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Previous issue date: 2014-07-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanotechnology involves creation, manipulation and exploitation of materials at the nanoscale. This Science has led to research and development of new materials consisting of molecules, particles and/or grains in the nanometer scale. The Research Group in Biomaterials of UDESC develops studies in the field of nanotechnology and nanomaterials for more than a decade with the goal of developing nanostructured biomaterials with different characteristics of conventional biomaterials, capable of promoting early bone formation and contributes significantly within the bone healing and quality of life The first step of this Thesis research aimed to characterize six different granular microporous biomaterials divided into two groups. Group I was composed of hydroxyapatite (HAp), beta tricalcium phosphate (TCP), and biphasic calcium phosphate (BCP) at a concentration of 60% HAp and 40% TCP by volume. Group II consisted of three compositions of nanocomposites in hydroxyapatite matrix, with 5% by volume of the second nanometric phase, in the following compositions: HAp-SiO2n, HAp-TiO2n and HAp-Al2O3-αn. The results of the characterization were related to X-ray diffraction analysis (XRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), morphological and microstructural characterization, specific surface area, hydrostatic density and open porosity. After characterization studies, the calcium phosphate biomaterials and nanocomposites were used for simultaneous comparative analysis of bone formation in a method of guided bone augmentation in rabbit calvaria. Blood clot (C) and bovine hydroxyapatite BioOss® (HAP-BOV) served as control. The results of histomorphometric analysis demonstrated that the biomaterial HAp-SiO2 showed the highest amount of mineralized bone tissue after 45 days (39.07%), followed by HAp (36.92%), TCP (31.3%), BCP (31.2%), HAp-Al2O3 (28.88%), HAp-BOV (26.45%), HAp-TiO2 (15.92%) and C (3.6%). After 90 days, analysis was performed only for Group I and the 14 HAp biomaterial had the highest amount of mineralized bone tissue (49.46%), followed by BCP (41.5%), TCP (35.18%) and C (6.26%). The results of the characterization and in vivo studies showed that calcium phosphates HAp, TCP, BCP and nanocomposite HAp-SiO2 were biocompatible and do not induced inflammatory tissue reactions. Their microstructural characteristics, with lower grain than 800nm and interconnected microporosity above 25%, provided better performance of bone formation in relation to commercial biomaterial used as control. / A nanotecnologia envolve a criação, manipulação e exploração de materiais na escala nanométrica. Esta Ciência tem levado à investigação e ao desenvolvimento de novos materiais constituídos por moléculas, partículas e/ou grãos na escala do nanômetro. O Grupo de Pesquisa em Biomateriais da UDESC desenvolve pesquisas na área de nanotecnologia e nanomateriais há mais de uma década com o objetivo de desenvolver biomateriais nanoestruturados com características diferenciadas dos biomateriais convencionais, capazes de promover a neoformação óssea precoce e contribuir significativamente dentro dos processos de reparação tecidual e com a qualidade de vida. A primeira etapa deste trabalho de Tese teve por objetivo realizar a caracterização de seis diferentes biomateriais microporosos granulados, divididos em dois grupos. O grupo I foi composto pelos biomateriais hidroxiapatita (HAp), fosfato tricálcico beta (TCP) e fosfato de cálcio bifásico (BCP) na concentração de 60% HAp e 40% TCP em volume. O grupo II foi formado por três composições de biomateriais nanocompósitos em matriz de hidroxiapatita, a 5% em volume da segunda fase nanométrica, nas seguintes composições: HAp-SiO2n, HAp-TiO2n e HAp-Al2O3-n. Os resultados de caracterização obtidos relacionaram os dados referentes à análise por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), caracterização morfológica e microestrutural, área superficial, densidade hidrostática e porosidade aberta. Após a realização dos estudos de caracterização, os biomateriais fosfatos de cálcio e nanocompósitos foram utilizados para uma análise comparativa simultânea de formação óssea em um método de aumento ósseo guiado em calvária de coelhos. Como controle foram utilizados o coágulo sanguíneo (C) e a hidroxiapatita bovina BioOss® (HAP-BOV). Os resultados da análise histomorfométrica demonstraram que o biomaterial HAp-SiO2 apresentou a maior quantidade de tecido ósseo mineralizado aos 45 dias (39,07%), seguido da HAp (36,92%), TCP (31,3%), BCP (31,2%), HAp-Al2O3 (28,88%), HAp-BOV (26,45%), HAp-TiO2 (15,92%) e C (3,6%). A análise aos 90 dias foi realizada apenas para o grupo I e o biomaterial HAp apresentou a maior 12 quantidade de tecido ósseo mineralizado (49,46%), seguido por BCP (41,5%), TCP (35,18%) e C (6,26%). Os resultados obtidos dos estudos de caracterização e de formação óssea mostraram que os fosfatos de cálcio microporosos HAp, TCP, BCP e o nanocompósito microporoso HAp-SiO2 foram biocompatíveis e não induziram reações teciduais inflamatórias. Suas características microestruturais, com grãos inferiores a 800nm e microporosidade interconectada acima de 25%, proporcionaram um melhor desempenho de formação óssea em relação ao biomaterial comercial utilizado como controle.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.udesc.br #179.97.105.11:handle/615 |
| Date | 14 July 2014 |
| Creators | Levandowski Junior, Nelson |
| Contributors | Camargo, Nelson Heriberto Almeida |
| Publisher | Universidade do Estado de Santa Catarina, Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais, UDESC, BR, Ciência e Engenharia de Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UDESC, instname:Universidade do Estado de Santa Catarina, instacron:UDESC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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