and GIII Trident Total® (with CPP-ACP). Twelve volunteers wore intraoral palatal devices for 24 h in 3 crossover phases. In phases of GI and GIII volunteers chewed a gum (30 min) and in all phases after 2h, the surface hardness was evaluated (SHf1). The blocks were reinserted and the devices used for additional 22h (+ 3 cycles of chewing gum - GI e GIII). The surface hardness was reassessed (SHf2) to calculate the percentage of surface hardness recovery (%SHR) after 2 and 24h. In the second stage (erosive cycling) 48 healthy human enamel blocks were randomized between groups (GI, GII and GIII) and 8 volunteers wore intraoral palatal devices in crossover phases of 7 days each (washout of 7 days). The cycling protocol consisted of 4 daily immersions of the intraoral device into 150 ml of cola drink for 5 min. In groups I and III after each erosive challenge and oral device reinsertion into oral cavity, the volunteers chewed a gum for 30 min. The enamel surface alterations were measured by profilometry (&#x3BC;m). Data were analyzed by Anova (Two way - stage 1, One way - stage 2) and Turkeys test (&#x3B1;=0,05). The results of percentage of surface hardness recovery showed significant differences for factors groups and time (p<0.05). Trident Total® (2h = 50.0%; 24h = 95.9%) showed higher percentage of surface hardness recovery than the Trident Fresh® (2h = 30.0%; 24h = 71.1%) and control group (2h = 15.7% 24h = 40.9%). In the prolonged erosive challenge, Trident Total® (5.2 ± 2.8 &#x3BC;m) and Trident Fresh® (3.8 ± 1.5 µm) significantly reduced tooth wear compared to control group (6.8 ± 3, 5 µm). However, there was no significant difference between chewing gums. It is concluded that the saliva remineralizing effect increased after the use of conventional chewing gum and was enhanced by prolonged period of remineralization and by the presence of CPPACP in the chewing gum. However for the adopted erosive challenge, despite the conventional chewing gum being able to diminish erosive wear, the chewing gum containing CPP-ACP showed similar effect.

Este trabalho, conduzido na forma de 2 subprojetos, avaliou: 1) o potencial preventivo de pastas à base de hidroxiapatita (nanopartículas de fosfato de cálcio) sobre a erosão e a abrasão do esmalte e dentina bovinos in vitro e in situ e 2) o efeito de um bochecho com solução de lactato de cálcio antes da escovação com dentifrício fluoretado sobre a erosão associada ou não à abrasão do esmalte e dentina bovinos in vitro e in situ. Na fase in vitro do 1o subprojeto, submeteram-se blocos de esmalte e dentina bovinos, por 5 dias, à erosão (coca-cola, pH 2,6, 4x/dia, 90s cada) + abrasão (escova elétrica + solução do dentifrício sem flúor, 10s cada, 2x/dia) e os tratamentos foram realizados após a abrasão, através da aplicação das seguintes pastas sobre os blocos (3 min, 2x/dia): 10% HAP, 10% HAP + 0,2% NaF, 20% HAP, 20% HAP + 0,2% NaF, 20% HAP + 2% NaF, placebo, 0,2% NaF, 2% NaF, MI paste, MI paste plus e controle. Na fase in situ, (4 fases, 5 dias/cada), 12 voluntários utilizaram dispositivo intrabucal palatino contendo 4 blocos de dentina e 4 de esmalte bovinos divididos nas condições: erosão e erosão+abrasão. Em cada fase foi feito tratamento com uma das seguintes pastas: 10% HAP, 10% HAP + 0,2% NaF, MI paste plus ou Placebo. O protocolo erosivo e abrasivo foi semelhante ao in vitro. No 2o subprojeto, a fase in vitro foi semelhante ao subprojeto 1, porém apresentou as condições erosão e erosão+abrasão. O estudo compreendeu os seguintes tratamentos: BCa + DF, BCa + DP, BP + DF e BP + DP. Após erosão, os blocos foram imersos em água deionizada (BP) ou solução de lactato de cálcio 150 mM (BCa; 1 min, sob agitação). Na condição erosão apenas, a solução de dentifrício fluoretado (DF) ou placebo (DP) foi pipetada sobre as amostras. A fase in situ foi semelhante ao experimento in vitro, porém com 15 voluntários e escovação por 15 s. A variável de resposta para