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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2022.tde-02082022-100052
Documento
Autor
Nombre completo
Fabio Caixeta Nunes
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Pirassununga, 2022
Director
Tribunal
Pallone, Eliria Maria de Jesus Agnolon (Presidente)
Ramos, Ana Paula
Trichês, Eliandra de Sousa
Título en portugués
Influência do estrôncio na formação de fosfatos de cálcio sobre a superfície do nanocompósito de Al2O3/ZrO2
Palabras clave en portugués
Al2O3/ZrO2
Estrôncio
Fosfatos de cálcio
Nanocompósito
Tratamentos superficiais
Resumen en portugués
O nanocompósito de alumina/zircônia (Al2O3/ZrO2) se destaca devido às suas excelentes propriedades mecânicas. No entanto, devido à sua natureza bioinerte, o recobrimento biomimético superficial é uma alternativa para aumentar sua interação com os tecidos ósseos ao ser implantado. Para aumentar a osteocondução, adsorção e bioatividade dos fosfatos de cálcio, substituições iônicas vêm sendo frequentemente estudadas. Nesse sentido, a substituição parcial de íons cálcio (Ca2+) por estrôncio (Sr2+) pode favorecer a regeneração óssea. Assim, o principal objetivo desse estudo foi avaliar a influência da incorporação de Sr2+ na formação de fosfatos de cálcio sobre a superfície do nanocompósito Al2O3/ZrO2. Para isso, corpos de prova de Al2O3, ZrO2 e nanocompósitos de matriz de Al2O3 contendo 5, 10 e 15% em volume de inclusões nanométricas de ZrO2 foram conformados, calcinados e sinterizados à 1500 °C por 2 h. Em seguida, os corpos de prova foram tratados superficialmente com solução de ácido fosfórico (H3PO4) e recobertos biomimeticamente em solução de Simulated Body Fluid (SBF) 5x mais concentrada sem e com enriquecimento de 0,15 mmol/L, 0,50 mmol/L e 1,00 mmol/L de Sr2+ durante 14 dias. Em seguida, os corpos de prova de foram caracterizados utilizando diferentes técnicas. Os resultados dos corpos de prova caracterizados mostraram que o tratamento químico influenciou a rugosidade e a molhabilidade da superfície, contribuindo com a formação de fosfatos de cálcio sobre essas superfícies. As fases cristalinas α e β-fosfato tricálcico (α e β-TCP), fosfato tetracálcico (TTCP) e hidroxiapatita (HAp) foram identificadas. A concentração de 1,00 mmol/L de Sr2+ foi a que apresentou maior formação de fosfatos entre as demais concentrações. A incorporação de Sr2+ na solução de SBF foi observada na formação de fosfato de estrôncio (Sr-Fosfato) e HAp substituída com estrôncio (Sr-HAp). Observou-se ainda que o aumento do volume de inclusões de ZrO2 influenciou na formação das fases de fosfatos de cálcio em todas as composições e as fases HAp, Sr-HAp e Sr-Fosfato, foram as mais significativamente influenciadas. Esses resultados se mostraram promissores para utilização desses materiais na regeneração ou preenchimento ósseo.
Título en inglés
Influence of strontium in calcium phosphates formation on the surface of Al2O3/ZrO2 nanocomposite
Palabras clave en inglés
Al2O3/ZrO2
Calcium phosphate
Nanocomposite
Strontium
Surface modifications
Resumen en inglés
Alumina-zirconia (Al2O3/ZrO2) nanocomposites exhibit high values of mechanical properties. However, due to its bioinert nature, surface biomimetic coating with calcium phosphates is an alternative to increase its interaction with the host tissues when implanted. Increasing osteoconduction, adsorption, and bioactivity of calcium phosphates, ionic replacements have been frequently studied. In this sense, partial substitution of calcium ions (Ca2+) by strontium (Sr2+) may favor the bone regeneration process. Herein, this study aimed to evaluate the influence of the incorporation of Sr2+ on the formation of calcium phosphates on the surface of the Al2O3/ZrO2 nanocomposites. Then, Al2O3, ZrO2, and Al2O3 nanocomposites containing 5, 10, and 15% by volume of ZrO2 nanometric inclusions were formed, calcined, and sintered at 1500 °C for 2 h. Afterward, the samples were superficially treated with a phosphoric acid solution (H3PO4) and biomimetically coated in 5x Simulated Body Fluid (SBF) solution without and with enrichment of 0.15 mmol/L, 0.50 mmol/L, and 1.00 mmol/L of Sr2+ for 14 days. Following that, the samples were characterized using different techniques. The results showed that the chemical treatment has increased the roughness and wettability of the surface of all samples, obtaining a hydrophilic profile, which can contribute to the formation of calcium phosphates on these surfaces. Additionally, we found that increasing the volume of ZrO2 inclusions affected the formation of calcium phosphate phases in all compositions. The phases α and β-tricalcium phosphate (α and β-TCP), tetracalcium phosphate (TTCP), and hydroxyapatite (HAp) were identified. Among the concentrations of Sr2+, the concentration of 1.00 mmol/L produced the most phosphate. In addition, strontium phosphate (Sr-Phosphate) and HAp replaced with strontium (Sr-HAp) were observed. These results proved promising for the use of these materials in bone regeneration or filling.
 
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Fecha de Publicación
2022-08-03
 
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