Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades biológicas de cimentos experimentais a base de resina metacrilato contendo α-tricálcio fosfato (α-TCP) ou hidroxiapatita nanoparticulada (HAp) in vitro e in vivo. Para isto, os cimentos experimentais foram avaliados e comparados com AH Plus (AHP). Na etapa in vitro, os materiais foram mantidos em contato com meio de cultura por 24 horas, coletados e avaliados na concentração de 10%. Células-tronco da papila apical humana (SCAPs) foram submetidas aos ensaios de viabilidade brometo de 3-(4,5-dimetiltiazólio)-2,5-difenil tetrazólio (MTT) e sulfurodamina B (SRB) no período de 24 horas; e a bioatividade foi avaliada pela atividade da enzima fosfatase alcalina (ALP) e deposição de nódulos mineralizados pelo corante vermelho de Alizarina (AR), nos períodos de 1, 5, 10 e 15 dias. Na etapa in vivo, os materiais foram inseridos em tubos de polietileno e colocados no tecido subcutâneo de ratos para avaliação da reação inflamatória, sendo utilizado um tubo vazio como controle e avaliados os períodos de 7, 30 e 90 dias; para avaliação da deposição óssea, os cimentos α-TCP e AHP foram inseridos em cavidades confeccionadas no fêmur de ratos, sendo utilizada uma cavidade vazia como controle e avaliados os períodos de 30 e 90 dias. Para o ensaio de viabilidade e ensaios in vivo, foram utilizados os testes de Kruskal-Wallis e post hoc de Dunn; para avaliação da bioatividade in vitro foram utilizados os testes ANOVA e post hoc de Tukey (P < 0.05). HAp e AHP não apresentaram diferenças estatísticas entre si em ambos os ensaios de citotoxicidade (P> 0,05) e o α-TCP apresentou menor resultado de viabilidade no teste MTT, sendo estatisticamente diferente dos outros (P <0,05). Os ensaios de bioatividade demonstraram aumento na atividade da ALP em todos os grupos (P < 0.05). Observou-se semelhança entre os grupos no primeiro período (P > 0.05), AHP apresentou menores valores em 5 dias (P < 0.05), α-TCP apresentou os maiores valores em 10 dias (P < 0.05), e em 15 dias este cimento foi superior ao AHP (P < 0.05). AR mostrou aumento na quantidade de depósitos mineralizados após 5 dias (P < 0.05). Não houve diferença entre os grupos em 1 dia (P > 0.05), α-TCP, HAp e controle foram semelhantes aos 5 dias (P > 0.05), e em 10 e 15 dias, α-TCP apresentou os maiores valores, sendo diferente dos outros cimentos (P > 0.05). Na avaliação da resposta inflamatória in vivo, observou-se diminuição da inflamação e aumento de fibras colágenas em todos os grupos. Em 7 dias, α-TCP e HAp mostraram resultados semelhantes ao controle CT (P>0.05) e diferentes do AHP (P < 0.05), que foi o único grupo a apresentar células-gigantes neste período. Na avaliação da deposição óssea, houve aumento na deposição de 30 para 90 dias nos grupos α-TCP e controle (P < 0.05), e estes grupos apresentaram resultados semelhantes em 90 dias (P > 0.05), diferindo do AHP (P < 0.05). Conclui-se que a associação de fosfatos de cálcio à resina metacrilato apresentou bons resultados de biocompatibilidade e bioatividade in vitro e in vivo, apresentando potencial para serem utilizados como cimentos obturadores na prática clínica. / This study aimed to evaluate the biological properties of experimental sealers containing α-tricalcium phosphate (α-TCP) or nanoparticulate hydroxyapatite (HAp) in a methacrylate resin-base in vitro and in vivo. For this, the experimental sealers were evaluated and compared with AH Plus (AHP). At the in vitro assays, the materials were kept in contact with culture medium for 24 hours, collected and evaluated at concentrations of 100% and 10%. Stem cells from human apical papilla (SCAPs) were submitted to 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and sulfurodamine B (SRB) viability assays for 24 hour; and bioactivity was evaluated by alkaline phosphatase enzyme activity (ALP) and deposition of mineralized nodules by Alizarin Red staining (AR), for 1, 5, 10 and 15 days. At in vivo assays, the materials were inserted in polyethylene tubes and placed in subcutaneous tissue of rats to evaluate the inflammatory reaction, using an empty tube as control and evaluating the periods of 7, 30 and 90 days; to evaluate bone deposition, α-TCP and AHP cements were inserted into cavities made in the femur of rats, using an empty cavity as control and evaluating the periods of 30 and 90 days. For viability and in vivo assays, Kruskal-Wallis and Dunn’s post hoc tests were used; for bioactivity, ANOVA and Tukey's post hoc tests were used (P < 0.05). HAp and AHP did not presented statistical differences from each other in both citotoxicity assays (P > 0.05), and α-TCP presented a lower viability result in MTT assay, being statistically different from the other sealers (P < 0.05). The bioactivity assays showed an increase in ALP activity for all groups (P < 0.05). Similar results were found between the groups at the first period (P > 0.05), AHP had the lowest values at 5 days (P < 0.05), α-TCP presented the highest values at 10 days (P < 0.05), and at 15 days, this sealer’s values were higher than AHP (P < 0.05). AR showed an increase in the amount of mineralized deposits after 5 days for all sealers (P < 0.05). No difference between groups were found at 1 day (P > 0.05), α-TCP, HAp and control were similar at 5 days (P > 0.05), and at 10 and 15 days, α-TCP presented the highest values, being different of the other sealers (P > 0.05). Regarding the evaluation of the inflammatory response in vivo, there was a decrease in inflammation and increase of collagen fibers in all groups. At 7 days, α-TCP and HAp showed similar results to the control (P > 0.05) and different from AHP (P < 0.05), which was the only group to present giant cells in this period. In the evaluation of bone deposition, there was an increase in deposition from 30 to 90 days for α-TCP and control groups (P < 0.05), and these groups presented similar results in 90 days (P > 0.05), differing from the AHP (P < 0.05). It was concluded that the association of calcium phosphates and methacrylate resin showed good biocompatibility and bioactivity results in vitro and in vivo, presenting potential to be used as endodontic sealers in clinical practice.

