Síntese do α-fosfato tricálcico e estudo da modificação de cimentos de fosfato de cálcio com silicato tricálcico

Abstract

Os cimentos ósseos de fosfato de cálcio apresentam uma série de vantagens de utilização em ortopedia e traumatologia, sendo as mais destacadas a sua biocompatibilidade e bioatividade, que permitem a osteocondução dos tecidos e o endurecimento “in situ”, permitindo maior facilidade de manipulação. A principal desvantagem destes cimentos é sua baixa resistência mecânica, que no melhor dos casos consegue igualar-se à do osso trabecular. A adição do silicato tricálcico ao cimento de fosfato de cálcio pode ser efetiva no aumento da ostecondutividade do cimento. Porém, só alguns estudos têm sido feitos para avaliar os efeitos da adição do silicato tricálcico nas propriedades mecânicas dos cimentos de fosfato de cálcio. O objetivo do trabalho foi obter pós de α-fosfato tricálcico [α-(Ca3(PO4)2)], mediante o método tradicional de reação de estado sólido, e por um método inovador para este fim, a reação por combustão. Avaliar comparativamente as propriedades dos pós de α-fosfato tricálcico e dos cimentos de α-fosfato tricálcico, obtido por ambos os métodos, para sua escolha e implementação no estudo da modificação do cimento de fosfato de cálcio com silicato tricálcico [Ca3SiO5]. As rotas de reação de estado sólido e reação por combustão permitiram a obtenção do α-fosfato tricálcico como fase majoritária e de forma cristalina, no caso da reação de estado sólido, acrescida de β-fosfato tricálcico como fase não desejada. A cinética e o mecanismo de precipitação da hidroxiapatita foram diferenciados em ambos os cimentos avaliados. Foi constatada uma queda da resistência mecânica à compressão dos cimentos com 14 dias imersão em SBF, com relação aos cimentos com 24h de cura. O estudo da modificação do cimento de α-fosfato tricálcico, obtido via reação de estado sólido, com silicato tricálcico mostrou que a adição de uma quantidade apropriada de silicato tricálcico aumenta a resistência mecânica à compressão do cimento modificado, com relação ao cimento convencional, para 14 dias de imersão em SBF.

The bone cement of calcium phosphate present a number of advantages for use in orthopedics and traumatology, the most prominent of its biocompatibility and bioactivity, allowing the bone conduction tissue and hardening in situ, allowing greater ease of handling. The main disadvantage of these cements is their low mechanical strength, which at best can match up to the trabecular bone. The addition of tricalcium silicate into calcium phosphate cements may be effective in increasing osteconductivity of tehe cement. However, only a few studies have been conducted to evaluate the effects of the addition of tricalcium silicate on the mechanical properties of calcium phosphate cements. The objective of this study was to obtain powders of α-tricalcium phosphate [α-Ca3(PO4)2] by the traditional method of solid state reaction, and an innovative method for this purpose, the combustion reaction. Benchmarking in the properties of powders of α-tricalcium phosphate and cements based on α-tricalcium phosphate, obtained by both methods for its implementation in the study of calcium phosphate cement modification with tricalcium silicate [Ca3SiO5]. The routes of solid state reaction and combustion reaction resulted in powders with α-tricalcium phosphate as a major phase and with crystalline form, in the case of solid state reaction, plus β-tricalcium phosphate phase as unwanted. The kinetics and mechanism of precipitation of hydroxyapatite were different in both cements. It was found the decrease of the mechanical strength of cement with 14 days immersion in SBF, with respect to cement with 24 hours of cure. Modification of cement α-tricalcium phosphate, obtained via solid state reaction with tricalcium silicate showed that adding an appropriate amount of tricalcium silicate increases the mechanical strength of the cement modified with respect to conventional cement for 14 days immersion in SBF.