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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Doenças cardiovasculares são uma das principais causas de morte e hospitalizações no mundo atualmente, e devido à baixa capacidade regenerativa natural do músculo cardíaco, as opções de tratamento para casos graves de cardiopatias são bastante limitadas. Portanto, a engenharia de tecidos vem sendo investigada como uma alternativa para o tratamento dessas doenças. A abordagem atual envolve a incorporação de células tronco ou cardiomiócitos a scaffolds tridimensionais biocompatíveis capazes de estimular o desenvolvimento celular. No entanto, a vascularização de enxertos artificiais é um desafio. Os vidros bioativos (VB), aplicados extensivamente para regeneração óssea, tem sido atualmente investigados para aplicações em tecidos moles, sendo um dos motivos a sua capacidade de estímulo da vascularização, em especial quando são incorporados à sua estrutura íons com conhecidas propriedades angiogênicas, como íons cobalto (Co). Nesse trabalho, foram sintetizadas nanopartículas de VB no sistema SiO2/CoO em diferentes composições nominais pelo método de Stöber modificado, e análises químicas confirmaram que cobalto foi incorporado com sucesso ao sistema, com concentração máxima de 11,1% molar. A obtenção de nanopartículas esféricas e densas foi confirmada, com tamanho de partícula entre 63 ± 9 e 66 ± 7 nm, confirmado por microscopia eletrônica de transmissão. A formação de Co3O4 depositado como uma segunda fase na superfície das partículas foi observada e confirmada por Difração de Raios-X, e a Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS) indicou que o cobalto também foi incorporado à rede vítrea como Co2+. Apesar de um perfil de liberação rápido de Co em tampão fosfato salino (PBS), as partículas obtidas não se mostraram citotóxicas a células endoteliais da veia do cordão umbilical humano (HUVEC) em concentrações de até 500 μg.mL-1. Assim, a metodologia sol-gel empregada permitiu a obtenção de nanopartículas esféricas densas de VB contendo cobalto, como um modificador de rede, com potencial para serem empregadas para a engenharia de tecidos cardíacos. Cardiovascular diseases are one of the leading causes of death and hospitalization in the world today, and due to the low natural regenerative capacity of the heart muscle, treatment options for severe cases of heart disease are quite limited. Therefore, tissue engineering has been investigated as an alternative treatment for such diseases. The current approach involves the incorporation of stem cells or cardiomyocytes into biocompatible three-dimensional scaffolds capable of stimulating cell development. However, the vascularization of artificial patches is a challenge. Bioactive glasses (BGs), which have been extensively used for bone regeneration, are now being investigated for applications in soft tissues. One of the reasons being their ability to stimulate vascularization, especially when ions with known angiogenic properties are incorporated into their structure, such as cobalt (Co) ions. In this work, VB nanoparticles were synthesized in the SiO2/CoO system in different nominal compositions by a modified Stöber method, and chemical analysis confirmed that cobalt was successfully incorporated into the system, with a maximum concentration of 11.1% mol. Spherical and dense nanoparticle morphology was confirmed, with particle size ranging from 63 ± 9 to 66 ± 7 nm by transmission electron microscopy. Co3O4 formation deposited as a second phase on the particles’ surface was observed and confirmed by X-Ray Diffraction, and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) indicated that cobalt was also incorporated into the glass network as Co2+. Despite a rapid release profile of Co in phosphate-buffered saline (PBS), the obtained particles were not cytotoxic to human umbilical cord vein endothelial cells (HUVEC) at concentrations up to 500 µg.mL-1. Thus, the sol-gel methodology employed proved effective for the obtention of dense spherical BG nanoparticles containing cobalt as a network modifier, with potential applications in cardiac engineering.

Agradecimentos: The authors acknowledge the facility support from the Universidade Federal do ABC, Central Experimental Multiusuário, Politecnico di Torino, Universidade de São Paulo, Hospital Israelita Albert Einstein and Jena University. The authors also thank MSc. Marcela Tercini and BSc. João Francisco Almeida by the technical support in the FE-SEM analysis. We also acknowledge E.S.R. Somessari from Centro de Tecnologia das Radiações at Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (SETRS/CTR-IPEN) for technical support on sample sterilization. Furthermore, the authors appreciate the financial support from FAPESP (#2016/16512-9, #2011/19924-2 and 2020/00329-6), FINEP, CNPq (#130637/2016-5), and CAPES (code 002) Abstract: Magnetic bioactive glass-ceramics are biomaterials applied for magnetic hyperthermia in bone cancer treatment, thereby treating the bone tumor besides regenerating the damaged bone. However, combining high bioactivity and high saturation magnetization remains a challenge since the thermal treatment step employed to grow magnetic phases is also related to loss of bioactivity. Here, we propose a new nanocomposite made of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) dispersed in a sol-gel-derived bioactive glass matrix, which does not need any thermal treatment for crystallization of magnetic phases. The scanning and transmission electron microscopies, X-ray diffraction, and dynamic light scattering results confirm that the SPIONs are actually embedded in a nanosized glass matrix, thus forming a nanocomposite. Magnetic and calorimetric characterizations evidence their proper behavior for hyperthermia applications, besides evidencing inter-magnetic nanoparticle interactions within the nanocomposite. Bioactivity and in vitro characterizations show that such nanocomposites exhibit apatite-forming properties similar to the highly bioactive parent glass, besides being osteoinductive. This methodology is a new alternative to produce magnetic bioactive materials to which the magnetic properties only rely on the quality of the SPIONs used in the synthesis. Thereby, these nanocomposites can be recognized as a new class of bioactive materials for applications in bone cancer treatment by hyperthermia FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP FINANCIADORA DE ESTUDOS E PROJETOS - FINEP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The guided bone regeneration (GBR) technique is characterized by the use of barrier membranes to close critical bone defects, preventing the invasion of epithelial cells and fibroblasts, complicating actors in the regenerative process. To increase the bioactivity and mechanical properties of materials used as a GBR membrane, some polymer-based biocomposites with bioactive ceramics as filler particles have been developed. Among these, bioactive glass/polymer biocomposites have attracted a lot of attention, since such materials have osteoconductivity. This is due to the presence of bioactive glass, which has the ability to induce the formation of an apatite layer on the surface very similar to the bone mineral phase. The current challenges in the production of biomaterials for GBR are the development of more biocompatible, resorbable and antibacterial systems, since these materials are more exposed to contamination. Thus, the objective of this work was the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) (PVA) polymeric matrix biocomposites and bioactive glass particles containing copper capable of presenting both osteogenic and antibacterial properties, aiming application in GBR. The biocomposites were obtained by aqueous tape casting using PVA as polymer matrix and a bioactive glass obtained by sol-gel composition 60% SiO2 ∙ (36-x)% CaO ∙ 4% P2O5 ∙ x% CuO, where x = 0 , 1 and 3% (mol %). The aqueous tape casting process did not induce significant changes in the composition and structure of bioactive glasses even after 28 h in contact with solvents. The presence of copper decreased the swelling capacity of the biocomposites while inhibiting the increase in degradation in aqueous media over time. Regardless of the copper content, a layer of low crystallinity hydroxyapatite was precipitated on the surface of all samples after immersion in simulated blood plasma (SBF), confirming the bioactivity of the biocomposites. Although there were no evident effects on the adhesion of MG-63 osteoblastic cells, the presence of copper improved cell proliferation and decreased the expression of alkaline phosphatase (ALP) by osteoblasts, compared to samples without copper. Unlike osteoblastic cells, the membranes of Escherichia coli (Gram -) bacteria were clearly damaged by the presence of copper, confirming its antibacterial effect. These results demonstrated that the insertion