Este trabalho apresenta a preparação e caracterização de materiais compósitos baseados na mistura (blenda) de poli (ácido lático) PLA e poli (adipato co-tereftalato de butileno) PBAT reforçados com bio-hidroxiapatita \"HAp\", obtida a partir de cascas de ovos brancos de galinha. A obtenção de HAp foi realizada por via úmida, reação ácido-base. Primeiramente, foi obtido o bio-carbonato de cálcio a partir das cascas de ovos brancos de galinha, seguido de um ciclo térmico de aquecimento a 800 °C para a conversão em óxido de cálcio, o qual posteriormente foi sinterizado a 900 °C para a obtenção da HAp. Os materiais compósitos de PLA/PBAT reforçados com 1, 3 e 5 %, em massa, de HAp em pó, com tamanho de partículas iguais ou menor que 10 &mu;m, foram preparadas pelo processo de extrusão utilizando-se uma extrusora de dupla-rosca. Após o processo de extrusão, os materiais foram alimentados ao funil de alimentação de uma injetora de laboratório para a obtenção dos corpos de prova para os ensaios de caracterização. Parte dos corpos de prova foram submetidos à esterilização por radiação gama (radioesterilização), utilizando-se feixe de elétrons de alta energia, gerados em um acelerador de elétrons industrial, de 1,5 MeV, à temperatura ambiente e na presença de ar, com dose de radiação de 25 kGy. As amostras de HAp foram caracterizadas por meio dos ensaios de difração de raios X (DRX), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG) e microscopia eletrônica de varredura com fonte de emissão de campo (MEV-FEG). O PLA/PBAT puro e seus compósitos não irradiados e irradiados foram caracterizados por meio dos ensaios de DRX, TG, MEV-FEG, calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de distorção térmica (HDT), ponto de amolecimento Vicat, resistência à tração, à flexão e ao impacto Izod, validação do processo de esterilização (teste de carga microbiana (Biocarga ou Bioburden) e ensaios de esterilidade) e citotoxicidade \"in vitro\" pelo método de incorporação do vermelho neutro para avaliação da biocompatibilidade das amostras. As análises de DRX da HAp mostraram os picos característicos presentes na fase amorfa da HAp; os picos e bandas largas pertencentes aos grupos moleculares da HAp foram identificados por meio da análise por FTIR; a estabilidade térmica da HAp obtida foi confirmada por termogravimetria, a qual mostrou uma pequena perda de massa com o aumento da temperatura, devido à queima do solvente, evaporação de água e queima de materiais orgânicos presentes na amostra de HAp, as imagens obtidas por MEV-FEG mostraram estruturas irregulares características da HAp. A incorporação de HAp na blenda de PLA/PBAT promoveu ganhos superiores a 10 % na temperatura de distorção térmica e no ponto de amolecimento Vicat original da blenda, aumento superior a 15 % nas propriedades mecânicas de resistência à tração e à flexão, e aumento superior a 10 % a resistência ao impacto Izod, melhorando suas propriedades de forma significativa quando comparado a blenda de PLA/PBAT. Os testes de carga microbiana e esterilidade mostraram que a dose de radiação de 25 kGy aplicada foi eficaz para a esterilização das amostras dos materiais. Todas as amostras apresentaram-se biocompatíveis em ambiente celular pelo teste de citotoxicidade \"in vitro\", apresentando potencial para estudo \"in vivo\". / This work presents the preparation and characterization of composites based on blends of poly (lactic acid) - PLA and poly (adipate co-terephthalate of butylene) - PBAT reinforced with bio-hydroxyapatite \"HAp\", obtained from avian eggshells waste of white color. The HAp was obtained by the wet chemical method from the acid-base reaction. Firstly, the bio-calcium carbonate (bio-CaCO3) was obtained from the avian eggshells waste. The bio-CaCO3 was submitted to a heating cycle at 800 °C in order to convert bio-CaCO3 in the bio-calcium oxide, which was then sintered at 900 °C and the bio-HAp was obtained. PLA/PBAT reinforced with 1, 3 and 5 % in weight of HAp, particle size &le; 10 &mu;m, were prepared by the extrusion process using a twin-screw extruder. After the extrusion process, the PLA/PBAT blend and its composites were fed into a laboratory injection molding machine and the specimens test were obtained for the characterization tests. Part of the specimens was submitted to sterilization by gamma radiation (radio-sterilization) with electron-beam using an industrial electron accelerator of 1.5 MeV, at the radiation dose of 25 kGy, room temperature and in the presence of air. HAp was characterized by X ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG) and scanning electron microscopy with field emission source (FE-SEM) analysis. The blends and composites (non-irradiated and irradiated samples) were characterized by XRD; TG; FE-SEM and differential scanning calorimetry (DSC) analysis. The thermal distortion temperature (HDT), Vicat