os 2 subprojetos foi a análise de desgaste, avaliada por perfilometria (&#x3BC;m) e para a fase in situ do 1o subprojeto foi realizada também a análise por MEV-EDS. Os dados foram analisados pelos testes ANOVA/Tukey, Kruskal-Wallis/Dunn ou ANOVA a dois critérios/Bonferroni (p<0,05). In vitro, para o esmalte, as pastas à base de hidroxiapatita (10 e 20%), independentemente da presença do F, foram efetivas na prevenção da erosão associada à abrasão. Para a dentina, o efeito protetor foi encontrado apenas para as pastas contendo F, maior para aquelas com concentração mais elevada. In situ, apenas a pasta contendo 10% HAP foi efetiva para reduzir a erosão em esmalte quando comparada à pasta placebo. Nas demais condições testadas nenhuma das pastas utilizadas diferiu significativamente da placebo. Para o segundo subprojeto, o BCa + DF teve um efeito protetor apenas para a erosão de esmalte e dentina in vitro. Para a erosão associada à abrasão in vitro, assim como no estudo in situ, não houve diferença significativa entre os tratamentos. / This study, conducted in the form of two subprojects, evaluated: 1) the preventive potential of hydroxyapatite-based (calcium phosphate nanoparticles) pastes on erosion and abrasion of bovine enamel and dentin in vitro e in situ and 2) the effect of rinsing with a solution of calcium lactate before brushing with fluoride toothpaste on erosion associated or not with abrasion of bovine enamel and dentin in vitro e in situ. In the in vitro phase of the 1st subproject, bovine enamel and dentin blocks were submitted to erosion (coca-cola, pH 2.6, 4x/day, 90s each) + abrasion (electric toothbrush + fluoride-free toothpaste slurry, 10s each, 2x/day) for 5 days. Treatments were performed after abrasion, by applying the following pastes on the blocks (3 min, 2x/day): 10% HAP, 10% HAP + 0.2% NaF, 20% HAP, 20% HAP + 0.2% NaF, 20% HAP + 2% NaF, placebo, 0.2% NaF, 2% NaF, MI paste, MI paste plus and control. In the in situ phase (4 phases, 5 days each), 12 volunteers used intraoral palatal appliance containing four blocks of dentin and four blocks enamel divided into conditions erosion and erosion+abrasion. In each phase, treatment was done with one of the following pastes: 10% HAP, 10% HAP + 0.2% NaF, MI paste plus or Placebo. The erosive and abrasive protocol was similar to the in vitro phase. In the 2nd subproject, the in vitro phase was similar to subproject 1, but presented both conditions erosion and erosion + abrasion. The study included the following treatments: BCa + DF, BCa + DP, BP + DF e BP + DP. After erosion, the blocks were immersed in deionized water (BP) or calcium lactate solution 150 mM (BCa; 1 min, stirring). For the condition erosion only, the slurry of fluoride (DF) or placebo (DP) dentifrice was pipetted on the samples. The in situ phase was similar to the in vitro experiment, but 15 volunteers were included and brushing was conducted for 15 s. The response variable for the two subprojects was wear, evaluated by profilometry (&#x3BC;m). For the in situ phase of the 1st subproject, SEM-EDS was also performed. Data were analyzed by ANOVA/Tukey, Kruskal-Wallis/Dunn or two-way ANOVA/Bonferroni tests (p <0.05). In vitro , for enamel, 10 and 20% hydroxyapatitebased pastes, regardless the presence of F, were effective in preventing erosion associated with abrasion. For dentin, the protective effect was found only for Fcontaining paste and the effect was higher for those with higher F concentration. In situ, only pastes containing 10% HAP were effective in reducing enamel erosion as compared to the placebo paste. For the other tested conditions, none of the pastes used significantly differed from placebo. For the second subproject, the BCa + DF had a protective effect only for enamel and dentin erosion in vitro . For erosion associated with abrasion in vitro , as well as for the in situ study, no significant differences were detected among the treatments.