of bioactive glass containing copper into biocomposites added the antibacterial property so desirable in GBR barrier membranes without compromising the osteogenic properties of the proposed system, which is, therefore, a promising candidate for the GBR technique. A técnica de regeneração óssea guiada (ROG) caracteriza-se pelo uso de membranas de barreira para fechar defeitos ósseos críticos evitando a invasão de células epiteliais e fibroblastos, atores complicadores no processo regenerativo. Para o aumento da bioatividade e propriedades mecânicas de materiais usados como membrana de barreira na ROG, alguns biocompósitos de base polimérica com cerâmicas bioativas como partículas de carga, têm sido desenvolvidos. Dentre esses, os biocompósitos de vidro bioativo/polímero têm atraído muita atenção, uma vez que tais materiais apresentam ostecondutividade. Isso se deve à presença do vidro bioativo, que possui a capacidade de induzir a formação de uma camada de apatita na superfície muito semelhante à fase mineral óssea. Os desafios atuais na produção de biomateriais para ROG consistem no desenvolvimento de sistemas mais biocompatíveis, reabsorvíveis e antibacterianos. Assim, o objetivo desse trabalho foi a preparação e caracterização de biocompósitos de matriz polimérica de poli (álcool vinílico) (PVA) e partículas de vidro bioativo contendo cobre capaz de apresentar tanto propriedades osteogênicas quanto propriedades antibacterianas, visando aplicação em ROG. Os biocompósitos foram obtidos por tape casting de meio aquoso usando PVA como matriz polimérica e um vidro bioativo obtido por sol-gel de composição 60% SiO2∙(36-x)% CaO∙4% P2O5∙x% CuO, onde x = 0, 1 e 3% (% em mol). O processo de tape casting de meio aquoso não induziu modificações significativas na composição e estrutura dos vidros bioativos mesmo após 28 h em contato com os solventes. A presença do cobre diminuiu a capacidade de intumescimento dos biocompósitos ao passo inibiu o aumento da degradação em meio aquoso ao longo do tempo. Independentemente do teor de cobre, uma camada de hidroxiapatita de baixa cristalinidade foi precipitada na superfície de todas as amostras após imersão em plasma sanguíneo simulado (SBF), confirmando a bioatividade dos biocompósitos. Apesar de não haver efeitos evidentes na adesão das células osteoblásticas do tipo MG-63, a presença do cobre melhorou a proliferação celular e diminuiu a expressão da fosfatase alcalina (ALP) pelos osteoblastos, comparativamente às amostras sem cobre. Ao contrário das células osteoblásticas, as membranas das bactérias do tipo Escherichia coli (Gram -) foram claramente danificadas pela presença do cobre, confirmando seu efeito antibacteriano. Esses resultados demonstraram que a inserção de vidro bioativo contendo cobre nos biocompósitos adicionou a propriedade antibacteriana tão desejável em membranas de barreira ROG sem comprometer as propriedades osteogênicas do sistema proposto, o qual se mostra, portanto, um candidato promissor para a técnica de ROG. São Cristóvão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The test used to assess the bioactivity proposed by Kokubo associates the apatite formation on biomaterials immersed in simulated body fluid (SBF) with a better biological performance. However, there is evidence that some materials tend to stimulate osteoprogenitor cells regardless of apatite precipitation, i.e., in absence of bioactivity, especially in bioceramics with complex compositions. For instance, divalent ions such as Zn2+, Mg2+ and Mn2+ are known to play important roles in signaling cascades associated with bone regeneration, although they are known to diminish apatite precipitation under certain conditions. To further discuss the validity of Kokubo assays in predicting the biological performance of complex composition bioceramics, five different glass compositions were synthesized in which CaO was partially replaced by ZnO, MgO and MnO: 80% SiO2 · (16% - x) CaO · x% MO · 4% P2O5 (mol%; x = 0, 2 and 6%). The glasses were synthesized via the sol-gel process and their physical-chemical properties were evaluated by thermogravimetric analysis (TGA/DTG), differential thermal analysis (DTA), wavelengthdispersive X-ray fluorescence (WDXRF), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and surface roughness. The biological behavior of the glasses was studied via acellular bioactivity assay in SBF, followed by adhesion, proliferation and differentiation of osteoblast-like human osteosarcoma cells (MG-63). It was possible to observe that the mass loss events did not undergo significant changes after the partial replacement of CaO by MnO, ZnO and MgO oxides. However, the addition of oxides reduced the glass transition temperature (Tg) and the crystallization temperature (Tc) of the glasses due to the increase in non-binding oxygen (NBO). The glasses in which CaO was replaced had their bioactivity impaired, evidenced by the absence of formation of the hydroxyapatite surface layer in SBF. However, even with the inhibited bioactivity, the glass containing MgO was able to stimulate the adhesion, cell proliferation and ALP production of MG-63 cells. In glasses containing ZnO and MnO, bioactivity was also inhibited, while low cell proliferation and high production of ALP were observed. These results demonstrate a divergence between the expected biological performance suggested by Kokubo assay and the performance observed indeed from cellular assays with MG-63. Therefore, the presence of trace elements in bioceramics with complex compositions exposes even more the reliability of Kokubo assays in predicting their biological performance, notably adhesion, proliferation, and differentiation of osteoblastic cells, indicating that apatite formation is not a definitive criterion to confirm biocompatibility. O ensaio utilizado para avaliar a bioatividade proposto por Kokubo associa a capacidade de precipitação de apatita na superfície de biomateriais imersos em fluido biológico simulado (SBF) com um melhor desempenho biológico. No entanto, existem evidências de que mesmo apresentando baixa ou nenhuma bioatividade (precipitação de apatita), alguns biomateriais tendem a estimular o comportamento de células osteoprogenitoras por vias diferentes, principalmente nas atuais biocerâmicas de composições complexas. Por exemplo, os íons bivalentes Zn2+, Mg2+ e Mn2+ são conhecidos por desempenharem importantes papéis na ativação de cascatas de sinalização associadas à regeneração óssea, ao mesmo tempo em que são conhecidos por dificultar a precipitação de apatita em certas condições. Portanto, para aprofundar a discussão sobre a validade dos ensaios de Kokubo na predição do desempenho biológico de biocerâmicas de composições complexas, foram sintetizadas cinco composições diferentes de vidros nos quais o CaO foi parcialmente substituído por ZnO, MgO e MnO: 80%SiO2 · (16% − x)CaO · x%MO · 4%P2O5 (% em mol; x = 0, 2 e 6%). Os vidros foram produzidos via processo sol-gel e as suas propriedades físico-químicas foram avaliadas por análise termogravimétrica (TGA/DTG), análise térmica diferencial (DTA), fluorescência de raios X por dispersão em comprimento de onda (WDXRF), espectroscopia Raman, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e rugosidade de superfície. O comportamento biológico das amostras foi avaliado via testes de bioatividade acelulares em SBF e testes de adesão, proliferação e diferenciação de células de osteossarcoma humano semelhantes a osteoblastos (MG-63). Por meio das análises foi possível observar que os eventos de perda de massa não sofreram alterações significativas após a substituição parcial do CaO pelos óxidos MnO, ZnO e MgO. No entanto, a adição dos óxidos reduziu a temperatura de transição vítrea (Tg) e a temperatura de cristalização (Tc) dos vidros em função do aumento de oxigênios não ligantes (NBO). Os vidros em que o CaO foi substituído tiveram sua a bioatividade prejudicada, evidenciado pela ausência de formação da camada superficial de hidroxiapatita em SBF. Porém, mesmo com a bioatividade inibida, o vidro contendo MgO foi capaz de estimular a adesão, proliferação celular e produção de ALP de células MG-63. Nos vidros contendo ZnO e MnO, a bioatividade também foi inibida, ao mesmo tempo em que uma baixa proliferação celular e alta produção de ALP foram observadas. Esses resultados demonstram claramente uma divergência entre o desempenho biológico esperado via ensaio de bioatividade e aquele realmente observado nos ensaios celulares com MG-63. Portanto, a presença de oligoelementos em biocerâmicas de composições complexas expõe cada vez mais a fragilidade dos ensaios de bioatividade na predição do seu desempenho biológico no que se refere a adesão, proliferação e diferenciação de células osteoblásticas, indicando que a formação de apatita não é um critério definitivo para se confirmar sua biocompatibilidade. São Cristóvão, SE