softening temperature, tensile, flexural, and impact Izod tests were also carried out. The validation of materials sterilization process (Bioburden tests) and cytotoxicity test \"in vitro\" to evaluating the biocompatibility of the material composites were also made. XRD analyzes results showed a characteristic peak in the amorphous phase of HAp. FTIR analysis identified broad peaks and bands belonging to the molecular groups of HAp. The thermal stability of the HAp was confirmed by the TG analysis, which showed a small loss of mass with the increase of temperature due to the burning of solvents, water evaporation and burning of organic materials present in the sample of HAp. The FE-SEM images showed irregular structures characteristic of HAp. Regarding the PLA/PBAT/HAP composites, it can be observed increases up to 10 % in thermal distortion temperature and Vicat softening temperature, higher than 15 % in the tensile and flexural strength, and higher than 10 % in the Izod impact when compared with neat PLA/PBAT blend. The bioburden tests showed that radiation dose of 25 kGy was effective for sterilization of the materials. The results of the cytotoxicity test \"in vitro\" showed that all samples are biocompatible in the cellular environment, and therefore, presents a potential for \"in vivo\" study.

Understanding, and ultimately, predicting the degradation of bioresorbable composites made of biodegradable polyesters and calcium-based ceramics is paramount in order to fully unlock the potential of these materials, which are heavily used in orthopaedic applications and also being considered for stents. A modelling framework which characterises the degradation of bioresorbable composites was generated by generalising a computational model previously reported in literature. The framework uses mathematical expressions to represent the interwoven phenomena present during degradation. Three ceramic-specific models were then created by particularising the framework for three common calcium-based fillers, namely tricalcium phosphate (TCP), hydroxyapatite (HA) and calcium carbonate (CC). In these models, the degradation of a bioresorbable composite is described with four parameters: the non-catalytic and auto-catalytic polymer degradation rates, $k_1$ and $k_2'$ respectively and the ceramic dissolution rate and exponent, $A_\text{d}$ and $\theta$ respectively. A comprehensive data mining exercise was carried out by surveying the existing literature in order to obtain quantitative degradation data for bioresorbable composites containing TCP, HA and CC. This resulted in a database with a variety of case studies. Subsequently, each case study was analysed using the corresponding ceramic-specific model returning a set of values for the four degradation constants. Both cases with agreement and disagreement between model prediction and experimental data were studied. 76% of the 107 analysed case studies displayed the expected behaviour. In general terms, the analysis of the harvested data with the models showed that a wide range of degradation behaviours can be attained using different polymeric matrix - ceramic filler combinations. Furthermore, the existence of discrepancies in degradation behaviour between a priori similar bioresorbable composites became apparent, highlighting the high number of hidden factors affecting composite degradation such as polymer tacticity or ceramic impurities. The analysis of the case studies also highlighted that the ceramic dissolution rate needed to depict the portrayed degradation behaviours is significantly higher than that reported for ceramics alone in dissolution studies under physiological conditions, indicating that studies of the filler elements alone do not provide a complete picture. Lastly, the computational analysis provided insight into the complex influence of factors such as sample porosity and degradation protocol in the degradation behaviour. In addition to the computational analysis of literature data, an experimental degradation study was carried out with nanocomposites made of calcium carbonate and poly(D,L-lactide-co-glycolide). This study showed the existence of a clear buering effect with the addition of the ceramic filler and confirmed the assumptions employed in the modelling framework in this particular bioresorbable composite. The detailed nature and modest size of these data enabled a more precise and thorough analysis using the CC composites degradation model. In summary, the modelling framework is able to capture the main degradation behaviour of bioresorbable composites and also point to factors responsible for dissimilar behaviours. The degradation maps generated with the values of $k_1$, $k_2'$, $A_\text{d}$ and $\theta$ output by the models appear to be a good tool to summarise, classify and facilitate the analysis and search of specific bioresorbable composites.

