Development of biosilicate based bone cement

Autor: Machado, Caroline Vital Rosa
Přispěvatelé: Zanotto, Edgar Dutra, Crovace, Murilo Camuri
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCAR
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
Popis: Não recebi financiamento Synthetic grafts have an important contribution to modern health care, especially in bone reconstruction surgeries. In addition orthopedics, bone grafts can also be used in maxillofacial surgery. In 1980s, bone cements emerged as an alternative to grafts in granular or block form. Bone cements have advantages, such as moldability to the fracture or injury region and possibility of treating comminuted fractures, in addition to allowing minimally invasive surgical procedures. In this work, new compositions were prepared to obtain a bone cement that combines good fracture strength and bioactivity, in addition to a good workability and setting time between 5 and 20 minutes. To achieve this goal, a bioactive glass-ceramic Biosilicate® (developed at LaMaV/UFSCar) and different types of phosphates were used. Scanning Eletron Microscopy (SEM) analyses were used as a tool to control the formation of hydroxycarbonate apatite (HCA) after exposing the samples to a SBF-K9 (Simulated Body Fluid) solution. The crystalline phases formed were identenfied by X-ray Diffraction. Additionally, biaxial flexion tests were conducted to obtain the fracture resistance. The bioactivity of the cements was evaluated by in vitro bioactivity tests, followed by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis, confirmed the formation of a HCA bioactive layer, indicating the good in vitro bioactivity of the material. It was also found that the addition of additives influenced directly in the cement reactions, and that the sample containing hydrochloric acid showed the best results (~ 30 MPa after 14 days of setting). Exposure to the SBF-K9 solution did not drastically affect the fracture strength. Thus, a new cement with great potential for use as bone graft was developed in this work. In vivo and clinical tests will be necessary before commercial production and application in humans. Enxertos sintéticos têm importante papel nos cuidados da saúde humana, especialmente em cirurgias de reconstrução óssea. Além de serem usados em ortopedia, enxertos ósseos também são utilizados em cirurgias bucomaxilofaciais. No final da década de 1980, cimentos ósseos, na forma granulada ou de blocos, surgiram como uma alternativa para enxertos. Os cimentos ósseos apresentam vantagens como moldabilidade à região da fratura ou lesão e possibilidade de tratamento de fraturas cominutivas, além de permitir um procedimento cirúrgico minimamente invasivo. Neste trabalho foram desenvolvidas novas composições de cimentos ósseos, que combinam boa resistência mecânica e bioatividade, com boa trabalhabilidade e tempo de cura entre 5 e 20 minutos. Para atingir esse objetivo, foram combinados o vitrocerâmico biotivo Biosilicato® (desenvolvido no LaMaV/UFSCar) e diferentes tipos de fosfatos. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Infravermelho foram utilizadas como ferramentas de controle da formação de hidroxicarbonato apatita (HCA) após a exposição de amostras à uma solução de SBF-K9 (Simulated Body Fluid). As fases cristalinas formadas foram identificadas por Difração de Raios X. Adicionalmente, ensaios de flexão biaxial foram conduzidos para caracterizar a resistência à fratura dos compósitos. A bioatividade dos cimentos foi avaliada por testes de bioatividade in vitro, baseada em análises por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), que confirmaram a formação da camada bioativa de HCA, indicando a boa bioatividade in vitro do material. Além disso, verificou-se que a adição de aditivos aceleradores de pega influenciou diretamente na reação dos cimentos, sendo que os corpos de prova contendo ácido clorídrico apresentaram os melhores resultados (~30 MPa após 14 dias de secagem). Notou-se também que a exposição à solução SBF-K9 não afetou drasticamente a resistência mecânica à flexão. Dessa forma, obtivemos um novo tipo de cimento com significativo potencial para uso como enxerto ósseo. Testes in vivo e clínicos serão necessários para a utilização em humanos.
Databáze: OpenAIRE
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