Orientador: Americo Bortolazzo Correr Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o ângulo de contato, a habilidade de penetração e potencial de remineralização de infiltrantes resinosos contendo partículas bioativas. Foram utilizados dois infiltrantes experimentais: TEGDMA (100% de trietileno glicol dimetacrilato) e T/B (75% de TEGDMA e 25% de bisfenol glicidil dimetacrilato etoxilado - BisEMA), além do infiltrante Icon©. A estas bases adicionou-se partículas de biovidro de fosfossilicato de cálcio e sódio (Bag45s5), ou nanopartículas de hidroxiapatita (nHap), nas concentrações de 0, 10 e 15%vol. O ângulo de contato foi avaliado em esmalte bovino pelo método da gota séssil em viscosímetro com câmera acoplada, sendo calculada a média de três medidas para cada espécime (n=6). Para avaliação da habilidade de penetração, lesões subsuperficiais semelhantes à cárie foram produzidas em esmalte na face oclusal de molares humanos hígidos e infiltradas com os infiltrantes resinosos. A penetração dos materiais foi verficada em fatias obtidas dessas coroas, por meio de microscopia confocal de varredura a laser (n=3). Para a avaliação do potencial de remineralização, lesões subsuperficiais semelhantes à cárie foram produzidas em esmalte na face vestibular de coroas de molares humanos e infiltradas pelos infiltrantes resinosos. Essas coroas foram submetidas à ciclagem de pH (solução Des/Re) por um mês. A microdureza Knoop (KHN) foi avaliada a 20, 40, 60, 80 e 100 ?m da superfície externa do esmalte, em 3 linhas (5, 100 e 200 ?m distante da lesão) (n=5). Para auxílio na avaliação de remineralização das partículas, a morfologia e o tamanho das mesmas foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão e varredura (MET e MEV), enquanto sua estrutura cristalina foi analisada por difração de raios X (DRX). Os dados referentes a ângulo de contato e habilidade de penetração foram avaliados quanto à normalidade e submetidos à ANOVA dois-fatores e teste de Tukey (?=0,05). Os dados referentes ao potencial de remineralização foram submetidos aos testes de Friedman e Kruskal-Wallis (?=0,05). Os resultados mostraram que a adição de 10 e 15% de nHap reduziu o ângulo de contato do Icon® e a adição de 15% de nHap reduziu o ângulo de contato do T/B. TEGDMA apresentou ângulo de contato menor que Icon® nos grupos sem adição de partículas e valores menores que Icon® e T/B nos grupos com adição de 15% de Bag45s5. T/B apresentou menores valores que Icon® para grupos com adição de 15% nHap. A adição de partículas não interferiu na habilidade de penetração dos infiltrantes. Todos os grupos com matriz resinosa T/B apresentaram habilidade de penetração inferior aos infiltrantes TEGDMA e Icon®. Icon© e T/B + Bag45s5 15%vol apresentaram diferentes valores de KHN para os pontos avaliados intra-grupo, em ambos foi verificado maior dureza nos pontos mais profundos do esmalte. Icon© + Bag45s5 10%vol mostrou, em vários pontos, valores de KHN mais baixos que Icon©, T/B + nHap 10%vol, T/B + Bag45s5 10%vol e T/B + nHap 15%vol. Assim, concluiu-se que adição de nHap reduz o ângulo de contato de Icon® e T/B. A adição das partículas nHap e Bag45s5 não interfere na habilidade de penetração do Icon®, TEGDMA e T/B. E o TEGDMA e o Icon® apresentam melhor penetrabilidade que T/B. A aplicação do infiltrante T/B com adição de Bag45s5 15%vol confere um melhor padrão de remineralização às áreas mais profundas do esmalte, em relação às áreas superficiais. A adição das partículas nHap e Bag45s5 nas concentrações 10%vol e 15%vol não aumenta o potencial de remineralização dos infiltrantes Icon©, TEGDMA e T/B Abstract: The aim of this study was to evaluate the contact angle, the penetration ability and the remineralization potential of resin infiltrants containing bioactive particles addition. Two experimental infiltrants made with TEGDMA (100% triethylene glycol dimethacrylate) or T/B (75% TEGDMA and 25% ethoxylated bisphenol A glycol dimethacrylate - BisEMA), and the commercially available infiltrant Icon© were used. To these materials it was added 0, 10 or 15v% of a sodium calcium phosphosilicate bioglass particles (Bag45s5), or hydroxyapatite nanoparticles (nHap). The contact angle was evaluated on bovine enamel by the sessile drop method in a coupled-camera viscometer. The mean of three measurements for each specimen was calculated (n=6). For penetration ability evaluation, caries-like subsurface lesions were produced in the enamel of occlusal face of human sound molar crowns and infiltrated with resin infiltrants. The materials penetration was verified in slices obtained from these crowns, by means of confocal laser scanning microscopy (n=3). For remineralization potential evaluation, artificial caries was produced in the enamel of vestibular face of human crowns, where infiltrants were applied. These crowns went through pH cycling process (DS-RS) for a month. Knoop microhardness (KHN) was measured at 20, 40, 60, 80 and 100?m from the outer enamel surface, in 3 rows (5, 100 and 200?m to lesion) (n=5). To aid in the evaluation of particle remineralization, particles morphology and dimension were analyzed by transmission and scanning electron microscopies (TEM and SEM), while its crystal structure was analyzed by X-ray diffraction (XRD). Contact angle and penetration ability data were checked for normality and submitted to two-way ANOVA and Tukey's test (? = 0.05). Remineralization potential data was submitted to Friedman and Kruskal-Wallis tests (?=0.05). The results showed that addition of 10 and 15v% nHap significantly decreased contact angle values for Icon®, and addition of 15v% nHap significantly decreased contact angle values for T/B. TEGDMA presented lower contact angle values than Icon® in the groups without particles and lower values than Icon® and T/B in 15v% Bag45s5 groups. T/B presented lower contact angle values than Icon® for groups with addition of 15v% nHap. The addition of particles did not interfere with the penetration ability of infiltrants. All groups with T/B resin matrix presented lower penetration ability than those with TEGDMA and Icon®. Icon© and T / B + Bag45s5 15v% showed differences in KHN values according to the intragroup evaluated sites, in both was verified higher hardness pattern at deeper sites. Icon© + Bag45s5 10v% showed, in several sites, lower KHN values than Icon©, T/B + nHap 10v%, T/B + Bag45s5 10v% and T/B + nHap 15v%. Thus, it was concluded that nHap addition reduces the contact angle of Icon® and T/B. The addition of nHap and Bag45s5 particles does not interfere with the penetration ability of Icon®, TEGDMA and T/B. TEGDMA and Icon® have better penetrability than T/B. T/B + Bag45s5 15v% presents higher KHN in deeper enamel areas. The addition of nHap and Bag45s5 at 10 and 15v% in Icon©, TEGDMA and T/B did not increase their remineralization potential Doutorado Materiais Dentários Doutor em Materiais Dentários CAPES 0878/2018 CNPQ 141962/2016-0

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A angiogênese tem sido estudada em terapias como o tratamento de insuficiência vascular periférica, terapias antigênicas e redução do fluxo sanguíneo que chega a comprometer os tecidos, sendo também um processo importante nas abordagens de regeneração tecidual usando biomateriais. Os biomateriais compreendem uma representativa fração dos produtos utilizados na área de saúde. Dentre estes, os vidros bioativos (VB) têm demonstrado flexibilidade de composição que permite a incorporação de diferentes íons com atividades fisiológicas e propriedades terapêuticas. O cobalto (Co) é um íon terapêutico que estimula a formação de novos vasos sanguíneos pela ativação do fator de crescimento endotelial vascular A (VEGFA) e pelo fator induzível por hipóxia subunidade 1 A (HIF1A). Scaffolds híbridos de poli (álcool vinílico) e vidro bioativo aparecem como uma estratégia promissora para acelerar o reparo tecidual. No entanto, os efeitos dos vidros incorporados com Co na angiogênese precisam ser investigados mais detalhadamente. Também não existem estudos em scaffolds híbridos, utilizando o método sol-gel e um sistema de formação de espuma, com a incorporação direta do íon terapêutico cobalto. