Bio-compósitos cerâmico/polímeros naturais para aplicações biomédicas - Nunes, Carmen Mafalda Matos (2021)
As patologias osteoarticulares são das patologias ósseas que mais têm afetado a população nos últimos anos. Com o intuito de encontrar soluções alternativas às tradicionais para regeneração dos tecidos danificados por estas lesões, que afetam simultaneamente tecidos duros (osso) e moles (cartilagem), este trabalho teve como objetivo principal o fabrico de scaffolds compósitos multicamada, variando a composição do compósito por camadas ao longo da estrutura do scaffold usando uma mesma matriz polimérica, de forma a mimetizar a hierarquia destes tecidos biológicos. Para atingir esse objetivo, foram estudadas diferentes composições de polímeros naturais, quitosano e quitosano com fibroína de seda, e produzidos scaffolds compósitos, sem recorrer ao processo de sinterização, partindo de pastas com elevada concentração de pós à base de fosfatos de cálcio incorporados nas matrizes poliméricas estudadas. Pós de hidroxiapatite e β-fosfato tricálcico foram sintetizados, em laboratório, por precipitação química em meio aquoso, calcinados a 1000 ºC. Com os pós otimizados, prepararam-se pastas compósitas partindo de matrizes poliméricas à base de quitosano e fibroína de seda, usando genipina como agente reticulante. Após estudos reológicos de viscometria e viscoelasticidade das pastas, estas foram usadas para a produção de scaffolds com tamanhos de poro de 300 μm e 500 μm, por uma técnica de manufatura aditiva, designada por robocasting. Os scaffolds obtidos foram caracterizados quanto ao seu desempenho mecânico e microestrutural. A ductilidade das matrizes poliméricas reticuladas na ausência de hidroxiapatite/β-fosfato tricálcico foi avaliada por ensaios à tração. Numa fase final do trabalho, foram obtidos scaffolds multicamada, usando um método simples, em que os scaffolds compósitos obtidos por robocasting foram parcialmente mergulhados nas matrizes poliméricas, que reticularam in situ, obtendo-se um scaffold com 3 camadas: (i) scaffold compósito (matriz polimérica/fosfatos de cálcio), (ii) fase intermédia onde os poros do scaffold compósito são preenchidos por matriz polimérica e (iii) matriz polimérica. Dos resultados obtidos, e comparativamente a trabalhos anteriores, verificou-se que a fibroína de seda, usada como reforço de uma matriz de quitosano, permite melhorar significativamente as propriedades mecânicas dos scaffolds compósitos. A prova de conceito apresentada neste trabalho mostra ser possível a obtenção de um scaffold multicamada, com as diferentes camadas ligadas pela mesma matriz polimérica, sendo um caminho promissor para futuros desenvolvimentos deste tipo de materiais, por tecnologias mais avançadas, para regeneração de tecidos de interface.