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Title in Portuguese: Apatitas nanoparticuladas incorporadas a matrizes poliméricas para aplicação odontológica
Title: Nanoparticulate apatites incorporated in polymeric matrices for dental application
Author: Carvalho, Elayne Valério
Advisor(s): Fechine, Pierre Basílio Almeida
Keywords: Hidroxiapatita
Resinas compostas
Cáries recorrentes
Radiopacidade
Colágeno aniônico
Arcabouço
Issue Date: 2019
Citation: CARVALHO, Elayne Valério. Apatitas nanoparticuladas incorporadas a matrizes poliméricas para aplicação odontológica. 2017. 171 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Biomateriais híbridos à base de partículas inorgânicas bioativas e matrizes poliméricas têm sido amplamente investigados para aplicações de regeneração óssea e odontologia restauradora. Contudo, o desenvolvimento de biocompósitos odontológicos que apresentem propriedades físico-químicas e biológicas adequadas sem comprometer o desempenho mecânico do material tem sido desafiador. Nesse sentido, visando melhorar as limitações dos materiais odontológicos existentes, este estudo tem como objetivo desenvolver e avaliar biocompósitos à base de nanopartículas de hidroxiapatita (HAp) e hidroxiapatita de estrôncio (SrHAp) incorporadas a matrizes poliméricas aplicados à regeneração e/ou restauração dos tecidos ósseos e dentários. Para isso, foram sintetizadas nanopartículas de HAp e de SrHAp via co-precipitação e submetidas a diferentes tratamentos térmicos, obtendose cristais com diferentes propriedades, como cristalinidade, tamanho de cristalito, superfície e morfologia. As nanopartículas sintetizada foram incorporadas a matrizes poliméricas, obtendo-se três biocompósitos: (1) resinas dentárias infiltrantes capazes de combater a desmineralização do esmalte; (2) resinas de restauração dentária radiopacas e (3) arcabouços à base de colágeno aplicados à regeneração do tecido ósseo. Inicialmente, os nanobastões de HAp sintetizados foram incorporados a uma resina de co-monômero fotopolimerizável (controle) produzindo diferentes resinas infiltrantes. A incorporação de HAp com maior cristalinidade em resina infiltrante para esmaltes aumentou a resistência contra desmineralização e, significativamente, o grau de conversão (GC). Assim, mostrou-se um método viável para melhorar o desempenho na prevenção de desmineralização recorrente em esmalte. Na segunda parte do trabalho, fosfatos de estrôncio foram preparados com diferentes tratamentos térmicos a fim de se obter SrHAp pura e altamente cristalina. As imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) confirmaram que a amostra SrHAp5h apresentou uma única fase de SrHAp com morfologia em bastão. As SrHAps incorporadas no adesivo apresentaram maior radiopacidade, sem alteração nas DC. Embora os resultados indiquem que as propriedades mecânicas tenham sido levemente comprometidas, a incorporação de nanopartículas SrHAp oferece um método potencial para melhorar a radiopacidade das resinas dentárias restauradoras, facilitando o rastreamento dos efeitos reais da remineralização e permitindo o diagnóstico de cáries recorrentes. Por fim, arcabouços à base de colágeno aniônico e HAp foram preparados. Avaliou-se a viabilidade e adesão celular e a ativação de osteoblastos in vitro dos biocompósitos produzidos. Além de biocompatível, o arcabouço Col+HAp5h apresentou efeitos significativos na viabilidade, proliferação e atividade dos osteoblastos. Portanto, os resultados encorajam fortemente o uso deste biomaterial na regeneração de defeitos ósseos em ensaios futuros.
Abstract: Hybrids biomaterials based on calcium phosphates have been investigated extensively for applications in biomedicine and restorative dentistry. Accordingly, nanoparticles have been incorporated into dental materials and bone regeneration to improve the physical and mechanical properties. Therefore, in this work we have synthesized and incorporated inorganic nanoparticles to polymer matrices to produce four systems: (1) resins infiltrants capable of combating enamel demineralization; (2) radiopaque dental restorative resins and (3) collagen-based scaffolds applied to the regeneration of bone tissue. Hydroxyapatite (HAp) and strontium hydroxyapatite (SrHAp) nanoparticles were prepared by co-precipitation and subjected to different thermal treatments, obtaining crystals with different properties, as crystallinity, crystallite size, surface and morphology. Initially, HAps were synthesized with control of morphology and crystallite size and then incorporated into a light-curing co-monomer resin blend (control) to create different resin-based enamel infiltrants. Incorporation of high crystallinity HAp nanopeds (HAp2 and HAp5 h) in enamel infiltrating resin increased significantly the degree of conversion (GC), increased the resistance against demineralization and, therefore, showed a viable method to improve the performance in the prevention of demineralization in infiltrating resin enamel. In the second part of the work, strontium phosphates were prepared with different heat treatments to obtain pure and highly crystalline SrHAp. The results of DRX, FT-IR and Raman confirmed that the SrHAp5h sample showed a single SrHAp phase and the MET images showed a stick morphology. The TEM images revealed nanorods morphology for SrHAp5h. SrHAps incorporated into adhesive showed higher radiopacity, no alteration on DC. Although the mechanical properties are slightly impaired, incorporation of SrHAp nanoparticles offers potential method to improve radiopacity of restorative dental resins, easing the tracking of actual remineralization effects and enabling diagnosis of recurrent caries. Finally, scaffolds based on anionic collagen extracted from swine viscera were prepared and Hap nanoparticles impeached in their structure. The viability, adhesion and activation of in vitro osteoblasts of the produced biocomposites was evaluated. Besides being biocompatible, Col+HAp5h scaffold presented significant effects on osteoblasts viability, proliferation and activity. Our findings strongly encourage the use of this biomaterial in the regeneration of bone defects in future assays.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/48653
metadata.dc.type: Tese
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