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver, caracterizar e avaliar o potencial angiogênico de VBs derivados do processo sol-gel contendo Co em sua estrutura, e de scaffolds híbridos contendo Co. Análises estruturais confirmaram a presença de Co na estrutura dos vidros bioativos e dos scaffolds híbridos. A viabilidade in vitro de células expostas à diferentes concentrações do produto iônico (PI) dos materiais não foi alterada. Demonstrou-se, através do ensaio de formação de tubos com HUVECs, que o PI do VB 2,5% de Co mimetiza o desempenho do VEGFA na indução de formação de vasos sanguíneos. Foi observado ainda o aumento da expressão dos genes VEGFA e HIF1A, após 14h de contato com o PI. Através dos estudos in vivo em ratos Wistar, mostrou-se que o VB incorporado com Co em sua estrutura foi capaz de aumentar a expressão de VEGFA e HIF1A, caracterizando uma estimulação do processo de angiogênese devido à liberação de Co. Já nos estudos com os scaffolds híbridos após a incorporação do Co, observou-se a formação de hidroxiapatita e excelente viabilidade celular nos ensaios in vitro. A incorporação de Co em VBs e scaffolds híbridos apresentou-se como promissora estratégia para aprimoramento do seu potencial para a angiogênese e engenharia de tecidos. Angiogenesis has been studied in therapies such as the treatment of peripheral vascular insufficiency, antigenic therapies and reduction of blood flow that can compromise tissues, and it is also an important process in tissue regeneration approaches using biomaterials. Biomaterials comprise a representative fraction of the products used in the health area. Among these, bioactive glasses (BGs) have demonstrated flexibility in composition that allows the incorporation of different ions with physiological activities and therapeutic properties. Cobalt (Co) is a therapeutic ion that stimulates the formation of new blood vessels by activating vascular endothelial growth factor A (VEGFA), and by the hypoxia inducible factor 1 subunit A (HIF1A). Hybrid scaffolds made of poly (vinyl alcohol) and bioactive glass appear as a promising strategy to accelerate bone tissue repair. However, the effects of glasses incorporated with Co on angiogenesis need to be investigated in more detail. There are also no studies on hybrid scaffolds, using the sol-gel method and a foaming method, with the direct incorporation of the therapeutic ion cobalt. In this context, this work aimed to develop, characterize and evaluate BGs derived from the sol-gel process, containing cobalt in its structure, and of hybrid scaffolds containing Co. Structural analyzes confirmed the presence of Co in the structure of bioactive glasses and hybrid scaffolds. The in vitro viability of cells exposed to different concentrations of the ionic product (IP) of the materials has not been altered. It was demonstrated, through the tube formation test with HUVECS, that the IP of the BG containing 2.5%Co mimics the performance of VEGFA in the induction of blood vessels formation. It was also observed an increase in the expression of the VEGFA and H1F1A genes, after 14 hours of contact with the IP. Through in vivo studies in Wistar rats, it was shown that the BG incorporated with Co in its structure was able to increase the expression of VEGFA and H1F1A, characterizing a stimulation of the angiogenesis process due to the release of Co. For the hybrid scaffolds after the incorporation of Co, the formation of hydroxyapatite and excellent cell viability were observed in in vitro tests. The incorporation of Co in BGs and hybrid scaffolds proved to be a promising strategy to improve its potential for angiogenesis and tissue engineering.

Orientador: Altair Antoninha Del Bel Cury Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: O comportamento bioativo em materiais odontológicos tem sido investigado em diversos campos da odontologia. Alguns estudos modificaram com sucesso cerâmicas odontológicas adicionando vidro bioativo (VB), tornando esses materiais capazes de exibir um comportamento bioativo. No entanto, essas composições têm apresentado propriedades mecânicas inferiores que podem estar relacionadas a um tratamento térmico inadequado. Além disso, outras propriedades como solubilidade química, dureza, rugosidade de superfície e estabilidade de cor, que podem ser afetadas, não foram ainda avaliadas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar propriedades físicas e mecânicas de uma cerâmica feldspática reforçada por leucita modificada por vidro bioativo. Para isso, três composições de cerâmica odontológica (CO) modificada por vidro bioativo 58S foram sintetizados pelo método de sol-gel (VB20: 80% em peso de CO + 20% em peso de VB, VB30: 70% em peso de CO + 30% em peso de VB e VB40: 60% em peso de CO + 40% em peso de VB). Inicialmente, as composições foram caracterizadas por calorimetria exploratória diferencial e sua resistência à flexão biaxial foram testadas após sinterização a diferentes temperaturas (910, 950, 1000 e 1050 °C). Um grupo composto por 100% de CO, sinterizado de acordo com as recomendações do fabricante (910 °C), foi utilizado como grupo de controle. A temperatura de sinterização que promoveu os maiores valores de resistência à flexão para cada composição (VB20 a 950 °C, VB30 a 1000 °C e VB40 a 1050 °C) foram utilizadas para a avaliação do comportamento bioativo, solubilidade química, microdureza, rugosidade de superfície e estabilidade de cor. Para verificação do comportamento bioativo os grupos foram avaliados por difração de raios-X (DRX) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) com e sem imersão em fluido corporal simulado (Simulated Body Fluid, SBF) por 21 dias. Para a microdureza (n=5), foram avaliados em um microdurômetro com identador Knoop. A solubilidade (n=10) foi avaliada por imersão em solução de ácido acético a 4% por 16 horas, a rugosidade de superfície (n=10) por um perfilômetro óptico 3D e a estabilidade de cor (n=10) pelo sistema CIEL*a*b*. As composições experimentais mostraram indícios de comportamento bioativo após a imersão em SBF. Todos os grupos experimentais apresentaram resistência à flexão menor do que o grupo controle (p

Agradecimentos: This study was financed by the State of São Paulo Research Foundation (FAPESP) (grant number 2018/04630-2), by FAEPEX UNICAMP through a research grant (3164/18), and by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Finance Code 001. The authors also thank the Oral Biochemistry Laboratory at Piracicaba Dental School at the University of Campinas (UNICAMP) for use of the microbiology facility, and the Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) at the Brazilian Center of Research in Energy and Materials (CNPEM) for use of the CLSM facilities Abstract: Hypothesis: Although bioactive glass (BG) particle coatings were previously developed by different methods, poor particle adhesion to surfaces and reduced biological effects because of glass crystallization have limited their biomedical applications. To overcome this problem, we have untangled, for the first time, plasma electrolytic oxidation (PEO) as a new pathway for the synthesis of bioactive glass-based coating (PEO-BG) on titanium (Ti) materials. Experiments: Electrolyte solution with bioactive elements (Na2SiO3-5H(2)O, C4H6O4Ca, NaNO3, and C3H7Na2O6P) was used as a precursor source to obtain a 45S5 bioglass-like composition on a Ti surface by PEO. Subsequently, the PEO-BG coating was investigated with respect to its surface, mechanical, tribological, electrochemical, microbiological, and biological properties, compared with those of machined and sandblasted/acid-etched control surfaces. Findings: PEO treatment produced a coating with complex surface topography, Ti crystalline phases, superhydrophilic status, chemical composition, and oxide layer similar to that of 4555-6G (similar to 45.0Si, 24.5 Ca, 24.5Na, 6.0P w/v%). PEO-BG enhanced Ti mechanical and tribological properties with higher corrosion resistance. Furthermore, PEO-BG had a positive influence in polymicrobial biofilms, by reducing pathogenic bacterial associated with biofilm-related infections. PEO-BG also showed higher adsorption of blood plasma proteins without cytotoxic effects on human cells, and thus may be considered a promising biocompatible approach for biomedical implants FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Agradecimentos: The authors acknowledge the use of the analytical instrumentation facility at Institute of Chemistry, University of Campinas, which is supported by the State of Paulo. This work was carried out with the support of the São Paulo Research Foundation - FAPESP (Grant: 2016/24372-2, 2010/05394-9) and the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq/PIBITI) and the Coordination for the Improvement of Higher Level -or Education-Personnel (CAPES) for the financial support. We also would like to acknowledge Prof. Dr. Antonio Carlos Boschero for providing us with the SkyScan 1278 (FAPESP EMU 2009/54121-8) for the µCT analysis Abstract: Here, we investigated the biocompatibility of a bioactive sodium calcium silicate glass containing 2.6 mol% Nb2O5 (denoted BGPN2.6) and compare the results with the archetypal 45S5 bioglass. The glass bioactivity was tested using a range of in vitro and in vivo experiments to assess its suitability for bone regeneration applications. in vitro studies consisted of assessing the cytocompatibility of the BGPN2.6 glass with bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs). Systemic biocompatibility was verified by means of the quantification of biochemical markers and histopathology of liver, kidneys, and muscles. The glass genotoxicity was assessed using the micronucleus test. The regeneration of a calvarial defect was assessed using both