Made available in DSpace on 2014-10-09T12:47:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09244.pdf: 6936918 bytes, checksum: f617a299a215c92962967e2aa68b85f0 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:00/11693-7

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T12:50:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_DanielOliveirade_M.pdf: 10551325 bytes, checksum: b19eaea79808ec2adad2fc6b3728f8de (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Não informado / Abstract: Natural systems are able to create organic-inorganic composites of remarkable properties. Bone, for instance, presents properties that are found both in ceramics and polymers. This effect is related to the organic matrix, which controls nucleation and growth of calcium phosphate crystals, besides composite's organization and architecture in nanometric levels, in order to achieve a better understanding of this process, precipitation of calcium phosphate was carried out in a medium which contained small amounts of alginate and chitosan, seeking to emulate the matrix effect. Calcium phosphates precipitates were obtained using two different concentrations of the biopolymer and one control sample. The experiments were divided in two groups, depending on the system's initial pH. In the first group, the starting pH was acid. However, part of the reaction medium was separated and had its pH adjusted to an alkaline range. In the second group, the initial pH was calculated in order to be in the range of hydroxyapatite stability. Characterization was accomplished by scanning electron microscopy, X-Ray diffraction and Fourier-transform infrared spectroscopy. The powders obtained in the first group were compose mainly by brushite (CaHPO4.2H2O) and its anhydrous phase, monetite, CaHP04. In the first group of experiments with alginate, monetite concentration was related mainly to the reaction medium pH, suggesting that alginate-calcium interaction was strongly dependent on the formation of complexes among carboxyl radicals and calcium, which avoided water bonding. Chitosan-doped samples, on the other hand, seemed to be affected mainly by the biopolymer concentration. Chitosan and monetite concentration seemed to be inversely proportional. This is attributed to the ionotropic effect, which reduced auto-diffusion and consequently, calcium phosphate-chitosan interaction. These samples also possessed an apparent degree of orientation, supposedly due to a coherent growth of calcium phosphate crystals over heterogeneous nuclei. Alginate-doped samples obtained in the second group of experiments presented reduced cristal Unity, which was related to reprecipitation of the crystals over biopolymers nuclei. Chitosan-doped samples, however, presented an increase in crista!Iinity. This may be attributed to a process of nucleation inside the gel, implying in crystalline growth controlled by sterical effects / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