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A portion of these Ti-35Nb-4Sn samples had the surface chemically and thermally modified through NaOH, CaCl, heat and water. After this process the three samples were submitted to bioactivity assay through the Kokubo procotol. The samples were immersed in PBS during different periods (1, 3, 7 and 14 days), during this period they were kept in anoven at 36.5 ± 0.03 ° C. It was verified the formation of apatite through XRD and MEV / EDS. The experimental techniques used in the characterization were: MO, DRX, FRX, MEV, and Hardness Test. Results: Structurally the Ti-18Nb-11Sn alloys howed a structure composed of the orthorhombic martensitic phase α ", with Vickers hardness of 189,5HV, MEV images present the formation of Hydroxyapatite in 14 days after immersion in PBS, XRD analysis demonstrates peaks In 2θ = 31,8 ° referring to Hydroxyapatite. The Ti-35Nb-4Sn alloy is formed by β phase, exhibits Vickers hard ness of 270HV, SEM images demonstrating the formation of hydroxyl apatite after 7 days confirmed by XRD. Conclusion: The Ti-18Nb-11Sn alloy, shows composed of orthorhombic martensitic phase, thus presents structural and mechanical characteristics that are not considered appropriate for implants. The bioactivity assay has shown that Ti- 35Nb-4Sn alloys have a more bioactive surface treatment than the others. / O Titânio é um metal de primeira escolha para utilização como biomaterial. As ligas de Titânio do tipo β são as mais indicadas para implantes ortopédicos. Este estudo teve por objetivo obter, caracterizar estruturalmente e avaliar a bioatividade de três tipos de ligas de Ti-Nb-Sn: a) 61%Ti-18%Nb-11%Sn de fusão bruta; b) 61%Ti-35%Nb-4%Sn com tratamento termomecânico; c) 61%Ti-35%Nb-4%Sn com tratamento termomecânico e superfície modificada quimicamente. Materiais e Métodos: as amostras foram produzidas através da fusão em forno arco voltaíco. Após a fusão, às amostras de Ti-35Nb-4Sn foram submetidas à redução, tratamento e envelhecimento térmico. Uma parte destas amostras de Ti-35Nb-4Sn tiveram a superfície modificada quimicamente e termicamente, através de soluções de NaOH, CaCl, Calor e água. Após este processo as três amostras foram submetidas a ensaios de bioatividade, seguindo o procotolo de Kokubo. As amostras foram imersas em um Fluído Corpóreo Simulado (FCS), durante diferentes períodos, (um, três, sete e quatorze dias). Durante este período, foram mantidas dentro da estufa à 36,5 ±0,03°C. Averigou-se a formação de apatita através de DRX e MEV/EDS. As técnicas experimentais utilizadas na caracterização foram: MO, DRX, FRX, MEV, e Ensaio de Dureza. Resultados: estruturalmente a liga Ti-18Nb-11Sn relevou uma estrutura composta pela fase martensítica ortorrômbica α”, com dureza Vickers de 189,5HV, as imagens de MEV apresentam a formação de Hidroxiapatita no 14° dia após a imersão em FCS. A análise de DRX mostra a presença de picos de difração para o ângulo 2θ=31,8°, o qual é referente à formação de Hidroxiapatita. A liga Ti-35Nb-4Sn é apresenta a formação da fase β, a qual apresenta microdureza Vickers de 270HV. As imagens de MEV confirmam a formação de hidroxiapatita após 7 dias de imersão de FCS. Os resultados de DRX também confirmam a presença de hidroxiapatita sobre a superfície da liga. E para as amostras modificadas termoquimicamente, a formação de HA é evidenciada pela MEV, no terceiro dia após imersão em FCS. Conclusão: A liga Ti-18Nb- 11Sn demonstrou ser composta por fase martensítica ortorrômbica, assim, apresenta características estruturais e mecânicas que não são consideradas apropriadas para implantes. O ensaio de bioatividade demonstrou que a liga Ti-35Nb-4Sn com tratamento de termoquímico da superfície, apresenta maior bioatividade que as demais ligas.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de corpos cerâmicos compostos bioativos com estrutura de gradiente funcional destinado à fabricação de componentes de implantes médicos. Na obtenção do compósito utilizou-se a alumina (\'AL IND.2\'\'O IND.3\') como base, a hidroxiapatita (HA) e o biovidro como componentes bioativos e a sacarose na obtenção da porosidade desejada. No desenvolvimento e na manufatura do material os métodos de processamento e os materiais utilizados foram selecionados de forma a atender as características desejadas para os componentes de implantes, ou seja, precisão dimensional, confiabilidade mecânica, desempenho em serviço, repetibilidade e custo aceitável. Como resultado, obteve-se um material estrutural com gradiente funcional de dupla camada. A dupla camada é composta de uma camada densa que confere a resistência mecânica desejada ao componente e a camada porosa promove a interação com os tecidos biológicos. A interação foi obtida com a infiltração de hidroxiapatita e biovidro na camada porosa. Ensaios mecânicos foram realizados para verificar a influência dos poros, da hidroxiapatita e do biovidro sobre a resistência mecânica do compósito. Foram executadas análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDS) para observação da estrutura porosa, morfologia, distribuição e comunicação dos poros, e a eficiência da infiltração da hidroxiapatita e do biovidro. / This work shows the development of bioactive composite ceramic body with functional gradient structure to use in medical implant components. The used materials were, alumina (\'AL IND.2\'\'O IND.3\') as a base material, hydroxyapatite (HA) and bioglass that were the bioactive components and sucrose used for obtaining pores. In the development and manufacture of the bioactive composite, the processing method and the materials were selected so that the dimensional characteristics, performance and repetition of production of the pieces present to the components specified characteristics with reliability and acceptable cost. The developed structure possesses a dense layer, which gives the mechanical resistance and a porous layer to have a biological interaction between the component and the tissue. Hydroxyapatite and bioglass were added in the porous layer to improve that interaction and mechanical tests were made in order to check if the pores, hydroxyapatite and bioglass, interferes the mechanical resistance of the components. Scanning eletronic microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray (EDX) analysis were made to observe the porous structure and performance of the filtration of hidroxyapatite and bioglass.