Publicação
Otimização de pastas cerâmicas bioativas autoendurecíveis para manufatura aditiva
| Resumo: | O presente trabalho tem como principal objetivo otimizar uma pasta autoendurecível à base de α-fosfato tricálcico (α-TCP), recentemente desenvolvida pelo grupo de investigação onde o trabalho se insere, para obtenção de scaffolds porosos de cimento de apatite com propriedades mecânicas melhoradas. Para aplicação em reparação/regeneração de defeitos ósseos, estes scaffolds são obtidos por uma técnica de manufatura aditiva baseada no processo de extrusão, designada por robocasting. O trabalho experimental foi iniciado com a sintetização de pós de α-TCP, através de precipitação química em meio aquoso e calcinados a 1250 ˚C. Para obter pós com diferentes distribuições de tamanho de partícula, foram utilizadas duas condições distintas de moagem. Posteriormente, foram preparadas pastas cimentícias compósitas (auto-endurecíveis), misturando o pó de α-TCP com uma solução aquosa contendo um agente ligante/gelificante (plurónico F-127), um acelerador de presa (hidrogenofosfato dissódico) e um agente plastificante (óleo natural). Embora o plurónico contribua para a dispersão dos pós em suspensão, evitando a sua sedimentação durante o processo de extrusão, é importante referir que a sua presença aumenta a porosidade dos filamentos impressos, promovendo uma diminuição da resistência mecânica dos scaffolds produzidos. Como controlo, utilizou-se uma pasta com a mesma formulação da que foi desenvolvida num estudo anterior. Para a otimização, foram preparadas novas pastas contendo os mesmos componentes, mas variando parâmetros como a razão líquido/pó, a distribuição de tamanho de partícula e a composição da solução aquosa, com o objetivo de reduzir o teor de plurónico na pasta. O comportamento reológico das pastas foi avaliado por estudos reológicos de viscoelasticidade e de tixotropia, de forma a garantir que as pastas apresentassem propriedades adequadas para a extrusão. Após a impressão dos scaffolds por robocasting e seu subsequente endurecimento, estes foram caracterizados em termos de microestrutura, fases cristalinas e resistência mecânica. Dos resultados obtidos, verificou-se que o objetivo foi atingido com sucesso. A alteração simultânea de vários fatores, como a diminuição razão líquido/pó, uma distribuição granulométrica alterada para tamanho de partículas superiores e uma alteração da composição da solução aquosa (reduzindo a quantidade de plurónico), levou a obtenção de uma pasta otimizada com comportamento reológico adequado para a sua extrusão, permitindo a obtenção de scaffolds com propriedades mecânicas melhoradas. |
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| Autores principais: | Andrade, Francisco Marques |
| Assunto: | Substitutos para regeneração óssea Biocerâmicos Scaffolds compósitos Manufactura aditiva Robocasting Cimento de apatite α-fosfato tricálcico Resistência mecânica |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade de Aveiro |
| Idioma: | português |
| Origem: | RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro |
| Resumo: | O presente trabalho tem como principal objetivo otimizar uma pasta autoendurecível à base de α-fosfato tricálcico (α-TCP), recentemente desenvolvida pelo grupo de investigação onde o trabalho se insere, para obtenção de scaffolds porosos de cimento de apatite com propriedades mecânicas melhoradas. Para aplicação em reparação/regeneração de defeitos ósseos, estes scaffolds são obtidos por uma técnica de manufatura aditiva baseada no processo de extrusão, designada por robocasting. O trabalho experimental foi iniciado com a sintetização de pós de α-TCP, através de precipitação química em meio aquoso e calcinados a 1250 ˚C. Para obter pós com diferentes distribuições de tamanho de partícula, foram utilizadas duas condições distintas de moagem. Posteriormente, foram preparadas pastas cimentícias compósitas (auto-endurecíveis), misturando o pó de α-TCP com uma solução aquosa contendo um agente ligante/gelificante (plurónico F-127), um acelerador de presa (hidrogenofosfato dissódico) e um agente plastificante (óleo natural). Embora o plurónico contribua para a dispersão dos pós em suspensão, evitando a sua sedimentação durante o processo de extrusão, é importante referir que a sua presença aumenta a porosidade dos filamentos impressos, promovendo uma diminuição da resistência mecânica dos scaffolds produzidos. Como controlo, utilizou-se uma pasta com a mesma formulação da que foi desenvolvida num estudo anterior. Para a otimização, foram preparadas novas pastas contendo os mesmos componentes, mas variando parâmetros como a razão líquido/pó, a distribuição de tamanho de partícula e a composição da solução aquosa, com o objetivo de reduzir o teor de plurónico na pasta. O comportamento reológico das pastas foi avaliado por estudos reológicos de viscoelasticidade e de tixotropia, de forma a garantir que as pastas apresentassem propriedades adequadas para a extrusão. Após a impressão dos scaffolds por robocasting e seu subsequente endurecimento, estes foram caracterizados em termos de microestrutura, fases cristalinas e resistência mecânica. Dos resultados obtidos, verificou-se que o objetivo foi atingido com sucesso. A alteração simultânea de vários fatores, como a diminuição razão líquido/pó, uma distribuição granulométrica alterada para tamanho de partículas superiores e uma alteração da composição da solução aquosa (reduzindo a quantidade de plurónico), levou a obtenção de uma pasta otimizada com comportamento reológico adequado para a sua extrusão, permitindo a obtenção de scaffolds com propriedades mecânicas melhoradas. |
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