Síntese e caracterização de macroesferas de vidro bioativo : estudo da osteogênese in vitro e in vivo

Costa, Karen Julie Santos Grancianinov

Síntese e caracterização de macroesferas de vidro bioativo : estudo da osteogênese in vitro e in vivo

dc.contributor.advisor	Oliveira, Ivone Regina de
dc.contributor.author	Costa, Karen Julie Santos Grancianinov
dc.contributor.coadvisor	Vasconcellos, Luana Marotta Reis de
dc.contributor.event2	São José dos Campos
dc.contributor.referee	Sant'Anna, Luciana Barros
dc.contributor.referee	Borges, Alexandre Luiz Souto
dc.date.accessioned	2025-03-10T13:51:51Z
dc.date.available	2025-03-10T13:17:48Z
dc.date.available	2025-03-10T13:44:31Z
dc.date.available	2025-03-10T13:51:51Z
dc.date.issued	2021-08-10
dc.description.abstract	Esferas de vidros bioativos (BV) com formato uniforme e variação de tamanho específica promovem a dissolução e liberação de íons de forma precisamente controlada. As partículas esféricas também permitem que as estas sejam empacotadas em um arranjo 3D, o que resulta em uma porosidade aberta que melhora o crescimento ósseo através da implantação. No método de extrusão para a produção de esferas, o alginato é extrudado gota a gota na solução de gelificação, tal como CaCl2, íons Ca2+ instantaneamente reagem com os grupos carboxílicos de resíduos de ácido gulurônico na superfície da gota, então se difundem para dentro e reagem para formar o gel de alginato de Ca. Neste trabalho, o BV-58S foi sintetizado pelo método sol-gel à temperatura ambiente usando TEP (Trietilfosfato) ou ácido fosfórico (AF) como precursores de fósforo e a reação de gelificação foi catalisada pela adição de NH4OH (1 ou 2M). Os pós foram misturados com solução de alginato de sódio e extrudados gota a gota por uma bomba em solução de gelificação de cloreto de cálcio 0,1 M para produzir partículas esféricas. As macroesferas BV-58S produzidas foram caracterizadas quanto à densidade teórica, área de superfície específica / distribuição de tamanho de poro, bioatividade por um ensaio de fluido corporal simulado (SBF), experimentos de cultura de células e ensaio biológico in vivo. A partir da síntese das macroesferas observou-se que a técnica aplicada foi eficiente, pois resultou em materiais com formatos fortemente esféricos com elevados valores de área superficial e densidade, além de que os materiais exibiram caráter bioativo a partir da formação de uma camada de apatita sob a superfície dos materiais quando imersos em SBF. Os testes biológicos in vitro indicaram que as macroesferas estudadas e o material controle BV45S5 não apresentaram efeito citotóxico e permitiram que ocorresse o processo de osteogênese in vitro , pois foi detectada a presença do indicador osteogênico de fosfatase alcalina e a formação de matriz mineralizada. Os resultados referentes aos ensaios biológicos in vivo não exibiram diferença estatística entre os grupos experimentais MTEP-2M, BV45S5 e controle coágulo nos dois períodos avaliados (p>0,05). Entretanto comparando as semanas observou-se diferença entre o grupo MTEP-2M (2 semanas) e BV45S5 (2 semanas),em relação aos grupos BV45S5 (6 semanas) e coágulo (6 semanas), sendo que os grupos em 2 semanas apresentaram menor formação óssea (p<0,05). Contudo o osso neoformado do experimento in vivo foi semelhante ao observado no grupo controle no qual o método utilizado neste estudo foi capaz de preparar macroesferas de vidro bioativo que indicam ser biomateriais promissores para melhorar a regeneração do tecido ósseo.
dc.description.abstract2	Bioactive glass (BV) spheres with uniform shape and specific size variation promote the dissolution and release of ions in a precisely controlled manner. The spherical particles also allow these to be packed into a 3D arrangement, which results in an open porosity that improves bone growth through implantation. In the extrusion method for producing spheres, alginate is extruded dropwise into the gelling solution, such as CaCl2, Ca2+ ions instantly react with the carboxylic groups of guluronic acid residues on the surface of the droplet, then diffuse inward and react to form the Ca alginate gel. In this work, BV-58S was synthesized by the sol-gel method at room temperature using TEP (Triethylphosphate) or phosphoric acid (AF) as phosphorus precursors and the gelling reaction was catalyzed by the addition of NH4OH (1 or 2M). The powders were mixed with sodium alginate solution and extruded dropwise by a pump into 0.1 M calcium chloride gelling solution to produce spherical particles. The produced BV-58S macrospheres were characterized for theoretical density, specific surface area / pore size distribution, bioactivity by a simulated body fluid assay (SBF), cell culture experiments and in vivo biological assay. From the synthesis of macrospheres, it was observed that the applied technique was efficient, as it resulted in materials with strongly spherical shapes with high values of surface area and density, in addition to the materials exhibiting a bioactive character from the formation of an apatite layer under the surface of materials when immersed in SBF. The in vitro biological tests indicated that the studied macrospheres and the control material BV45S5 did not show a cytotoxic effect and allowed the in vitro osteogenesis process to occur, as the presence of the osteogenic indicator of alkaline phosphatase and the formation of mineralized matrix were detected. The results referring to in vivo biological assays showed no statistical difference between the experimental groups MTEP-2M, BV45S5 and clot control in the two periods evaluated (p>0.05). However, comparing the weeks, a difference was observed between the MTEP-2M (2 weeks) and BV45S5 (2 weeks) group, in relation to the BV45S5 (6 weeks) and clot (6 weeks) groups, with the groups in 2 weeks showing less bone formation (p<0.05). However, the neoformed bone in the in vivo experiment was similar to that observed in the control group in which the method used in this study was able to prepare bioactive glass macrospheres that indicate promising biomaterials to improve bone tissue regeneration.
dc.description.physical	96 f.
dc.format.mimetype	pdf
dc.identifier.affiliation	Universidade do Vale do Paraíba
dc.identifier.affiliation	Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
dc.identifier.bibliographicCitation2	COSTA, Karen Julie Santos Grancianinov. Síntese e caracterização de macroesferas de vidro bioativo: estudo da osteogênese in vitro e in vivo. São José dos Campos, SP, 2021. 97 f.; disco laser Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos-SP, 2021.
dc.identifier.uri	https://repositorio.univap.br/handle/123456789/647.3
dc.language.iso	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil
dc.publisher.initials	Univap
dc.publisher.institution	Universidade do Vale do Paraíba
dc.publisher.program	Mestrado em Engenharia Biomédica
dc.publisher.spatial	São José dos Campos
dc.subject.keyword	Materiais biomédicos
dc.subject.keyword	Álcalis
dc.subject.keyword	Macroesferas
dc.subject.keyword	Precursor de fósforo
dc.subject.keyword	BV-58S
dc.title	Síntese e caracterização de macroesferas de vidro bioativo : estudo da osteogênese in vitro e in vivo
dc.title.alternative	Synthesis and characterization of bioactive glass macrospheres : in vitro and in vivo osteogenesis study
dc.type	Dissertação
dc.type.masterDegree	Mestrado Acadêmico