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

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Os objetivos deste estudo foram: 1) sintetizar e caracterizar partículas de fosfato dicálcico dihidratado (DCPD) funcionalizadas com diferentes compostos orgânicos (ácido cítrico/AC, ácido acrílico/AA, fosfato de metacriloiloxietila/MOEP e dimetacrilato de dietilenoglicol/DEGDMA) e 2) avaliar o efeito da incorporação destas partículas sobre as propriedades físico-químicas e potencial remineralizador de compósitos experimentais. Na primeira fase do trabalho, partículas de DCPD foram sintetizadas pelo método da co-precipitação na presença de ácido cítrico, ácido acrílico, MOEP ou DEGDMA ou na ausência de funcionalizantes (não funcionalizadas/NF). As partículas foram caracterizadas por difração de raio x (DRX), análise elementar, densidade teórica, área superficial, difração de laser, microscopia eletrônica de varredura e potencial zeta. Na segunda etapa do trabalho, seis compósitos experimentais foram manipulados contendo dimetacrilato de glicidila bisfenol A (BisGMA)/dimetacrilato de trietileno glicol (TEGDMA) (1:1 em mols), fotoinciadores e 60 vol% de partículas, sendo essa proporção composta por partículas de vidro de bário silanizadas e 0 vol% (controle, sem DCPD) ou 20 vol% de partículas de DCPD. Os materiais foram avaliados quanto ao grau de conversão (GC), resistência à flexão biaxial (RFB) e módulo flexural (E) após 24 horas e 60 dias em água, liberação de íons e efeito protetor sobre esmalte adjacente à restaurações submetidas a um desafio cariogênico in vitro. Os resultados de GC, E, liberação de íons e ?KHNsuperficial/?KHNtransversal foram submetidos à análise de variância (ANOVA)/ teste de Tukey. Os resultados de RFB foram submetidos ao teste de Kruskal-Wallis/teste de Dunn. Em todos os casos, o nível de significância global foi de 5%. A formação de DCPD foi confirmada através do DRX. A análise elementar comprovou retenção de funcionalizante em níveis acima de 1,5% apenas para DCPD-DEGDMA, que também apresentaram redução na densidade devido à presença do monômero funcionalizante. Os valores de área superficial foram semelhantes para todas as partículas (22 - 30 m2/g). Partículas sintetizadas na presença de ácido cítrico apresentaram menor tamanho em relação às demais. Valores de potencial zeta variaram entre -0,9 e -14,2 mV. Todos os compósitos apresentaram GC semelhantes. Para RFB após 24 horas, apenas os materiais contendo DCPD-AA e DCPD-DEGDMA foram estatisticamente semelhantes ao controle, porém, após imersão prolongada, somente o material contendo DCPDDEGDMA manteve-se estatisticamente semelhante ao controle. Para E, após 24 horas, os compósitos contendo DCPD-NF, DCPD-MOEP, DCPD-DEGDMA ou DCPD-AA foram estatisticamente semelhantes e superiores ao controle. Após imersão, todos os compósitos apresentaram-se semelhantes ao controle, exceto DCPD-AA que apresentou menor módulo. O material contendo DCPD-AC apresentou maiores liberações iônicas do que aquele com DCPD-DEGDMA, o que possivelmente se refletiu no ?KHNsuperficial estatisticamente menor dos corpos de prova restaurados com compósito contendo DCPD-AC em comparação ao material contendo DCPD-DEGDMA. Para ?KHNtransversal, não houve interação estatisticamente significante entre os fatores. As maiores reduções foram observadas nas profundidades de 10 ?m e 30 ?m. Além disso, o esmalte ao redor do compósito contendo DCPD-AA apresentou maior redução em sua KHN do que o os materiais contendo DCPD-NF e do que o material controle. A síntese de DCPD foi realizada com êxito. Entretanto, apenas o ácido cítrico foi efetivo para redução do tamanho das partículas. DEGDMA foi o funcionalizante que apresentou maiores teores de retenção na superfície das partículas. Além disso, a funcionalização com DEGDMA favoreceu a interação entre DCPD e a matriz orgânica, o que foi evidenciado pelos maiores valores de resistência à flexão. Todavia, liberação de íons foi comprometida. Em 7 dias os compósitos contendo DCPD não tiveram um efeito protetor contra a desmineralização provocada pela ciclagem de pH. / The aims of this study were: 1) to synthesize and characterize dicalcium phosphate dihydrate (DCPD) particles functionalized with different organic agents (citric acid/CA, acrylic acid/AA, methacryloyloxyethyl phosphate/MOEP and diethylene glycol dimethacrylate/DEGDMA) and 2) evaluate the effect of the addition of these particles over physical-chemical properties and remineralization potential of experimental composites. In the first part of the study, DCPD particles were synthesized by a coprecipitation method in the presence of citric acid, acrylic acid, MOEP, DEGDMA or without functionalizing agent (non-functionalized/NF). Particles were characterized by X-ray diffraction (XRD), elemental analysis, density, surface area, laser diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and zeta potential. In the second part, six resinbased materials were manipulated, containing in the organic phase bisphenol A glycerolate dimethacrylate (BisGMA)/triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) (1:1 in mols), photoiniciators and 60 vol% of particles, composed by silanized barium glass and 0% (control: without DCPD) or 20 vol% of DCPD particles. Materials were evaluated for degree of conversion (DC), biaxial flexural strength (BFS) and flexural modulus (E) after 24 hours and 60 days of immersion in water, ion release and protective effect on adjacent enamel submitted to an in vitro cariogenic challenge. Data from DC, E, ion release ?KHNsurface/?KHNcross-sectional were subjected to analysis of variance (ANOVA)/Tukey test. Data from BFS were analyzed using Kruskal- Wallis/Dunn test. In all cases, the global significance level was 5%. DCPD formation was confirmed by XRD. Elemental analysis presented the retention of functionalizing agent retention at levels above 1.5% only for DCPD-DEGDMA, which also had reduction in density due to the presence of the functionalizing monomer. Surface area measurements were similar for all particles (22 - 30 m2/g). Particles synthesized in the presence of citric acid presented smaller size in relation to the others. Zeta potential values ranged from -0.9 to -14.2 mV. All composites presented similar DC. For BFS, after 24 hours, only the materials containing DCPD-AA and DCPDDEGDMA were statistically similar to the control, but after prolonged immersion only the material containing DCPD-DEGDMA remained statistically similar to the control. For E, after 24 hours, the composites containing DCPD-NF, DCPD-MOEP, DCPDDEGDMA or DCPD-AA were statistically similar and presented higher results than the control. After immersion, all composites were similar to the control, except for DCPD-AA, which had lower results. The material containing DCPD-CA presented higher ionic releases than the DCPD-DEGDMA, this possibly reflected on the lower results for ?KHNsurface for the specimens restored with the composite containing DCPD-CA in comparison to DCPD-DEGDMA material. For ?KHNcross-sectional, there was no statistically significant interaction for the factors. The highest reductions were observed at 10 ?m and 30 ?m dephts. Also, the enamel around the composite containing DCPD-AA presented higher reduction in KHN than the materials containing DCPD-NF and than the control. DCPD synthesis was successful. However, only citric acid was effective to reduce particle size. DEGDMA was the functionalizing agent that presented higher levels of retention in the particle surface. In addition, functionalization with DEGDMA favored the interaction between DCPD and the organic matrix, evidenced by the higher resuts of flexural strength. However ion release was compromised. In 7 days the DCPD-containing composites did not prersented a protective effect against the demineralization caused by the pH cycling.