qualitative and quantitative analysis of three-dimensional microcomputed tomography images. The BGPN2.6 glass was not cytotoxic to BM-MSCs. It is systemically biocompatible causing no signs of damage to high metabolic and excretory organs such as the liver and kidneys. No mutagenic potential was observed in the micronucleus test. MicroCT images showed that BGPN2.6 was able to nearly fully regenerate a critical-sized calvarial defect and was far superior to standard 45S5 Bioglass. Defects filled with BGPN2.6 glass showed over 90% coverage compare to just 66% for 45S5 Bioglass. For one animal the defect was completely filled in 8?weeks. These results clearly show that Nb-containing bioactive glasses are a safe and effective biomaterial for bone replacement Resumo: CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2022-12-01T12:42:07Z No. of bitstreams: 1 FLORIANO GUIMARÃES NETODissertação.pdf: 32250821 bytes, checksum: 4ca143651868fe244245bee80498b2a0 (MD5) Made available in DSpace on 2022-12-01T12:42:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FLORIANO GUIMARÃES NETODissertação.pdf: 32250821 bytes, checksum: 4ca143651868fe244245bee80498b2a0 (MD5) Previous issue date: 2019-06-28 In this work the replacement of calcium and sodium oxide by strontium oxide in the calcium sodium-borate bioactive glasses was studied to evaluate the bioactivity of the system and the control of the ion release in SBF. Five samples were prepared by the melt quenching technique, varying the concentration of SrO from 0 to 20 % wt, in order to understand how the properties of the matrix would be altered with the strontium insertion and how the ionic leaching process in SBF occurs. The diffractograms carried out for the samples before the immersion in SBF confirmed their amorphous nature. The density data showed an increase as CaO and Na2O were replaced by SrO, while the molar volume decreased in the same proportions. The infrared spectra of the samples, before immersion in SBF, showed three bands characteristic of borate glasses vibrations of BO3 and BO4 group bonds. The specific heat data did not show significant variations. However, the N4 values showed an increase of connectivity in the borate structures indicating an increase of BO4 units due to the influence of Sr, decreasing the chemical reactivity of the glasses. The pH data showed an exponential behavior with lower values for the samples with higher amount of SrO and higher pH for the sample without strontium indicating a control of the ions releasing in SBF. The FTIR and XRD data obtained after of the immersion of samples in SBF confirmed the bioactivity of the materials with formation of hydroxyapatite (HA) on their surfaces. These results indicate that strontium doped calcium-sodium-borate glasses have lower rates of ionic leaching in SBF when compared to the sample without of strontium. Therefore, it is evident that strontium can control the release of ions by inducing changes in connectivity in the vitreous matrix. Foram estudados neste trabalho vidros bioativos no sistema vítreo cálcio-sódio-borato, substituindo óxido de cálcio (CaO) e óxido de sódio (Na2O) por óxido de estrôncio (SrO), para avaliar a bioatividade do sistema e o controle da liberação de íons em SBF. Cinco amostras foram preparadas pelo método de fusão resfriamento, variando a concentração de SrO de 0 a 20% em peso, a fim de entender como as propriedades da matriz são alteradas com a inserção de estrôncio e como se dá o processo de lixiviação iônica em SBF. Os difratogramas obtidos para as amostras vítreas antes da imersão em SBF confirmaram a natureza amorfa do material. Os dados de densidade mostraram um aumento à medida que se substituiu CaO e Na2O por SrO, enquanto que o volume molar diminuiu em proporções semelhantes. Os espectros no infravermelho das amostras antes da imersão em SBF identificaram três bandas características de vidros boratos, vibrações das ligações dos grupos BO3 e BO4. As medidas de calor específico não mostraram variações significativas. Ainda assim, a variação dos valores de N4 mostraram um aumento de conectividades das estruturas boratos, indicando um aumento de unidades BO4, por influência do SrO, diminuindo a reatividade química do vidro. Os valores de pH da solução mostraram um comportamento exponencial, com menores valores para as amostras com maior quantidade de SrO e maior pH para a amostra sem estrôncio, indicando um controle da liberação de íons em SBF como ação do SrO. Os dados de FTIR e DRX, obtidos em períodos de até 28 dias de imersão das amostras em SBF, confirmaram a bioatividade dos materiais com a formação de hidroxiapatita (HA) em sua superfície. Estes resultados sugerem que os vidros estudados possuem menores taxas de lixiviação iônica em SBF, quando comparados com a amostra sem estrôncio. Logo, prova que o estrôncio consegue controlar a liberação de íons por gerar mudanças de conectividade na matriz vítrea.

São Cristóvão, SE

Orientadora: Profa. Dra. Juliana Marchi Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2019. A hipertermia é uma terapia de tratamento de câncer que consiste em aumentar a temperatura do tecido biológico contendo células cancerígenas a temperaturas até 43 °C, a qual afeta as células cancerígenas e causa mínimos danos a células saudáveis. A braquiterapia é um tipo de radioterapia interna onde são implantadas in situ fontes radioativas diretamente ou próximas ao tumor, tais como sementes ou fios radioativos. Estes dois tipos de tratamento apresentam as vantagens de serem procedimentos menos invasivos em relação aos tratamentos de câncer convencionais, de curta duração e capazes de atingir locais pequenos e/ou de difíceis acessos no corpo humano, com menores danos às células saudáveis. Este trabalho visou sintetizar, pelo método sol-gel, vidros bioativos do sistema 58SiO2-33CaO-9P2O5 contendo nanopartículas de óxido de ferro e óxido de hólmio a fim de obter um material com propriedades magnéticas e radioativas promissoras para o tratamento de câncer por hipertermia e braquiterapia e com propriedades osteocondutoras promissoras para regeneração óssea, podendo assim ser promissoras no tratamento de câncer ósseo. As nanopartículas de óxido de ferro (em diferentes proporções) e o nitrato de hólmio (10 % em massa) foram adicionadas aos vidros durante a síntese sol-gel. Os materiais foram caracterizados por calorimetria diferencial de varredura (DSC), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raio X por dispersão de energia (EDS), espalhamento de luz dinâmica (DLS), espectroscopia de fotoemissão de raios X (XPS), magnetização através de dispositivo supercondutor de interferência quântica (SQUID) e ativação neutrônica. Os resultados indicaram que a estrutura do material é composta de vidros tipicamente amorfos com fases cristalinas referentes à presença de óxido de ferro e carbonato de cálcio, com transições térmicas condizentes com literatura, de tamanho de partícula micrométricos, com propriedades superparamagnéticas e radioativas adequadas à potencial aplicação no tratamento de câncer ósseo por hipertermia e braquiterapia. The hyperthermia treatment is an alternative cancer treatment consisting of the temperature increase in the biological tissue with cancer cells until 43 celsius degrees affecting only malignant cells and preserving healthy cells. The brachytherapy is a kind of internal radiotherapy where the radiotherapy sources are directly implanted in situ or close to the tumor region, through radioactive seeds. These two methods show advantages in comparison to the regular cancer treatment methods, due the fact of being non-invasive, short duration and able to achieve small and difficult access places in the human body, with less damage to the healthy cells. This work was focused in synthetize biocompatible glasses through sol-gel quick-alkali method in the system SiO2-CaO-P2O5, containing magnetite nanoparticles and holmium oxide. The main goal of this work is obtain materials with magnetic and radioactive properties and with bone regeneration properties, being a promising material to be used in bone cancer treatment, through hyperthermia and brachytherapy. The iron oxide nanoparticles and holmium nitrate were dispersed in the glass matrix during the sol-gel synthesis. The materials obtained were characterized by differential scanning calorimeter (DSC), X ray diffraction (XRD, spectroscopy by x ray dispersion (EDS), dynamic light scattering (DLS), spectroscopy by X ray photo emission (XPS) and superconducting quantum interference device (SQUID). The results show that structure of the synthesized materials are consisted of amorphous glasses with crystalline phases of magnetite and calcium carbonate, consistent thermal transactions, micrometric particle size and suitable superparamagnetic and radioactive properties. In conclusion, the material obtained is potentially suitable for bone cancer treatment by hyperthermia and brachytherapy.

