Obtenção de scaffold compósito com deposição de nanopartículas de cério e tratamento superficial para aplicação em engenharia de tecido

dc.contributor.advisor-co1Harb, Samarah Vargas
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5560017272003082
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7148-4661
dc.contributor.advisor1Pessan, Luiz Antonio
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8276650236213537
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8363-9122
dc.contributor.authorOliveira, Ítalo de Matos
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6096814405586255
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-6890-1927
dc.date.accessioned2025-05-06T13:51:48Z
dc.date.issued2025-02-28
dc.description.abstractBiodegradable scaffolds manufactured via additive manufacturing are promising for bone regeneration as they mimic the natural extracellular matrix of bone, both in terms of architecture and biochemical and mechanical properties. They act as temporary templates, guiding bone tissue growth, accelerating the recovery of patients with orthopedic trauma, and reducing the need for multiple surgeries. This study investigated the surface modification of poly(lactic acid) (PLA)-β-tricalcium phosphate (β-TCP) composite scaffolds (90:10 wt/wt%) produced by additive manufacturing, using plasma treatment, alkaline hydrolysis, and deposition of cerium oxide nanoparticles (CeONPs) to stimulate bone cell growth. PLA-β-TCP filaments were obtained by extrusion and used to fabricate the scaffolds via 3D printing. The surfaces were treated with plasma or sodium hydroxide, followed by deposition of CeONPs, either synthesized or commercially acquired. The nanoparticle synthesis was monitored by UV-Vis spectroscopy, with an absorbance peak at 270 nm, indicating particles with a radius of approximately 20.5 nm. The scaffolds were evaluated for mechanical properties (uniaxial compression), surface characteristics (contact angle, Atomic Force Microscopy – AFM, Scanning Electron Microscopy – SEM), and cell viability (Alamar Blue assay). The results showed that the scaffolds exhibited elastic moduli (78-127 MPa) within the range of native human bone. Contact angle measurements revealed increased hydrophilicity after alkaline treatment and reduced hydrophilicity after CeONP addition. AFM and SEM analyses showed differences in roughness and surface morphology (presence of pores), with the NaOH and synthesized CeONP group being the roughest. In pre-osteoblastic mouse cell (MC3T3-E1) assays, the sample treated with plasma and commercial CeONPs showed the highest cell proliferation. The results highlight the positive effect of surface treatments on scaffold functionalization and the increased bioactivity of the material with CeONP deposition.eng
dc.description.resumoScaffolds biodegradáveis, fabricados por manufatura aditiva, são promissores na regeneração óssea por mimetizarem a matriz extracelular natural do osso, tanto em arquitetura quanto em propriedades bioquímicas e mecânicas. Atuam como moldes temporários, direcionando o crescimento do tecido ósseo, acelerando a recuperação de pacientes com traumas ortopédicos e reduzindo a necessidade de múltiplas cirurgias. Este estudo investigou a modificação superficial de scaffolds compósitos de poli(ácido lático) (PLA)-β-fosfato tricálcio (β-TCP) (90:10 m/m%) obtidos via manufatura aditiva, com modificação por plasma, tratamento alcalino e deposição de nanopartículas de óxido de cério (CeONPs) para estimular o crescimento celular ósseo. Filamentos de PLA-β-TCP foram obtidos por extrusão e usados para a fabricação dos scaffolds por impressão 3D. As superfícies foram tratadas com plasma ou hidróxido de sódio, seguidas da deposição de CeONPs, sintetizadas ou adquiridas comercialmente. A síntese das nanopartículas foi monitorada por espectroscopia UV-Vis, com o pico de absorbância identificado a 270 nm, indicando partículas com raio de aproximadamente 20,5 nm. Os scaffolds foram avaliados quanto às propriedades mecânicas (compressão uniaxial), características de superfície (ângulo de contato, Microscopia de Força Atômica - AFM, Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV) e viabilidade celular (Alamar Blue). Os resultados mostraram que os scaffolds apresentaram módulos de elasticidade (78-127 MPa) dentro da faixa de valores do osso humano nativo. O ângulo de contato revelou um aumento da hidrofilicidade com tratamento alcalino, e redução com adição de CeONPs. Análises de AFM e MEV indicaram diferenças na rugosidade e morfologia superficial (presença de poros), sendo o grupo tratado com NaOH e CeONP sintetizadas o mais rugoso. No ensaio com células pré-osteoblásticas (MC3T3-E1), a amostra tratada com plasma e CeONP comerciais apresentou maior proliferação celular. Os resultados destacam o efeito positivo dos tratamentos superficiais na funcionalização da superfície do scaffold e o aumento da bioatividade do material com a deposição de CeONPs.
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Ítalo de Matos. Obtenção de scaffold compósito com deposição de nanopartículas de cério e tratamento superficial para aplicação em engenharia de tecido. 2025. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21993.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21993
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectScaffold
dc.subjectManufatura aditiva
dc.subjectCompósito
dc.subjectBiomaterial
dc.subjectEngenharia de tecido ósseo
dc.subjectNanopartículas de óxido de cério
dc.subjectAdditive manufacturingeng
dc.subjectCompositeeng
dc.subjectBone tissue engineeringeng
dc.subjectCerium oxide nanoparticleseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.titleObtenção de scaffold compósito com deposição de nanopartículas de cério e tratamento superficial para aplicação em engenharia de tecido
dc.title.alternativeDevelopment of a composite scaffold with Cerium nanoparticle deposition and surface modification for applications in tissue engineeringeng
dc.typeDissertação

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