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A biocerÃmica de hidroxiapatita (HA) Ã um material biocompatÃvel no corpo humano e pode ser uma importante ferramenta em aplicaÃÃes de hipertermia para o tratamento no cÃncer Ãsseo. Neste trabalho investigou-se o efeito da adiÃÃo de Ãons de ferro na estrutura da HA com o objetivo de obter uma biocerÃmica que venha ser utilizado no tratamento hipertÃrmico contra o cÃncer. As amostras foram preparadas pelo mÃtodo cerÃmico e caracterizadas pela difraÃÃo de raios-X, espectroscopia do infravermelho (FTIR), microdureza Vickers, medidas elÃtricas (constante e perda dielÃtrica) e microscopia eletrÃnica de varredura (MEV). AtravÃs da difraÃÃo de raios-X verificou-se a presenÃa da fase Ca2Fe2O5 que apresenta uma estrutura denominada Brownmillerite. Verificou-se melhoria das propriedades mecÃnicas e elÃtricas com o aumento da temperatura de sinterizaÃÃo. Observou-se que o aumento da concentraÃÃo de ferro e da temperatura de sinterizaÃÃo ocasionaram mudanÃas morfolÃgicas nos grÃos. / The bioceramic called hydroxyapatite (HA) is a biocompatible material which can be an important tool in hyperthermia applications for the treatment of bony cancer. In this work the effect of the addition of Fe ions in the structure of the HA was investigated with the objective of obtaining a magnetic bioceramic to be used in the hyperthermic treatment against the cancer. The samples were prepared by the ceramic method and characterized by the X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), Vickers hardness, electric properties (constant and loss dielectric) and scanning electronic microscopy (SEM). The presence of the phase Ca2Fe2O5 was verified by X-ray diffraction analysis, showing a structure Brownmillerite. The improvement of the mechanical and electric properties was verified with the increase of the sintering temperature. It was observed that the increase of the Fe addition and the sintering temperature caused morphologic changes in the grains.

O crescente interesse na utilização de biomateriais para reparação óssea levou a inúmeros estudos envolvendo formação de diversos produtos, neste sentido, os compósitos obtidos utilizando-se gelatina (G), quitosana (QS) e hidroxiapatita (HA) destacam-se por serem bioativos e bioabsorvíveis, além de apresentarem elevada similaridade com o tecido a ser reparado. Barreiras físicas formadas por tais materiais são extremamente importantes para a odontologia, e o seguinte trabalho tem como objetivo a preparação de membranas de G/QS/HA a partir de um método de co-precipitação in situ da HA na matriz polimérica para sua utilização em regeneração tecidual guiada (RTG). As membranas contendo razões de 20/80, 50/50 e 80/20 de G/QS com 0,3M de HA foram preparadas com pequena adição de glicerina (0,5% v/v) e suas características morfológicas e físico-químicas foram analisadas por meio de técnicas como espectroscopia no infravermelho (IV), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS) e análise termogravimétrica (ATG). Além disso, foram realizados ensaios de intumescimento e ensaios de citotoxicidade in vitro com cultura de células para verificar a possibilidade de utilização das membranas confeccionadas. O processo de precipitação in situ foi eficaz para formação das mambranas. Além disso, as amostras reticuladas por GTA apresentaram melhores resultados de intumescimento, ao passo que as membranas reticuladas por TPP não se mostraram citotóxicas. / The increasing growth in the usage of bio-composites in bone repair has led to several studies involving the formation of several products. In this sense, composites obtained with gelatin (G), chitosan (QS) and hydroxyapatite (HA) stand out since they are bioactive and biodegradable, besides showing high similarity with the tissue to be repaired. Physical barriers made by such materials are extremely important in orthopedics, and the present work aims to craft G/QS/HA membranes by an in situ co-precipitation method of HA in the polymeric matrix to use them with a treatment called guided bone regeneration (RTG). The membranes containing 20/80, 50/50 and 80/20 weigh percent of G/QS with 0,3M of HA were prepared with a small amount of glycerin (0,5% v/v) and its morphological and physicochemical properties were analyzed by infrared spectroscopy (IV), X-ray diffraction (DRX), scanning electron microscopy (MEV), electron energy loss spectroscopy (EDS) and thermo gravimetric analysis (ATG). On top of that, swelling essays and in vitro cytotoxicity with cell culture were be carried out to check the availability and possible uses of the crafted membranes. The in situ precipitation method was effective to form the membranes. The samples crosslinked with GTA showed better swelling results, however the TPP method yielded non-cytotoxic membranes.

