Publicação
Process development for 3D printing of thermoplastic collagen as drug delivery for bone infection
| Resumo: | Todos os anos, mais de 1.5 milhões de implantes totais do joelho e da anca são realizados, o que se traduz na necessidade urgente de encontrar um sistema de transporte de fármacos, que possa, efetiva mente, ajudar nas infeções ósseas. Um implante ideal para a substituição ou reparação óssea, deve ser biocompatível, biodegradável, e deve ter propriedades mecânicas adequadas. Neste sentido, são fre quentemente utilizados implantes de biopolímeros naturais. A presente investigação visa desenvolver scaffolds que possam, efetivamente, gerar respostas celulares e mecânicas adequadas ao osso, e assim, ajudar nas infeções ósseas. Foram então impressas, pela primeira vez, scaffolds, utilizando como bio material o colagénio termoplástico (TC), recorrendo a uma 3D Bioplotter. Foi previamente realizado um estudo reológico do material. A viscosidade dinâmica do material foi analisada utilizando um reómetro Anton Paar Physica. Seguidamente, a lei de Hagen Poiseuille foi usada para investigar o efeito da visco sidade dinâmica do material na pressão. Por último, foram realizados testes de compressão, recorrendo à máquina universal de testes Zwick/Roell. Na análise das propriedades viscoelásticas do TC, o material revelou uma melhor capacidade de impressão com o aumento da temperatura e com a diminuição da viscosidade dinâmica (), módulo de armazenamento (′) e módulo de perda (′′). A lei de Hagen Poiseuille permitiu conhecer a gama de temperaturas mais adequadas para a extrusão. Neste sentido, verificou-se que quando uma temperatura de 112 ºC é aplicada, deixa de ser possível a extrusão do material, porque abaixo desta temperatura a queda da pressão calculada é inferior à pressão máxima do sistema. A scaffold com estrutura quadrada e geometria interna em linhas revelou a melhor resistência à compressão com 8,03 ± 4,16 MPa. Foi demonstrado, pela primeira vez que o TC pode ser utilizado na construção de scaffolds utilizando técnicas de impressão 3D. |
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| Autores principais: | Passos, Marina Isabel Araújo |
| Assunto: | Engenharia de tecido ósseo Impressão 3D TC Análise reológica Testes mecânicos Testes de biocompatibilidade Bone tissue engineering 3D printing Rheological analyze Mechanical properties Bio-compatibility test |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Todos os anos, mais de 1.5 milhões de implantes totais do joelho e da anca são realizados, o que se traduz na necessidade urgente de encontrar um sistema de transporte de fármacos, que possa, efetiva mente, ajudar nas infeções ósseas. Um implante ideal para a substituição ou reparação óssea, deve ser biocompatível, biodegradável, e deve ter propriedades mecânicas adequadas. Neste sentido, são fre quentemente utilizados implantes de biopolímeros naturais. A presente investigação visa desenvolver scaffolds que possam, efetivamente, gerar respostas celulares e mecânicas adequadas ao osso, e assim, ajudar nas infeções ósseas. Foram então impressas, pela primeira vez, scaffolds, utilizando como bio material o colagénio termoplástico (TC), recorrendo a uma 3D Bioplotter. Foi previamente realizado um estudo reológico do material. A viscosidade dinâmica do material foi analisada utilizando um reómetro Anton Paar Physica. Seguidamente, a lei de Hagen Poiseuille foi usada para investigar o efeito da visco sidade dinâmica do material na pressão. Por último, foram realizados testes de compressão, recorrendo à máquina universal de testes Zwick/Roell. Na análise das propriedades viscoelásticas do TC, o material revelou uma melhor capacidade de impressão com o aumento da temperatura e com a diminuição da viscosidade dinâmica (), módulo de armazenamento (′) e módulo de perda (′′). A lei de Hagen Poiseuille permitiu conhecer a gama de temperaturas mais adequadas para a extrusão. Neste sentido, verificou-se que quando uma temperatura de 112 ºC é aplicada, deixa de ser possível a extrusão do material, porque abaixo desta temperatura a queda da pressão calculada é inferior à pressão máxima do sistema. A scaffold com estrutura quadrada e geometria interna em linhas revelou a melhor resistência à compressão com 8,03 ± 4,16 MPa. Foi demonstrado, pela primeira vez que o TC pode ser utilizado na construção de scaffolds utilizando técnicas de impressão 3D. |
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