Análises físico-químicas e sinterização de arcabouço de hidroxiapatita e ß trifosfato de cálcio : avaliação do potencial biotecnológico empregando modelo in vitro

Abstract

Resumo: Substitutos do tecido ósseo a cada dia tem mais notoriedade. A hidroxiapatita (HA) e o ß- trifosfato de cálcio (ß-TCP) atuam como matriz para a colonização celular atuando nas suas propriedades mecânicas. Uma das matérias-primas empregadas são os subprodutos de origem marinha. O desenvolvimento de biomaterial a base de HA e ß-TCP obtido de descarte de conchas de mexilhões, com o intuito de gerar arcabouço eficaz com custo reduzido e com viés de sustentabilidade. É o objetivo do presente projeto, bem como avaliar o potencial biotecnológico destas biocerâmicas, empregando estudos in vitro. Neste trabalho desenvolvemos a síntese de biomateriais de 150, 200 e 250mg. Realizamos análises físico-químicas: DRX, FTIR, MEV-EDS, ICP-OES, para avaliar a estrutura dos respectivos biomateriais e posteriormente objetivamos avaliação in vitro empregando a linhagem BALB/3T3 clone 31 (ATCC®CCL 163TM). Após a sinterização a análise de DRX e o FTIR evidenciaram formação de compostos de interesse, HA e o ß-TCP. A análise de ICP-OES, resultou em uma reação de Ca/P concentração de 1,591 M. Teste de lixiviação, através do ICP-OES, mostrou a liberação dos elementos químicos cálcio e fósforo para o meio fluído (Água Milli – Q). A análise das biocerâmicas em microscopia eletrônica de varredura (MEV), nos mostrou, que a superfície das biocerâmicas em natura, se mostrou, lisa regular com pouca porosidade. Após ensaio de lixiviação a superfície evidenciou aumento de porosidade após 21 dias de exposição em meio fluido (Água Milli – Q). Avaliação da viabilidade e proliferação celular pelo método Alamar Blue por 72 horas, evidenciaram células, viáveis e em proliferação celular. Avaliação da morfologia celular por MEV e avaliação do padrão do cultivo e da morfologia celular por imunocitoquimica em microscopia confocal a laser evidenciou células aderidas, espraiadas por sobre as biocerâmicas, com manutenção da morfologia e organização dos microfilamentos de actina, em especial para as biocerâmicas de 150 e 200mg. Estes resultados evidenciaram uma sinterização bem sucedida de biocerâmicas de origem natural, compostas de HA ß-TCP , as quais, tem potencial para reduzir custos. Por serem provenientes de fontes renováveis, geram uma matéria-prima reciclável, ajudando o meio ambiente. Seu uso em implantodontia deve ser investigado em estudos futuros utilizando células de linhagem pré osteoblastos e células mesenquimais de origem dentária. Serão posteriormente necessários para avaliar seu potencial biotecnológico e testar sua capacidade de neoformação óssea e uso clínico através de estudos in vivo

Abstract: Bone tissue substitutes are becoming more popular every day. Hydroxyapatite (HA) and ß-tricalcium phosphate (ß-TCP) act as a matrix for cell colonization by acting on their mechanical properties. One of the raw materials used is by-products of marine origin. The development of a biomaterial based on Hydroxyapatite and Calcium Beta Triphosphate obtained from discarded mussel shells, to generate an effective framework at a reduced cost and with a sustainability bias. It is the objective of this project, as well as to evaluate the biotechnological potential of these bioceramics, using in vitro studies. In this work, we developed the synthesis of biomaterials of 150, 200, and 250mg. We performed physicochemical analyses: XRD, FTIR, SEM-EDS, and ICP-OES, to evaluate the structure of the respective biomaterials and subsequently aimed for in vitro evaluation using the BALB/3T3 clone 31 line (ATCC®CCL-163TM). After sintering, XRD and FTIR analysis showed the formation of compounds of interest, HA and ß-TCP. The ICP-OES analysis resulted in a Ca/P reaction concentration of 1.591 M. The Leaching test, through ICP-OES, showed the release of the chemical elements calcium and phosphorus into the fluid medium (Milli – Q Water). The analysis of the bioceramics using scanning electron microscopy (SEM) showed us that the surface of the bioceramics in nature was smooth and regular with little porosity. After the leaching test, the surface showed an increase in porosity after 21 days of exposure to a fluid medium (Milli – Q Water). Assessment of cell viability and proliferation using the Alamar Blue method for 72 hours showed cells that were viable and proliferating. Evaluation of cell morphology by SEM and evaluation of the culture pattern and cell morphology by immunocytochemistry in confocal laser microscopy showed adhered cells, spread over the bioceramics, with maintenance of the morphology and organization of actin microfilaments, especially for bioceramics of 150 and 200mg. These results demonstrated successful sintering of bioceramics of natural origin, composed of HA and ß-TCP , which have the potential to reduce costs. Because they come from renewable sources, they generate recyclable raw materials, helping the environment. Its use in implant dentistry should be investigated in future studies using pre-osteoblast lineage cells and mesenchymal cells of dental origin. They will subsequently be needed to evaluate their biotechnological potential and test their capacity for bone neoformation and clinical use through in vivo studies