Síntese e incorporação do biovidro 45S5 via sol-gel em scaffolds de β-TCP: estudo e avaliação da bioatividade e atividade antimicrobiana

Abstract

Scaffolds são suportes tridimensionais porosos que auxiliam na reconstituição dos tecidos, sustentando e induzindo a proliferação e o crescimento celular. Eles atuam como enxertos ósseos sintéticos temporários em tratamentos para regeneração óssea e podem ser fabricados utilizando diferentes materiais. Dentre esses materiais destacam-se as biocerâmicas a base de fosfatos de cálcio (FCas) como o β-TCP, devido a sua elevada bioreabsorvibilidade, e os biovidros, por sua excelente bioatividade. Este trabalho teve como objetivo a síntese e a incorporação do biovidro 45S5 via sol-gel em scaffolds de β-TCP, visando conferir bioatividade e atividade antimicrobiana aos scaffolds, sem prejuízo de outras propriedades importantes como biocompatibilidade e resistência mecânica. O biovidro 45S5 foi sintetizado via sol-gel por uma rota modificada, sem precursores alcóxidos, e o sol obtido foi utilizado para impregnação dos scaffolds de β-TCP. Um estudo prévio do comportamento apresentado após tratamentos térmicos e da bioatividade do xerogel obtido a partir do sol do biovidro foi realizado. Os scaffolds de β-TCP foram fabricados pelo método de gel casting e sinterizados a 1200 °C/2 h. O biovidro 45S5 foi incorporado por imersão sob vácuo no sol, seguido de novo tratamento térmico a 1200 ºC/2 h. Os scaffolds foram caracterizados quanto a sua morfologia, propriedades físicas, mecânicas, biológicas, bioatividade e atividade antimicrobiana. Os scaffolds de β-TCP apresentaram porosidade total de 72%, macroporos interconectados com tamanhos entre 100 e 500 μm, e microporos intergranulares com tamanhos inferiores a 1 μm nos struts (“paredes” do scaffold). A porosidade total se manteve após a incorporação do biovidro e tratamento térmico, mas a morfologia da superfície foi significativamente alterada. As análises de FRX, DRX e FT-IR também indicaram alterações significativas na composição química, fases cristalinas e bandas de ligação nos scaffolds de β-TCP/45S5. Elementos do biovidro foram encontrados nos scaffolds de β-TCP/45S5, e sua presença induziu a transformação parcial da fase β-TCP em α-TCP. No entanto, a transformação polimórfica não alterou os valores de resistência mecânica e módulo de Weibull. O ensaio de bioatividade in vitro mostrou uma maior bioatividade do scaffold de β-TCP/45S5 em comparação com o β-TCP, avaliada pela habilidade em induzir a mineralização de apatita na superfície. A biocompatibilidade do scaffold de β-TCP/45S5 também foi superior, apresentando aumento da viabilidade e proliferação das células MG63, avaliadas pelo teste de redução do MTT e aumento da atividade da fosfatase alcalina. A incorporação do biovidro também conferiu ao scaffold atividade antimicrobiana, inibindo o crescimento das bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus e do fungo Candida albicans.