Agradecimentos: The authors acknowledge the use of the analytical instrumentation facility at the Institute of Chemistry, the University of Campinas, which is supported by the State of Paulo. This work was carried out with the support of the São Paulo Research Foundation - FAPESP (Grant: 2010/05394-9, 2010/12376-5, 2010/00863-0, 2011/09240-9, and 2011/17877-7) and the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq/PIBITI) for the financial support. The authors would like to thank Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) for technical support during SEM and AFM analyzes especially Dr. Carlos Alberto Rodrigues Costa for his technical assistance with AFM analysis Abstract: In vitro and in vivo experiments were undertaken to evaluate the solubility, apatite-forming ability, cytocompatibility, osteostimulation, and osteoinduction for a series of Nb-containing bioactive glass (BGNb) derived from composition of 45S5 Bioglass. Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) revealed that the rate at which Na, Ca, Si, P, and Nb species are leached from the glass decrease with the increasing concentration of the niobium oxide. The formation of apatite as a function of time in simulated body fluid was monitored by 31P Magic Angle Spinning (MAS) Nuclear magnetic resonance spectroscopy. Results showed that the bioactive glasses: Bioglass 45S5 (BG45S5) and 1 mol%-Nb-containing-bioactive glass (BGSN1) were able to grow apatite layer on their surfaces within 3 h, while glasses with higher concentrations of Nb2O5 (2.5 and 5 mol%) took at least 12 h. Nb-substituted glasses were shown to be compatible with bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs). Moreover, the bioactive glass with 1 mol% Nb2O5 significantly enhanced cell proliferation after 4 days of treatment. Concentrations of 1 and 2.5 mol% Nb2O5 stimulated osteogenic differentiation of BMMSCs after 21 days of treatment. For the in vivo experiments, trial glass rods were implanted into circular defects in rat tibia in order to evaluate their osteoconductivity and osteostimulation. Two morphometric parameters were analyzed: (a) thickness of new-formed bone layer and (b) area of new-formed subperiostal bone. Results showed that BGNb bioactive glass is osteoconductive and osteostimulative. Therefore, these results indicate that Nb-substituted glass is suitable for biomedical applications CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Vidros bioativos são materiais de destaque na engenharia de tecidos devido à sua alta bioatividade e biocompatibilidade. Diferentes composições de vidros bioativos podem ser obtidas pelo processo sol-gel, e a sua estrutura permite a incorporação de várias concentrações de diferentes íons com atividades fisiológicas e propriedades terapêuticas, que são liberados durante o processo de dissolução do material, aprimorando o seu desempenho. Dentre diferentes íons com propriedades terapêuticas estão o manganês, que tem demonstrado aprimorar a adesão celular, crescimento e proliferação de osteoblastos, e também o cobalto, conhecido por ser um poderoso agente angiogênico. Nesse contexto, este trabalho relata o desenvolvimento de novas composições de vidros bioativos derivados do processo sol-gel contendo manganês ou cobalto em sua estrutura, como potenciais íons metálicos terapêuticos. A influência da incorporação de diferentes concentrações desses íons na estrutura e propriedades dos vidros bioativos foi avaliada. Micropartículas de vidro bioativo contendo Mn e Co com capacidade de liberação controlada de íons em meio fisiológico foram obtidos. Análises estruturais confirmaram a presença de Mn2+ na estrutura dos vidros bioativos. Espécies Co2+ foram majoritariamente observadas nos vidros contendo esse íon, embora a utilização de diferentes precursores tenha demonstrado afetar a estrutura desses materiais, observando-se a presença de espécies Co3+ quando o cloreto de cobalto foi utilizado como precursor. A viabilidade de células expostas a diferentes concentrações do produto iônico dos materiais foi confirmada. Vidros bioativos contendo Mn demonstraram capacidade de estimular todos os estágios de diferenciação de células-tronco mesenquimais derivadas da medula óssea humana e subsequente mineralização, confirmando seu papel no aprimoramento da regeneração óssea. Já os estudos morfológicos e histológicos realizados após implante de vidros bioativos contendo Co em ratos demonstraram que não houve indução de respostas adversas, e a presença de infiltrado inflamatório e vasos neoformados foram indicativos de um alto nível de angiogênese no material. A incorporação de Mn e Co em vidros bioativos se mostrou como uma potencial estratégia para aprimoramento do seu potencial para a engenharia de tecidos. Bioactive glasses are outstanding materials in tissue engineering due to their high bioactivity and biocompatibility. Different bioactive glass compositions can be obtained by the sol-gel process, and their structure allows the incorporation of various concentrations of different ions with physiological activities and therapeutic properties. Those ions are released during the dissolution process of the material, improving its performance. Among the different ions with therapeutical properties, manganese has been shown to enhance cell adhesion, growth and proliferation of osteoblasts, while cobalt is a known angiogenic agent. In this context, this work reports the development of new bioactive glass compositions derived from the sol-gel process, containing manganese or cobalt in their structure, as potential therapeutic metallic ions. The influence of the incorporation of different concentrations of these ions on the structure and properties of the bioactive glasses was evaluated. Bioactive glass microparticles containing Mn and Co with controlled ion release capability in physiological medium were obtained. Structural evaluation confirmed the presence of Mn2+ in the structure of bioactive glasses, while Co2+ were mostly observed in the glasses containing this ion, although the use of different precursors has been shown to affect the structure of these materials, with the presence of Co3+ species when cobalt chloride was used as precursor. The viability of cells exposed to different concentrations of the bioactive glasses ionic product was confirmed. Bioactive glasses containing Mn demonstrated ability to stimulate all stages of differentiation of mesenchymal stem cells derived from human bone marrow and subsequent mineralization, confirming their role in enhancing bone regeneration. The morphological and histological studies performed after the implantation of bioactive glasses containing Co in rats demonstrated that there was no induction of adverse responses, and the presence of inflammatory infiltrate and neoformed vessels are indicative of a high level of angiogenesis in the material. The incorporation of Mn and Co in bioactive glasses has proved to be a potential strategy to improve its potential for tissue engineering.

