Impressão 3D de blocos de biomaterial compósito de PLGA e beta-TCP visando aplicações médicas em enxertos e implantes

dc.contributor.advisor1Paris, Elaine Cristina
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8475640212486290por
dc.contributor.authorSchildt, Letícia Ferreira Lacerda
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7281806337980716por
dc.date.accessioned2020-11-26T18:16:09Z
dc.date.available2020-11-26T18:16:09Z
dc.date.issued2020-08-28
dc.description.abstractMusculoskeletal disorders are the most common causes of reduced quality of life in the world. In some situations, very large flaws in the bones prevent them from regenerating naturally, requiring the use of a bone substitute. In this sense, solutions have been proposed using intelligent materials for making scaffolds. In this work, a composite biomaterial of beta-tricalcium phosphate (beta-TCP), a bioactive, osteoconductive ceramic, with a good balance between absorption, degradation and formation of the new bone; and poly (lactic-co-glycolic acid) copolymer (PLGA), a biocompatible, bioabsorbable, biodegradable, non-toxic synthetic polyester, moldable and with good mechanical properties, was developed. This composite was used as an input for 3D printing, a technique that allows the creation of structured three-dimensional scaffolds with controlled porosity and customizable shape. The beta-TCP particles obtained had a diameter between 421 and 785 nm. Through the images of the cryogenic fracture of the printed piece of PLGA/beta-TCP, beta-TCP particles were observed on the polymeric matrix with the formation of dispersed agglomerates in a standard way on the sample. The thermal analysis of the printed biocomposite block provided a real percentage of the ceramic mass of 32.3% and the X-ray tomography showed a value of 30.6%, showing that the composite shows little variation in its proportion. Tomography also showed that the pore volume in the printed piece of PLGA/beta-TCP was 13.8%, a value that can be easily adjusted during 3D printing according to the implant application. Printed specimens were obtained and these presented tensile strength of 27 ± 2 MPa, compressive strength of 39 ± 1 MPa, and elastic modulus of 1.58 ± 0.05 GPa, which correspond to lower mechanical properties than cortical bone, but similar to the trabecular bone and other polymeric implants on the market. The torsion resistance showed a value of 1.70 ± 0.15 Nm, which is superior to the cortical bone. In the in vitro cytotoxicity assay, the biocomposite did not show any toxic effect. Based on the results, it was possible to print successfully the product of PLGA/beta-TCP in the form of blocks, wedges, cylinders and meshes was obtained, with adequate structural and mechanical properties to be applied as a bone implant with an adjustable size and porosity as needed.eng
dc.description.resumoPatologias musculoesqueléticas são as causas mais comuns da redução de qualidade de vida no mundo. Em algumas situações, falhas ósseas muito grandes impedem que os ossos se regenerem naturalmente, sendo necessário o uso de substitutos ósseos. Neste sentido, têm sido propostas soluções utilizando materiais inteligentes para confecção de arcabouços para crescimento ósseo. Neste trabalho, foi desenvolvido um biomaterial compósito de fosfato beta-tricálcio (beta-TCP), uma cerâmica bioativa, osteocondutiva, com bom balanço entre absorção, degradação e formação do novo osso; e poli(ácido láctico-co-glicólico) (PLGA), um poliéster sintético biocompatível, bioabsorvível, biodegradável, atóxico, moldável e com boas propriedades mecânicas. Este compósito foi utilizado como insumo para impressão 3D, técnica que permite criar arcabouços tridimensionais estruturados com porosidade controlada e forma personalizável. As partículas de beta-TCP obtidas tiveram diâmetro entre 421 e 785 nm. Através das imagens da fratura criogênica da peça impressa de PLGA/beta-TCP, observou-se as partículas de beta-TCP sobre a matriz polimérica com formação de aglomerados dispersos de forma padrão sobre a amostra. A análise térmica do bloco de biocompósito impresso forneceu a porcentagem em massa real da cerâmica de 32,3% e a tomografia de raios X apresentou o valor de 30,6%, permitindo constatar que o compósito apresenta variação pequena em sua proporção. A tomografia também mostrou que o volume de poros na peça impressa de PLGA/beta-TCP foi 13,8%, valor que pode ser ajustado facilmente durante a impressão 3D conforme a aplicação do implante. Obteve-se corpos de prova impressos e estes apresentaram resistência à tração 27 ± 2 MPa, resistência à compressão 39 ± 1 MPa, e o módulo de elasticidade 1,58 ± 0,05 GPa, que correspondem a propriedades mecânicas inferiores às do osso cortical, porém semelhantes às do osso trabecular e de outros implantes poliméricos do mercado. A resistência à torção apresentou valor 1,70 ± 0,15 Nm, que é superior ao osso cortical. No ensaio de citotoxicidade in vitro, o biocompósito não apresentou nenhum efeito tóxico. Com base nos resultados, foi possível imprimir com sucesso o produto de PLGA/beta-TCP na forma de blocos, cunhas, cilindros e malhas, com propriedades estruturais e mecânicas adequadas para serem aplicados como implante ósseo com tamanho e porosidade ajustáveis conforme a necessidade.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.identifier.citationSCHILDT, Letícia Ferreira Lacerda. Impressão 3D de blocos de biomaterial compósito de PLGA e beta-TCP visando aplicações médicas em enxertos e implantes. 2020. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13488.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/13488
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação Profissional em Química - PPGPQpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBiomaterialpor
dc.subjectBeta-TCPpor
dc.subjectPLGApor
dc.subjectArcabouçopor
dc.subjectRegeneração ósseapor
dc.subjectEnxertopor
dc.subjectImpressão 3Dpor
dc.subjectCompósitopor
dc.subjectScaffoldeng
dc.subjectBone regenerationeng
dc.subjectGrafteng
dc.subject3D printingeng
dc.subjectCompositeeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.titleImpressão 3D de blocos de biomaterial compósito de PLGA e beta-TCP visando aplicações médicas em enxertos e implantespor
dc.title.alternative3D printing of PLGA and beta-TCP composite biomaterial blocks for medical applications in grafts and implantseng
dc.typeDissertaçãopor

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 2 de 2
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação Mestrado FINAL.pdf
Tamanho:
5.64 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Versão final dissertação
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
carta-comprovante_homologacao.pdf
Tamanho:
281.96 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Carta comprovante