Para a produção de compósitos multifuncionais crescente atenção tem sido dada a uma homogeneização eficaz de hidroxiapatitas em matrizes poliméricas, buscando uma sintonia fina da concentração entre polímeros biodegradáveis e biocerâmicas. Este trabalho dedicou-se a síntese, caracterização e estudo das propriedades biológicas do híbrido hidroxiapatita / poli(&epsilon;-aprolactona) estrela. A hidroxiapatita nanométrica (HAPN) foi revestida com o polímero biodegradável poli(&epsilon; -caprolactona) de topologia em estrela de três braços (PCLE). O uso de um polímero com topologia ramificada visa alterar algumas de suas propriedades mecânicas, a adesão interfacial à cerâmica, a sua viscosidade, o volume hidrodinâmico e sua cinética de degradação. O desempenho do híbrido HAPN/PCLE foi comparado com os materiais: HAP com partículas micrométricas (HAP-91 material comercial), o seu compósito revestido com PCLE (HAP-91/PCLE) e uma cerâmica nanométrica bifásica hidroxiapatita/&beta;-TCP (HAP-8). Os materiais foram caracterizados por avaliações físico-químicas e biológicas realizadas por estudos de citotoxicidade, adsorção de proteínas, proliferação celular, atividade de fosfatase alcalina. A síntese de PCLE foi verificada por análise espectroscópica (espectroscopia no infravermelho-FTIR; ressonância magnética nuclear de prótons- 1H-RMN e carbono- 13C-RMN; a matriz assistida por desorção a laser / ionização; MALDI-TOF; e cromatografia de permeação em gel (GPC). O revestimento das biocerâmicas por PCLE foi confirmado por técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET) e de varredura (MEV). Os compósitos mostraram uma melhor trababilidade em relação à cerâmica pura e são menos quebradiços, possivelmente devido à presença do PCLE na interface da biocerâmica. A análise de MEV e MET mostrou um aspecto de continuidade no contorno das partículas de cerâmica, em micro e nano-escala. Os compósitos apresentam comportamento não citototóxico e propiciaram um crescimento de células de mamíferos. A proliferação de células osteoblásticas (MG -63) foi significativamente mais elevada para o compósito HAPN/PCLE em comparação com outros biomateriais, sugerindo influência da área de superfície na adesão e proliferação de células. O estudo do ângulo de contato indicou que o revestimento com PCLE faz com que a superfície da biocerâmica seja mais hidrofóbica. O estudo com radioisótopos indicou que o revestimento da biocerâmica com PCLE altera significativamente a adsorção das proteínas do sangue fibrinogênio e albumina. O processo de regeneração do tecido ósseo foi estudado em condições in vivo com a implantação de pastilhas dos materiais estudados em tíbias de coelho. Os resultados mostraram que os compósitos podem ser utilizados como biomaterial, pois houve neoformação óssea ao redor dos implantes. / For the production of multifunctional composites in the combination of biodegradable polymers and bioceramics, increasing attention has been paid to an effective homogenization of hydroxyapatite within polymer matrices and a fine tuning of the concentration. This work was dedicated to the synthesis, characterization and study of the biological properties of the hybrid star poly(&epsilon;-caprolactone)/hydroxyapatite composites. A nanometer hydroxyapatite (HAPN) was coated with the biodegradable polymer poly (&epsilon;-caprolactone) with three arms star topology (PCLE). The use of polymer branched topology aims to change some of its mechanical properties, the interfacial adhesion to ceramic, its viscosity, the hydrodynamic volume and its degradation kinetics. The performance of the hybrid HAPN/PCLE was compared with the other three materials: HAP commercial micrometric particles (HAP-91), their composite coated with PCLE (HAP-91/PCLE) and a biphasic ceramic nanohydroxyapatite/&beta;-TCP (HAP-8). All materials were characterized by different physico-chemical and biological evaluations performed by cytotoxicity studies, protein adsorption, cell proliferation, alkaline phosphatase activity and an in vivo studies. The synthesis of PCLE was verified by spectroscopic analysis (Fourier-Transform infrared-FTIR and nuclear magnetic resonance-1H-NMR/13C-NMR), matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI-TOF) and gel permeation chromatography (GPC). The coating of the bioceramics by PCLE was confirmed by microscopy techniques transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). The composites showed better easy handling in relation to pure ceramic and are less brittle, possibly due to the presence of PCLE at bioceramic interface. The SEM and TEM analysis showed an aspect of continuity in the contour of the ceramic particles, both in micro and nanoscale. The composites exhibit non cytotoxicity behavior and propitiated mammalian cell growth. The proliferation of osteoblastic cells (MG-63) was significantly higher for the composite HAPN/PCLE compared to other biomaterials, suggesting influences of the surface area on the cell adhesion and proliferation. The study of contact angle indicated that the PCLE coating makes the bioceramic surfaces more hydrophobic. The radioisotopic studies indicates that the coating of bioceramics with PCLE significantly alter the adsorption of blood proteins fibrinogen and albumin. The process of regeneration of bone tissue was studied in in vivo conditions after implantation of implants manufactured from composites in rabbit´s tibias. The results showed that composites can be used as biomaterial since the newly bone grew around the implants.