Síntese e caracterização de novo hidrogel compósito com hidroxiapatita de estrôncio para regeneração óssea
Resumo
A formação rápida de um novo tecido ósseo é pré-requisito para restauração estética e funcional do tecido perdido. Levando isso em consideração, o objetivo deste trabalho foi preparar um biomaterial potencialmente aplicável para regeneração óssea à base de uma matriz de hidrogel modificada com partículas de Hidroxiapatita (HA) e Hidroxiapatita de Estrôncio (HASr). Para a síntese das partículas, o método de precipitação húmida e calcinação foi utilizado. No caso da hidroxiapatita de estrôncio, 50 mol% do cálcio foi substituído por nitrato de estrôncio na fase de precipitação. As partículas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por energia dispersiva de raios-X (MEV-EDX – morfologia e composição química), difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia
infravermelha com transformada de Fourier (FTIR). Os hidrogéis foram preparados a partir de misturas dos polímeros poli(álcool vinílico) (PVA) e sulfato de condroitina (SC) utilizando a técnica de congelamento/descongelamento. Durante esse processo, diferentes quantidades de HA ou HASr (0, 5, 10 ou 15% em massa) foram adicionadas à formulação dos hidrogéis. Os hidrogéis obtidos (com e sem partículas) foram caracterizados por FTIR, MEV-EDX e micro tomografia computadorizada (micro-CT – porosidade do hidrogel). Além disso, foram realizados ensaios in vitro com esses hidrogéis a fim de avaliar suas propriedades mecânicas, capacidade de absorção de líquidos e citotoxicidade. O MEV-EDX confirmou uma distribuição homogênea de Ca2+ e Sr2+ ao longo das estruturas das partículas. Já as análises de DRX apresentaram padrões de difração correspondentes à HA e HASr. A análise de
FTIR dos hidrogéis permitiu comprovar a formação da rede polimérica do hidrogel de PVA/SC, resultado da reticulação física das cadeias de PVA durante as etapas de congelamento/descongelamento. Ainda, as análises de FTIR confirmaram a presença das partículas (HA ou HASr) nas matrizes de hidrogel. A porosidade e distribuição homogênea das partículas foi confirmada pelo MEV-EDX mostrando presença de íons Ca2+ e Sr2+ nos hidrogéis independentemente da concentração. O micro-CT exibiu uma porosidade total de 30% no hidrogel controle (sem partículas) e uma tendência a reduzir a porosidade total à medida que a proporção de HA ou HASr aumentava. A resistência à compressão do hidrogel compósito aumentou com a adição de partículas. O teste de viabilidade celular revelou que todos os hidrogéis preparados são atóxicos e ainda permitem um aumento na quantidade de células em todos os grupos, incluindo o hidrogel controle (sem partículas). Em conclusão, um hidrogel composto modificado com até 15% em massa de partículas de HA ou HASr foi sintetizado com sucesso com propriedades físico-químicas aprimoradas em comparação com o hidrogel controle, mostrando também características manipulativas promissoras. Os próximos passos incluirão ensaios de fosfatase alcalina para observar a capacidade dos hidrogéis de induzir a diferenciação óssea e testes in vivo para regeneração óssea em defeitos de tamanho crítico em um modelo animal, buscando avaliar a futura aplicação clínica.
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