A utilização de biocerâmicas de natureza inerte, como a alumia e zircônia, têm ao longo dos últimos anos, estimulado grande interesse científico no entendimento dos mecanismos biológicos dos biomateriais. Por sua vez, cerâmicas bioativas (a base de fosfatos de cálcio) apresentam uma melhor estabilidade química superficial e biocompatibilidade, entretanto, suas limitações estão relacionadas a baixos valores de propriedades mecânicas. Assim, a técnica de recobrimento de alumina-zircônia, em soluções de concentrações semelhantes ao fluido corpóreo, possibilita o desenvolvimento de uma camada bioativa, que induz uma melhor interação osso-implante. Além disso, cerâmicas porosas (arcabouços) com morfologia e distribuição bem definida são reconhecidamente empregadas como suporte para o crescimento, fixação e desenvolvimento de tecido no interior do implante. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi obter corpos de prova porosos de alumina e alumina contendo 5% em volume de inclusões nanométricas de zircônia. A obtenção dos corpos porosos se baseou no processo gelcasting de espumas, sem atmosfera controlada, seguido pelo tratamento químico de superfície com ácido fosfórico e finalmente, pelo recobrimento biomimético para o período de 7, 14 e 21 dias de incubação. As caracterizações dos corpos de prova foram realizadas através de porosidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV) aliada à espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e ensaio de compressão diametral. Os resultados indicaram a obtenção de corpos porosos de alumina e alumina-zircônia com alta homogeneidade de poros em toda a estrutura com elevada interconectividade. O método de recobrimento biomimético promoveu uma formação efetiva de apatita na superfície e no interior dos poros dos corpos porosos em todas as composições e condições estudadas, contudo, essa formação se apresentou mais uniformemente distribuída na superfície dos nanocompósitos porosos de alumina-zircônia tratados com ácido fosfórico, indicando que a presença da zircônia nanométrica estimula a formação da nucleação da apatita a partir das interações entre os grupos (Zr-OH). Além disso, bons valores de resistência mecânica à compressão da matriz foram alcançados, potencializando a aplicação dos corpos porosos de alumina e de alumina-zircônia recobertos com fosfato de cálcio como bons substitutos ósseos. / The use of naturally inert bioceramics as alumina and zirconia has over the last few years spurred great scientific interest in understanding the biological mechanisms of biomaterials. In turn, ceramic biactive (by calcium phosphate), have a better surface biocompatibility and chemical stability. However, their limitations are related to low values of mechanical properties. Thus, the alumina-zirconia coating technique, in similar concentrations to the body fluid solutions, enables the development of a bioactive layer, which induces a better implantbone interaction. Furthermore, porous ceramic (scaffolds) with a defined morphology and distribution are known by using it as support for the growth, attachment and tissue development within the implant. In this sense, the objective of this study was to obtain porous bodies of alumina and alumina containing 5%vol. nanometric zirconia inclusions. The obtaining of porous bodies based on the gelcasting foams process without controlled atmosphere, followed by chemical surface treatment with phosphoric acid, and finally the biomimetic coating to the period of 7, 14 and 21 days of incubation. The characterizations of the samples were performed by apparent porosity, scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS) and diametrical compression test. The results indicated porous bodies of alumina and alumina-zirconia with high homogeneity throughout the pore structure with high interconnectivity. The biomimetic coating method promoted effective formation of apatite on the surface and within the pores of the porous bodies in all investigated compositions and conditions, however, such a formation is presented more evenly distributed on the surface of porous alumina-zirconia nanocomposite acid-treated phosphoric, indicating that the presence of nano-zirconia stimulates the formation of nucleation of apatite from interactions between groups (Zr-OH). Furthermore, good values of compressive strength of the matrix that have been achieved, enhancing the application of the porous bodies of alumina and alumina-zirconia coated with calcium phosphate bone substitutes as well.

