Estudo de compósitos de vidro de Cálcio-Sódio-Borato e Hidroxiapatita = caracterização e avaliação da bioatividade in vitro

Abstract

Resumo: O presente trabalho apresenta a preparação e caracterização de compósitos a partir de vidro bioativo borato (60BO3-8CaO-4P,O5-18NazO-10CaF2) e hidroxiapatita nas concentrações de 75, 50 e 25%, em massa, denominados 75VB25HAp, 50VBS0HAp e 25VB7SHAp. respectivamente. Para a produção dos compósitos, os precursores fragmentados foram compactados e submetidos ao tratamento térmico em 810°C. Para comparação, também foram analisados os precursores individualmente nas mesmas condições que os compósitos. Nos compósitos foram identificadas as fases cristalinas CaNazBsO10, CaNaBsO9, fluorapatita, também presentes no vidro, NaCaPO4 e CaB2O4, resultantes da decomposição das fases de borato e reação com hidroxiapatita, além da hidroxiapatita, por meio da técnica de DRX. As espectroscopias vibracionais Raman e FTIR-ATR identificaram as mesmas fases cristalinas indexadas pela técnica de DRX, e adicionalmente, a fase B-TCP no compósito 25VB75HAp. As micrografias mostraram duas estruturas diferentes nos compósitos, referentes à hidroxiapatita e ao vidro, e mudanças na morfologia dependentes da composição dos compósitos. Os compósitos e precursores foram submetidos a teste de bioatividade in vitro com imersão em SBF durante 28 dias, e também foram avaliados em todos os períodos. Foi observado aumento no pH e perda de massa em todas as amostras no período avaliado, sendo a maior variação nas primeiras horas. As micrografias, no período pós-imersão, mostraram a formação de uma camada superficial nos compósitos com menos de um dia de imersão em SBF, corroborando com os resultados obtidos pela técnica de FTIR-ATR, que forneceu espectros da superfície dos compósitos com bandas associadas aos modos de vibração do fosfato de cálcio, inicialmente de características mais amorfas, e comportamento de cristalização em maiores períodos de imersão. A técnica de DRX mostrou a ausência das fases com borato nos compósitos, já nos primeiros períodos analisados, indicando que sua dissolução ocorre de maneira mais rápida, já a HAp se manteve presente em todos os períodos de imersão, enquanto a NaCaPO4 diminuiu na ausência das fases de borato. Os compósitos apresentaram uma boa viabilidade celular e ação cicatrizante. Com as análises realizadas, os compósitos 75VB25HAp, 50VB50HAp e 25VB75HAp, formados por fases cristalinas de borato e fosfato, se apresentaram bioativos, não citotóxicos e alguns potencialmente promissores como agentes cicatrizantes.

Abstract: This work presents the preparation and characterization of composites from bioactive borate glass (60BO3-8CaO-4P,Os-18NazO-10CaF2) and hydroxyapatite at concentrations of 75, 50 and 25%, by weigth, designated as 75VB25HAp, 50VB50HAp and 25VB75HAp, respectively. To prepare the composites, precursors, in powder, were compacted and thermal treated at 810°C. For comparison, the precursors were also analyzed individually under the same conditions as the composites. The crystalline phases CaNa:B,O10, CaNaB,O9, fluorapatite, was also present in glass, NaCaPO4 and CaB2O4, resulting from the decomposition of the borate phases and reaction with hydroxyapatite. They were identified in the composites using the XRD technique. Hidroxyapatite was also identified. By means of vibrational Raman and FTIR-ATR spectroscopies, the same crystalline phases indexed by the XRD technique were identified, and additionally the B-TCP phase in the 25VB7SHAp composite. The micrographs showed two different structures in the composites, referring to hydroxyapatite and glass, and changes in morphology dependent on the composition of the composites. The composites and precursors were submitted to an in vitro bioactivity test with immersion in SBF for 28 days. Post-immersion periods composites and precursors were evaluated. An increase in pH and loss of mass was observed in all samples over the evaluated period, with the major variation in the first hours. The micrographs in the post-immersion period showed the formation of superficial layer on the composites, before the one day of immersion in SBF, corroborating the results obtained by the FTIR-ATRtechnique, which provided surface spectra of the composites with bands associated to vibrational modes of calcium phosphate, initially with amorphous features, and crystallization behavior in longer periods of immersion. The XRD technique showed the absence of borate phases in the composites, already in the first analyzed periods, indicating that its dissolution occurs more quickly, since HAp remained present in all immersion periods, while NaCaPO4 decreased in the absence of the borate phases. The composites showed good cell viability and healing action. With the analyzes carried out, the composites 75VB25HAp, 50VB50HAp and 25VB75HAp formed by crystalline phases of borate and phosphate showed to be bioactive, non-cytotoxic and some potentially promising as healing agents.