Hidrogéis são redes poliméricas hidrofílicas capazes de reter uma grande quantidade de água em sua estrutura, sem se dissolver. Atualmente, as pesquisas da área biomédica estão voltadas para o desenvolvimento de hidrogéis injetáveis, que sofrem gelificação in situ por um estímulo térmico. Neste estudo, novos hidrogéis compósitos baseados nos biopolímeros quitosana e gelatina associados a nanopartículas de vidro bioativo foram preparados. Esses nanocompósitos foram extensivamente caracterizados do ponto de vista estrutural, composição química e comportamento in vitro e in vivo. Análises de Espectroscopia de Infravermelho (FTIR) e Potencial Zeta permitiram elucidar alguns aspectos relacionados ao processo de gelificação dos hidrogéis, que ocorre por meio de interações eletrostáticas influenciadas pela mudança de temperatura. Análise de potencial zeta à 37ºC variou de +3.1 ± 1.4mV a +6.9 ± 3.2mV e revelou o caráter catiônico dos hidrogéis, que podem ser capazes de interagir com moléculas negativamente carregadas da matriz extracelular (ECM). Ensaios reológicos, de seringabilidade e injetabilidade confirmaram a viabilidade de administração dos hidrogéis via seringa e agulha de pequeno calibre. Os resultados de ensaio reológico mostraram que a adição de vidro bioativo e gelatina aumentaram as propriedades elásticas dos hidrogéis, que apresentaram módulo de elasticidade (G´) variando de 5,4Pa nos hidrogéis de quitosana à 12,4Pa nos hidrogéis com maiores quantidades de gelatina e quitosana. Além disso, esses sistemas mostraram uma redução no tempo de gelificação, o que é desejável para aplicações clínicas, pois pode evitar a lixiviação dos hidrogéis quando implantado na matriz extracelular. Ensaios de citotoxicidade in vitro e in vivo confirmaram a natureza biocompatível das formulações. Além disso, os hidrogéis foram injetados em defeitos ósseos e os resultados sugeriram maior formação de tecido ósseo, quando comparado à regeneração do osso sem o biomaterial. Os hidrogéis apresentaram características físicoquímicas e biológicas que os tornam excelentes candidatos para utilização como matrizes injetáveis temporárias para regeneração óssea. Hydrogels are hydrophilic polymeric network capable of retaining a large amount of water in their structure, without dissolving. Currently, biomedical researches are focused on the development of injectable hydrogels, which undergo gelation in situ by a thermal stimulus. In this study, new composite hydrogels based on the biopolymers chitosan and gelatin associated with bioactive glass nanoparticles were prepared. These nanocomposites were extensively characterized from a structural point of view, chemical composition and in vitro and in vivo behavior. Infrared Spectroscopy (FTIR) and zeta potential analyzes have allowed to elucidate some events related to the gelation process of the hydrogels, which occur through electrostatic interactions influenced by the temperature change. The zeta potential at 37 ºC ranged from +3.1 ± 1.4mV to +6.9 ± 3.2mV and showed the cationic nature of these hydrogels, which are capable of interacting with negatively charged molecules from native extracellular matrix (ECM). Rheological, seringability and injectability tests confirmed the administration viability of hydrogels via syringe and needle. The rheological test results showed that the addition of bioactive glass and gelatin increased the elastic properties of the hydrogels, presenting elastic modulus (G´) increasing from 5.4Pa for pure chitosan hydrogels to 12.4Pa for hydrogel composites with higher contents of gelatin and bioactive glass. Moreover, these systems showed a reduction in gelation time, which is desirable for clinical applications and may avoid the lixiviation of the hydrogels when implanted in ECM. In vitro and in vivo cytotoxicity assays confirmed the biocompatible nature of the formulations. In addition, the hydrogels were injected into tibial defects and showed better results in the formation of new tissue when compared to bone regeneration without the biomaterial. Hydrogels exhibited the physicochemical and biological characteristics that make then promising candidates for use as temporary injectable matrices for bone regeneration.

Orientadores: Celso Aparecido Bertran, Maria do Carmo Gonçalves Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Para alcançar o objetivo principal desta dissertação: síntese de scaffolds de vidro bioativo pela cópia de estruturas porosas formadas pela auto-organização de nanocristais de celulose (CNC), ela foi realizada em duas etapas. Na primeira etapa foi estudada a síntese de estruturas porosas formadas exclusivamente por sílica utilizando CNC como template, cujas características morfológicas foram semelhantes às desejáveis para os scaffolds de vidro bioativo. Na segunda etapa, a metodologia para obtenção de estruturas porosas de sílica foi modificada para permitir a incorporação de íons cálcio, fosfato e sódio na rede da sílica formando scaffolds dos vidros bioativos 58S ou 45S5. As estruturas porosas de sílica, obtidas na primeira etapa deste trabalho, resultaram do processo de auto-organização dos nanocristais de celulose associado à cópia destas estruturas por nanopartículas de sílica obtidas pelo método de Stöber. A auto-organização dos CNC foi influenciada por diversos parâmetros, tais como, razão nanopartículas de sílica/CNC, modificação da carga superficial dos CNC com CTAB, força "g" de centrifugação, lavagens durante a centrifugação e método de secagem. Os resultados permitiram concluir que o processo de auto-organização dos CNC envolve dois mecanismos: o primeiro consiste na formação das paredes dos poros, devido à formação de fases nemática quirais pela auto-organização dos CNC, e o segundo consiste na floculação destes agregados de CNC, resultando em estruturas macroscópicas que foram copiadas pelas nanopartículas de sílica. Na segunda etapa do trabalho, o método de síntese desenvolvido na primeira etapa, foi modificado para obtenção dos scaffolds de vidros bioativos através da inserção dos íons cálcio, fosfato e sódio na rede da sílica. Foram sintetizados scaffolds com composições similares aos dos vidros bioativos 58S e 45S5, sendo que o último apresentou melhor resistência mecânica e manteve sua estrutura quando imerso em DMEM (meio de cultura para células) Abstract: To reach the main aim of this work which was the synthesis of bioactive glass scaffolds by copying porous structures formed by the self-assembling of cellulose nanocrystals (CNC), this work was divided in two parts. In the first part was studied the synthesis of porous structures formed exclusively by silica using CNC as a template, whose morphological characteristics were similar to those desired for bioactive glass scaffolds. In the second part, the methodology to obtain silica porous structures was modified to permit the incorporation of calcium, phosphate and sodium ions in a silica network forming 58S or 45S5 bioactive glass scaffolds. The preparation of a silica porous structure was carried out by a CNC self-assembly process associated with the copy of this organized structure by the silica nanoparticles. These were obtained using the Stöber method. The CNC self-assembly was affected by several parameters, such as: silica nanoparticles/CNC ratio, CNC surface charge modification with CTAB, centrifugal force "g", washing during centrifugation and drying. The results showed that the CNC self-assembly process involves two mechanisms: the first one consists of pore wall formation by means of CNC chiral nematic phases, and the second consists of the flocculation of CNC aggregates forming macroscopic structures, which were copied by silica nanoparticles. In the second part of this work, the developed and optimized method in the first part was modified to produce bioactive glass scaffolds through the insertion of calcium, sodium and phosphate ions in the silica network. Scaffolds with similar 58S and 45S5 bioactive glass compositions were synthetized, and the latter presented better mechanical resistance and maintained its structure when immersed in DMEM (medium suitable for cell growth) Mestrado Físico-Química Mestra em Química CAPES 1640141