O objetivo do presente trabalho foi desenvolver e caracterizar uma resina adesiva acrescida de α-fosfato tricálcico (αTCP), que reconhecidamente apresenta potencial de estimular a deposição mineral, avaliando o seu desempenho in vitro quando utilizada em restaurações adesivas de dentes decíduos submetidos à remoção seletiva de tecido cariado. Sessenta dentes decíduos posteriores com lesões de cárie profunda em metade interna de dentina foram submetidos in vitro à remoção seletiva de tecido cariado, e restaurados utilizando sistema adesivo com incorporação de 0% e 2% de αTCP (n=30). As resinas adesivas foram caracterizadas pelos ensaios de taxa de polimerização e grau de conversão (n=3) e degradação em solvente. O desempenho restaurador foi avaliado através de ensaios imediatos e longitudinais (6 meses) de grau de conversão, resistência de união à microtração (Two-Way ANOVA p<0,05) o grupo controle em 24 horas (2,899) e seis meses após (2,450), o grupo experimental (2,646) em 24 horas e seis meses (2,646). Dureza Knoop (Two-Way ANOVA p<0,05), houve aumento da dureza com o passar do tempo e avaliação da deposição mineral por Espectroscopia Raman, o grupo experimental apresentou maior deposição (3 meses). / The objective of the present work was to develop and characterize an adhesive resin added with tricalcium α-phosphate (αTCP), which has the potential to stimulate mineral deposition, evaluating its in vitro performance when used in adhesive restorations of deciduous teeth submitted to selective removal Of carious tissue. Sixty posterior deciduous teeth with deep caries lesions in the inner half of dentin were submitted in vitro to the selective removal of carious tissue and restored using adhesive system with 0% and 2% incorporation of αTCP (n = 30). Adhesive resins were characterized by polymerization rate and conversion degree (n = 3) and solvent degradation assays. The restorative performance was evaluated by means of immediate and longitudinal trials (6 months) of conversion grade, bond strength to microtraction (Two-Way ANOVA p <0.05) in the control group in 24 hours (2,899) and six months after (2,450), experimental group (2,646) at 24 hours and six months (2,646). There was an increase in hardness over time and mineral deposition by Raman Spectroscopy, the experimental group presented higher deposition (3 months).

The aim of this study was to investigate the microstructure and mechanical properties of pure and Mg2+ and F- doped nano-calcium phosphate (CaP) powders, which were synthesized by precipitation method. After the drying and calcination processes, the samples were sintered at 1100&ordm / C for 1 hour. High densities were achieved except for the 7.5 % mole Mg doped samples. Microstructure of the CaPs were investigated by X- ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Due to the Mg substitution, &amp / #946 / -TCP phase was detected besides HAp, resulting in the formation of HAp/ &amp / #946 / -TCP biphasic composites with different compositions. The substitutions of the ions have been verified by the decrease in the hexagonal unit cell volumes of the doped CaPs. FTIR spectra revealed the characteristic absorption bands of HAp, &amp / #946 / -TCP and the ones that were resulted from the F-OH bonds and substitution of the Mg2+ ions. The SEM results revealed the grain sizes in the range of ~197 nm-740 nm. In general, the micro hardness and diametral tensile strength tests revealed that Mg2+ ions in large amounts (7.5 % mole) had negative effects on the mechanical properties of the samples, while substitution of the F- ions had a positive effect on their mechanical properties.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 180-209).

Thesis (Ph. D.)--McGill University, 1997. / Includes abstract in French. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.