Publicação
Development by robocasting of scaffolds of HAp-ZnO and HAp-MgO composites for bone tissue regeneration
| Resumo: | As doenças e traumas ósseos afetam milhões de pessoas a nível global e, com o aumento da esperança média de vida, prevê-se que a sua prevalência continue a crescer. Os implantes metálicos representam o golden standard nos tratamentos atuais. No entanto, em casos mais graves, torna-se necessário recorrer a substitutos ósseos, como enxertos. Este tipo de abordagem enfrenta diversas limitações, incluindo disponibilidade reduzida, dimensões inadequadas e risco de rejeição imunológica. Neste contexto, a impressão 3D surge como uma solução inovadora, possibilitando a criação de enxertos sintéticos personalizados para cada paciente, utilizando materiais biocompatíveis que promovem a regeneração óssea, reduzindo complicações e acelerando a recuperação. O objetivo deste estudo consiste no desenvolvimento de scaffolds compósitos à base de hidroxiapatite, incorporando óxido de zinco e óxido de magnésio, para o tratamento do tecido ósseo. Estes scaffolds foram produzidos através da técnica de impressão 3D Robocasting, com o intuito de estudar como esta tecnologia pode melhorar a produção de enxertos sintéticos, tornando-os mais compatíveis com cada paciente, explorando as suas limitações ao produzir diferentes geometrias. Para a produção dos scaffolds, foi possível desenvolver pastas com uma reologia adequada para impressão 3D, alcançando 58wt% de sólidos. Através da formulação base, foram produzidas 4 geometrias diferentes, com propriedades mecânicas similares ao osso trabecular. Sendo a geometria Honeycomb que mais se destacou, por ser uma geometria complexa e por ter boas propriedades mecânicas. Com a incorporação de óxido de zinco e óxido de magnésio na formulação, as pastas de HAp-ZnO registaram uma diminuição de viscosidade. Através dos estudos realizados, os scaffolds HAp-ZnO obtiveram uma diminuição de porosidade e consequentemente um aumento das propriedades mecânicas superando resistência à compressão do osso trabecular. O grupo HAp-MgO registou um aumento de porosidade, que afetou diretamente as suas propriedades mecânicas. Contudo, quando submetidas a ensaios in vitro, as amostras de HAp-MgO apresentaram maior variação de peso e alterações na superfície em comparação com os restantes grupos. Os resultados demonstram as capacidades de produzir scaffolds com diferentes geometrias e integrar diferentes biomateriais através da tecnologia Robocasting. Além disso, evidenciam como estas modificações impactam as propriedades microestruturais e mecânicas do scaffolds. Apontando um caminho promissor para a impressão 3D no desenvolvimento de enxertos personalizados para substituição óssea. |
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| Autores principais: | Albardeiro, Miguel Ângelo Valente |
| Assunto: | Tecido ósseo Impressão 3D Forma dos poros Hidroxiapatite Óxido de Zinco Óxido de Magnésio Bone tissue 3D Printing Pore shape Hydroxyapatite Zinc Oxide Magnesium Oxide |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Setúbal |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Instituto Politécnico de Setúbal |
| Resumo: | As doenças e traumas ósseos afetam milhões de pessoas a nível global e, com o aumento da esperança média de vida, prevê-se que a sua prevalência continue a crescer. Os implantes metálicos representam o golden standard nos tratamentos atuais. No entanto, em casos mais graves, torna-se necessário recorrer a substitutos ósseos, como enxertos. Este tipo de abordagem enfrenta diversas limitações, incluindo disponibilidade reduzida, dimensões inadequadas e risco de rejeição imunológica. Neste contexto, a impressão 3D surge como uma solução inovadora, possibilitando a criação de enxertos sintéticos personalizados para cada paciente, utilizando materiais biocompatíveis que promovem a regeneração óssea, reduzindo complicações e acelerando a recuperação. O objetivo deste estudo consiste no desenvolvimento de scaffolds compósitos à base de hidroxiapatite, incorporando óxido de zinco e óxido de magnésio, para o tratamento do tecido ósseo. Estes scaffolds foram produzidos através da técnica de impressão 3D Robocasting, com o intuito de estudar como esta tecnologia pode melhorar a produção de enxertos sintéticos, tornando-os mais compatíveis com cada paciente, explorando as suas limitações ao produzir diferentes geometrias. Para a produção dos scaffolds, foi possível desenvolver pastas com uma reologia adequada para impressão 3D, alcançando 58wt% de sólidos. Através da formulação base, foram produzidas 4 geometrias diferentes, com propriedades mecânicas similares ao osso trabecular. Sendo a geometria Honeycomb que mais se destacou, por ser uma geometria complexa e por ter boas propriedades mecânicas. Com a incorporação de óxido de zinco e óxido de magnésio na formulação, as pastas de HAp-ZnO registaram uma diminuição de viscosidade. Através dos estudos realizados, os scaffolds HAp-ZnO obtiveram uma diminuição de porosidade e consequentemente um aumento das propriedades mecânicas superando resistência à compressão do osso trabecular. O grupo HAp-MgO registou um aumento de porosidade, que afetou diretamente as suas propriedades mecânicas. Contudo, quando submetidas a ensaios in vitro, as amostras de HAp-MgO apresentaram maior variação de peso e alterações na superfície em comparação com os restantes grupos. Os resultados demonstram as capacidades de produzir scaffolds com diferentes geometrias e integrar diferentes biomateriais através da tecnologia Robocasting. Além disso, evidenciam como estas modificações impactam as propriedades microestruturais e mecânicas do scaffolds. Apontando um caminho promissor para a impressão 3D no desenvolvimento de enxertos personalizados para substituição óssea. |
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