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-05-30T13:11:14Z No. of bitstreams: 1 Jailton Romão.pdf: 5399205 bytes, checksum: 4addad0621a18f6bf94614b90a8ae4cf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T13:11:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jailton Romão.pdf: 5399205 bytes, checksum: 4addad0621a18f6bf94614b90a8ae4cf (MD5) Previous issue date: 2015-07-09 / FAPEMA / The purpose of this study was to synthesize a bioceramic with base of hydroxyapatite and hydroxyapatite by inserting rare earth ions having luminescent properties. Hydroxyapatite (HAP), which is the main mineral that constitutues the bone tissue and represents about 5% of the total mass of an adult person. It is the bioceramic most studied among researchers for medical and dental applications, because they have important properties for biomaterials area, such as: biocompatibility and osteointegration. These properties make it one of the most suitable biomaterials for use in implants, prostheses, among others. The rare earths have luminescent properties with little efficiency when alone, needing a binder matrix (host) to absorb its received radiation energy and transfer the energy to the rare earth ions that, in turn, emit luminescence more intensely. The luminescence of an apatite doped with rare earth is valuable in biological applications such as luminescent markers. The methodology employed was the solid state reaction via calcination involved stoichiometric relationships between the reagents and doping of hydroxyapatite. The dopants were chosen for their fluorescent character and having high possibility of inclusion in the HAP matrix, replacing the Ca2+ ions. The techniques used contributed to verify and compare the formagtion, the structure and crystallinity of the samples. The results obtained from this research were satisfactory when compared with those found in the literature. The analyses of the diffraction of X - rays showed that there was the formation of hydroxyapatite and the dissolution of rare earth ions in the matrix, proven by the Rietveld refinement method. The insertion of the rare earth ions in the hydroxyapatite altered the average size of the crystallite, while increased the concentration of rare earths, the crystallite size decreased. The comparison of the Raman spectra of the doped samples strengthened the idea of the dissolution of the ions in the matrix of the hidoxiapatita demonstrated by fluorescence emission spectrum, because emitted luminescence signals with electronic transitions in the visible spectrum. The figures presented in the density were satisfactory, since they are close to the theoretical values. The increase in density of the samples doped with rare earth ions were also acceptable considering that the TR3+ ions have a higher density than the Ca2+ ions. The values found of the porosity are satisfactory in percentage relations, because the pores are intrinsic characteristics of bioceramic materials and enables adhesion property of the material to the immune tissue. The Fluorescence spectroscopy showed emission signs. Most fluorescence signal intensity occurred in the hydroxyapatite sample doped with europium and ytterbium (HAEu1Yb0,5) enabling its use as a probe or fluorescent marker. The dielectric measurements showed values befitting with the ones found in the literature, as well as the dielectric losses. The conductivity values presented are very low, enabling use of synthesized samples and being used dielectrics. / A finalidade desta pesquisa foi sintetizar e caracterizar uma biocerâmica à base de hidroxiapatita e hidroxiapatita com a inserção de íons terras raras com propriedades luminescentes. A hidroxiapatita (HAP), principal mineral que constitui o tecido ósseo, representa cerca de 5% de massa total de uma pessoa adulta, sendo a biocerâmica mais estudada entre os pesquisadores para aplicações médicas e odontológicas, pois possui propriedades importantes para a área de biomateriais, tais como: biocompatibilidade e osteintegração. Estas propriedades fazem com que seja um dos biomateriais mais adequados para a utilização em implantes, próteses, dentre outras. Os terras raras possuem propriedades luminescentes, com pouca eficiência quando sozinhos, necessitando de uma matriz ligante (hospedeiro) que absorva sua energia de radiação recebida e transfira essa energia para os íons terras raras que, por sua vez, emitem a luminescência de forma mais intensa. A luminescência de uma apatita dopada com terras raras é valorosa em aplicações biológicas, como em marcadores luminescentes. A metodologia empregada foi a reação de estado sólido via calcinação que envolveram relações estequiométricas entre os reagentes e dopagem da hidroxiapatita. Os dopantes foram escolhidos por possuírem caráter fluorescente e por terem grande possibilidade de inserção na matriz da HAP, substituindo os íons Ca2+. As técnicas utilizadas neste trabalho contribuíram para verificar e comparar a formação, a estrutura e cristalinidade das amostras. Os resultados obtidos na realização nesta pesquisa foram satisfatórios quando comparados com os encontrados na literatura. As análises de difração de raios  X mostraram que ocorreu a formação da hidroxiapatita e a dissolução dos íons terras raras na matriz, comprovadas no refinamento pelo Método de Rietveld. A inserção dos íons de terras raras na hidroxiapatita alterou o tamanho médio do cristalito, à medida que aumentava a concentração dos terras raras. A comparação dos espectros Raman das amostras dopadas reforçaram a ideia da dissolução dos íons na matriz da hidroxiapatita comprovada pelo espectro de emissão de fluorescência, pois emitiram sinais de luminescência com transições eletrônicas no espectro visível. Os valores apresentados na densidade foram satisfatórios, pois estão próximos aos valores teóricos. O aumento na densidade das amostras dopadas com íons terras raras também foram aceitáveis, uma vez que possuem densidade maior que íons de Ca2+. Os valores encontrados da porosidade são satisfatórios em relações percentuais, pois os poros são características intrínsecas de materiais biocerâmicos e viabiliza propriedade de adesão do material ao tecido imunológico. A espectroscopia de fluorescência apresentou sinais de emissão, com maior intensidade de sinal ocorrendo na amostra de hidroxiapatita dopada com Európio e itérbio (HAEu1Yb0,5) possibilitando sua utilização como sonda ou marcador fluorescente. As medidas dielétricas mostraram valores condizendo aos encontrados na literatura, assim como as perdas dielétricas. Os valores de condutividade apresentados são muito baixos, possibilitando utilização das amostras sintetizadas como dielétricos.