Obtenção de fibras de Cellprene epoxidado por centrifugal spinning e a influência causada por sua adição nas propriedades mecânicas de α-fosfato tricálcico

Abstract

Com a ampliação da expectativa de vida mundial, cada vez mais é necessária a utilização de meios de reparo na estrutura óssea do corpo humano, o qual, com o passar dos anos, sofre perdas irreparáveis, precisando, muitas vezes, de intervenções cirúrgicas. Nas últimas décadas, novos métodos de recuperação óssea começaram a ser desenvolvidos. Inicialmente, em conjunto com as soluções antigas, na forma de recobrimento em próteses metálicas, utilizando hidroxiapatita como material de revestimento, para melhor aderência e durabilidade dos implantes. Entretanto, ainda existem limitações para este método, tanto financeiras, devido aos custos elevados, quanto médicas. Novos estudos estão sendo realizados com uma diferente categoria de cerâmicos, na qual se destacam os cimentos de fosfato de cálcio, que reagem e precipitam hidroxiapatita, material constituinte da parte mineral óssea. O maior problema enfrentado em sua aplicação se encontra nas limitadas propriedades mecânicas desses cimentos, notadamente a tenacidade à fratura, inerente aos materiais cerâmicos. Destarte, buscou-se estudar a obtenção e o efeito da adição de fibras de CELLPRENE Epoxidado, polímero que foi escolhido devido às suas características de proliferação celular e angiogênese observadas em pesquisas anteriores, nas propriedades mecânicas de cimento de fosfato de cálcio. O CELLPRENE em fibras foi obtido por centrifugal spinning, sistema que apresenta grandes possibilidades de adaptação do método para obter fibras. Os materiais utilizados foram obtidos em laboratório com a síntese de α-TCP, seguindo a método de precipitação em solução ácido-base para posterior sinterização e obtenção de fosfato de cálcio na estrutura de alfa-fosfato tricálcico. Após a caracterização dos polímeros conseguiu-se obter as fibras por centrifugal spinning. Na sequência, para a escolha dos parâmetros, de modo a optar pelas fibras mais adequadas, foram preparados corpos de prova de α-TCP puro e do compósito α-TCP mais fibras CELLPRENE Epoxidado, para que pudesse ser feitas análises quanto às propriedades de tração, compressão e resistência à fratura. Os testes demonstraram o aumento na capacidade de resistência à fratura do material e diminuição de resistência a compressão e tração, dados que representam vantagens e desvantagens na utilização das fibras como reforço do cimento α-TCP.

With the increase in life expectancy worldwide, it is strongly necessary to use means to repair the human body bone structure, which, over the years, suffers irreparable losses, often requiring surgical interventions. In the last decades, new methods of bone recovery have begun to be developed. Initially, in conjunction with the old solutions, covering in metallic prostheses, using hydroxyapatite as a coating material, for implants better adherence and durability. However, there are still limitations, both financial, due to high costs, and medical. Thus, new studies are being conducted with a different category of ceramics, in which calcium phosphate cements, which react and precipitate hydroxyapatite, a material that constitutes the mineral part of bone, stand out. The greatest problem faced in their application is in the limited mechanical properties of these cements, especially fracture toughness, inherent to ceramic materials. Thus, this research aimed to study the obtainment and the effect of adding fibers of epoxidized CELLPRENE, a polymer that was chosen due to its characteristics of cell proliferation and angiogenesis observed in previous researches, in calcium phosphate cement mechanical properties. The CELLPRENE fiber was obtained by centrifugal spinning, a system that presents great possibilities of adaptation. The materials were obtained in the laboratory with the synthesis of α-TCP, following the method of precipitation in acid-based solution for subsequent sintering and obtaining calcium phosphate in the structure of tricalcium alpha-phosphate. After polymers characterization it was possible to obtain the fibers by centrifugal spinning. In the aftermath, for the choice of parameters, in order to choose the most appropriate fibers, specimens of pure α-TCP and the composite α-TCP plus Epoxidized CELLPRENE fibers were prepared, so that analyses could be made regarding tensile, compression and fracture strength properties. The tests showed an increase in the material resistance capacity for fracture as well as a decrease in compressive and tensile strength, data that represent advantages and disadvantages in the use of fibers as reinforcement of α-TCP cement.