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-08-10T15:16:01Z No. of bitstreams: 1 LidiaAquino.pdf: 2053455 bytes, checksum: 95e94dcfbf696e59e2d1b06e0057eed7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T15:16:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LidiaAquino.pdf: 2053455 bytes, checksum: 95e94dcfbf696e59e2d1b06e0057eed7 (MD5) Previous issue date: 2015-06-05 / This research aims to prepare and characterize cement-based hydroxyapatite (Hap) and galactomannan (Gal) extracted from Adenanthera pavonina L. seed for dental use. The cement constituents were: HAp, Gal and catalysts commercials JET and LS. The Gal was extracted from the Adenanthera pavonina L seeds; while the hydroxyapatite (HAp) was synthesized by mechanical milling of high energy planetary ball mill. Three cements were prepared: the solid phase used were 75 wt% HAp and 25 wt% Gal. The liquid phase consisted of 0.30 ml of distilled water, for HAG cement. For the solid phase HAGJET cement was the same as HAG cement and the liquid phase composed by a 0.10 mL catalyst commercial JET and 0.20 mL of distilled water. The solid phase of HAGLS cement was consists of 60 wt% HAp, the liquid phase of 40 wt% Gal solution and 0.10 mL of commercial catalyst LS. The constituent cements were characterized by X-ray Diffraction, Thermal Analysis and Infrared Spectroscopy. The cements were characterized by techniques established by ISO 6876/2001, such as setting time, flow, solubility. Furthermore, method of resonant cavity – to determine the setting time of the cements – degrees of swelling, microhardness, morphology. The data were analyzed using 1-way ANOVA with Student’s t-test (p < 0.05). Considering the results obtained in XRD, it was observed that Gal showed broad peaks characteristic of an amorphous structure and HAP showed crystalline peaks confirming the synthesis of the material. Thermal analysis confirmed the decomposition of Gal at temperatures above 300 °C and the stability of HAp. The FTIR showed characteristic bands of HAp and Gal. The formed cements have a good setting time that time was confirmed by the method of resonant cavity, and flow of according to standard ISO 6876/2001. The solubility test showed that only the HAGLS cement is within ISO standard. The HAGLS cement also exhibited lower water absorption, consequently, shows the highest hardness. The HAG and HAGLS cements show rough surface. The HAGJET cement revealed a smooth and flat surface. Those results suggest that there is potential to develop a sealer used HAp and Gal. / Esta pesquisa tem por objetivo principal preparar e caracterizar cimentos à base de hidroxiapatita (HAp) e galactomanana (Gal) extraída das sementes de Adenanthera pavonina L. para uso odontológico. Os constituintes dos cimentos foram: HAp, Gal e catalisadores comerciais JET e LS. A Gal foi extraída de sementes de Adenanthera pavonina L; enquanto que a hidroxiapatita (HAp) foi sintetizada por moagem mecânica de alta energia em moinho planetário de bolas. Foram preparados três cimentos: na fase sólida foram utilizados 75% de HAp e 25% de Gal. A fase líquida foi constituída por 0,30 mL de água destilada, para o cimento HAG. Para o cimento HAGJET a fase sólida foi a mesma do cimento HAG e a fase líquida composta por 0,10 mL do catalisador JET e 0,20 mL de água destilada; no cimento HAGLS, sua fase sólida foi constituída por 60% de HAp e a líquida por 40% de solução de Gal e 0,10 mL do catalisador comercial LS. Os constituintes do cimento foram caracterizados por Difração de Raios-X, Análises Térmicas e Espectroscopia no Infravermelho. Os cimentos foram caracterizados pelas técnicas estabelecidas pela norma ISO 6876/2001, tais como: tempo de presa, escoamento, solubilidade. Os cimentos foram caracterizados também, pelo método da cavidade ressonante (para determinar o tempo de presa dos cimentos), grau de intumescimento (GI), microdureza e MEV. Os dados foram analisados usando o teste ANOVA com o teste t (p < 0,05). Considerando os resultados obtidos, no DRX, observou-se que a Gal apresentou picos largos característicos de estrutura amorfa e a HAp picos cristalinos confirmando a síntese do material. As análises térmicas confirmaram a decomposição da Gal em temperaturas acima de 300 °C e a estabilidade da HAp. O FTIR exibiu bandas características da HAp e Gal. Os cimentos formados apresentaram um bom tempo de presa, esse tempo foi confirmado pelo método da cavidade ressonante, e escoamento de acordo com a norma ISO 6876/2001. O teste de solubilidade mostrou que apenas o cimento HAGLS está dentro da norma ISO. O cimento HAGLS exibiu menor absorção de água, consequentemente, apresenta a maior dureza. Os cimentos, HAG e HAGLS mostram superfície rugosa, o cimento HAGJET revelou uma superfície lisa e plana. Esses resultados sugerem que há possibilidade de desenvolver um cimento endodôntico utilizando Hidroxiapatita e Galactomanana.