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-02-19T12:51:32Z No. of bitstreams: 1 872191.pdf: 1577109 bytes, checksum: a6775bda293f1c59fb91fc4f2e4aed70 (MD5) Made available in DSpace on 2019-02-19T12:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 872191.pdf: 1577109 bytes, checksum: a6775bda293f1c59fb91fc4f2e4aed70 (MD5) Previous issue date: 2017-04 A osteointegração dos implantes está relacionada com a capacidade da superfície do implante realizar ligações químicas diretas e fortes com o tecido ósseo adjacente. Tratamentos de superfície dos implantes são alternativas para conferir essas propriedades superficiais, dentre os quais se destacam os recobrimentos com materiais bioativos. Nesse trabalho foram sintetizados filmes finos de biovidro fosfatado com nióbio (CaF2-CaO-Nb2O5-P2O5) em substratos de titânio visando à indução de bioatividade e a melhora na sua osteointegração. Os filmes foram depositados por pulsed laser deposition (PLD) e analisados por MEV, EDS, XPS, DRX, FRX, AFM, perfilometria, scratch test, contato focal, proliferação e diferenciação celular. Nas análises por XPS foram encontradas estruturas de CaNb2(P2O6) e NbOx. Não foram identificadas fases cristalinas nos filmes, por se tratar de um material com estrutura amorfa. Em conjunto, os resultados indicam que a síntese do material e a deposição são reprodutivas: foi possível depositar filmes finos de vidro bioativo em titânio por PLD, houve transferência estequiométrica do alvo para os filmes e, após a deposição, o material permaneceu com sua estrutura vítrea. Os ensaios in vitro não revelaram diferenças estatisticamente significantes entre os filmes e o controle, apesar dos filmes depositados com 50 mJ apresentarem um aumento na quantidade celular e os filmes de 100 mJ apresentarem melhor espalhamento celular. Implant osseointegration is related to the implant surface’s ability to create strong and direct chemical bonds with adjacent bone tissue. Surface treatments are a way to obtain these surface properties. Among the different treatments, bioactive materials coatings stand out. In this work, thin niobo-phosphate bioactive glass (CaF2-CaONb2O5-P2O5) films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) on Ti substrates aiming to enhance its bioactivity and osseointegration. Samples were analyzed by SEM, EDS, XPS, XRD, XRF, AFM, profilometry, scratch test, focal contact and cell proliferation and differentiation. In XPS analysis, CaNb2(P2O6) and NbOx structures were found. Crystalline phases were not identified on the films, since the glass has an amorphous structure. Together, these results suggest that both material synthesis and deposition are reproducible. It was possible to deposit thin bioactive glass films on titanium by PLD, there was stoichiometric transfer from the target to the films and, after the deposition, the material’s glassy structure was maintained. In vitro tests did not reveal statistically significant differences between deposited films and the Ti control samples, even though samples deposited with 50 mJ showed an increase in cell quantity, and samples deposited with 100 mJ presented better cell spreading.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iolanda Cristina Dechandt.pdf: 4265751 bytes, checksum: 63e41222d90f6a9011f71a3cac7991d8 (MD5) Previous issue date: 2015-03-06 Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná Progress in medicine has led to an increase in life expectancy of the world population. On the other hand, the properties of certain tissues and organs that compose the human body continues to follow the aging process. Faced with this challenge, biomaterial are developed with new technologies for bone substitutes. In this study we investigated the bioactivity of the glasses system 2Na2O.1CaO.3SiO2 with 0, 3 and 6% P2O5 in weight. The bioactivity was studied by immersion in simulated body fluid solution. Heat treatments were also performed in order to study the bioactivity of these glass-ceramics. Differential scanning calorimetry was performed to determine the glass transition temperatures for the glasses. Through Fourier transform infrared spectroscopy analysis was used to verify the bioactivity. The hardness and elastic modulus of the glasses were determined by the instrumented nanoindentation. X-ray diffraction confirmed the crystalline phases present in the glass ceramic samples. It was observed the formation of a hydroxycarbonate apatite layer after 21 days in samples of glass 2Na2O.1CaO.3SiO2 with 0, 3 and 6% P2O5 in weight. The best condition for the growth of hydroxycarbonate apatite layer in the glass-ceramics was the 2Na2O.1CaO.3SiO2 + 3% P2O5 that received heat treatment of 15 hours at 560° C. We observed the growth of the hydroxycabonate apatite layer after 7 days, and the glass-ceramic 2Na2O.1CaO.3SiO2+6% P2O5 who received heat treatment of 15 hours at 560° C the hydroxycabonate apatite layer was observed after 14 days in vitro novel. It was observed that cristalyzation is reduced with increase P concentration. At glass-ceramics with 6%wt of P2O5 the crystals are richer in Ca than in the stoichiometric glass matrix. In opposition, for 1Na2O2NaO3SiO2 glass-ceramics, the crystals are richer in Na.x Os avanços na medicina vêm levando a um aumento na expectativa de vida da população mundial, por outro lado o desgaste de certas propriedades de tecidos e órgãos que compõe o corpo humano continua acompanhando o processo de envelhecimento. Frente a esse desafio os biomateriais são desenvolvidos com novas tecnologias para substituir ossos. Nesta pesquisa investigamos a bioatividade dos vidros no sistema 2Na2O.1CaO.3SiO2-P2O5 com 0, 3 e 6% em peso de P2O5. A bioatividade foi investigada pela imersão das amostras em solução de fluido corpóreo simulado. Realizados tratamentos térmicos a fim de verificar a bioatividade em vitrocerâmicas. Por meio da calorimetria exploratória diferencial determinamos os valores de temperatura de transição vítrea dos vidros. Através das análises de Infravermelho por transformada de Fourier pudemos verificar a bioatividade dos vidros. Analises de indentação instrumentada determinaram a dureza e o módulo de elasticidade dos vidros. A difração de raios X nos forneceu as fases cristalinas presentes nas amostras vitrocerâmicas. Foi verificado a formação de uma camada de hidroxicarbonato de apatita após 21 dias nas amostras de vidro 2Na2O.1CaO.3SiO2 com 0, 3 e 6% em peso de P2O5. A melhor condição para o crescimento da camada de hidroxicarbonato de apatita nos vitrocerâmicos foi 2Na2O.1CaO.3SiO2 + 3% P2O5 que recebeu tratamento térmico por 15 horas a 560°C. Nos observamos a camada de hidroxiapatita após 7 dias, e o vitrocerâmico 2Na2O.1CaO.3SiO2+6% P2O5 que recebeu tratamento por 15 horas a camada hidroxiapatita foi observada após 14 dias de ensaio in vitro. Foi observado que a cristalização é reduzida com o aumento da concentração de P. No vitrocerâmico com 6% em peso de P2O5 os cristais são mais ricos em Ca do que na matriz vítrea estequiométrica. Por outro lado, o vitrocerâmico com a fase 1Na2O2NaO3SiO2 os cristais são ricos em Na.

The aim of this study was to evaluate the effect of replacing CaO by ZnO, MgO and SrO on a standard bioglass composition SiO2.CaO.Na2O.P2O5 on their thermal behavior and surface reactivity. The analyses showed that the substitution did not directly affect the events of mass loss. However, the reduction in Tg, was linear with oxide concentration. MgO strongly contributed to Tg reduction while SrO and ZnO had similar behavior. The simultaneous addition of all three oxides showed an antagonistic effect on the Tg. The crystallization temperature did not vary linearly with increasing concentration of oxides, once different crystalline phases were observed for each concentration and kind of oxides. The dissolution and precipitation processes did not show a direct dependence on the CaO substitution, being influenced by other variables. The dissolution process happened with the release of SiO4 4-, Zn2+ and Sr2+, but not Mg2+. At the same time, Ca2+, Mg2+ and PO4 3- were precipitated on the surfaces generating calcium phosphate layers rich in Mg2+ and CO3 2- with similar morphologies. O objetivo neste trabalho foi avaliar o efeito da substituição do CaO por ZnO, MgO e SrO em um biovidro padrão de composição SiO2.CaO.Na2O.P2O5 sobre seu comportamento térmico e reatividade de superfície. As análises demonstraram que a substituição não afetou diretamente os eventos de perda de massa. No entanto, a redução da Tg foi linear com o aumento da concentração dos óxidos. O MgO foi aquele que mais contribuiu para a redução da Tg enquanto o SrO e ZnO tiveram um comportamento similar ao do próprio CaO. Ao contrário, a inclusão simultânea dos três óxidos apresentou um efeito antagonístico em relação a Tg. A temperatura de cristalização não variou linearmente com o aumento da concentração de óxidos, uma vez que fases cristalinas distintas foram observadas para cada concentração e tipo de óxido. Os processos de dissolução e precipitação não apresentaram uma dependência direta da substituição, sendo influenciados por outras variáveis. A dissolução aconteceu com a liberação de SiO4 4-, Zn2+ e Sr2+, exceto Mg2+. Ao mesmo tempo Ca2+, Mg2+ e PO4 3- foram precipitados sobre os biovidros produzindo camadas de fosfato de cálcio ricas em Mg2+ e CO3 2-, com morfologias similares.

Resumo: Varias biocerâmicas sao capazes de se ligarem a tecidos vivos (bioatividade), no entanto apresen- tam propriedades mecânicas muito diferentes daquelas exibidas por tecidos naturais. Tal fato acaba por restringir o uso desses materiais em um mais extenso numero de aplicacoes biomedicas. Compositos de matriz polimerica reforcada com uma fase bioativa podem combinar o comportamento bioativo caracteris- tico de algumas biocerâmicas com propriedades mecânicas proximas a de tecidos humanos. O presente trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar compositos de matriz polimerica reforcada por parti- culas de vidro bioativo. Os compositos foram produzidos a partir da polimerizacao em massa de metacrilato de metila na presenca de particulas de vidro bioativo (vidro de silicato de calcio, fosforo e sodio). Particu- las de vidro foram adicionadas ao monomero em diversas concentracoes para permitir a variacao das propriedades mecânicas e da bioatividade desses compositos. A bioatividade dos materiais produzidos foi avaliada atraves de testes in vitro realizados a 37oC em uma solucao simuladora do fluido humano por periodos de tempo de 0 hora a 30 dias. Em seguida, os compositos submetidos aos testes in vitro foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho. O procedimento de sintese mostrou-se eficaz na pro- ducao de compositos com diferentes fracoes volumetricas de particulas distribuidas homogeneamente pelo material. Os resultados dos testes in vitro revelaram a deposicao de uma camada de hidroxiapatita carbonatada (HCA) na superficie dos materiais, comprovando a bioatividade dos compositos. Foi ainda observado que a cinetica de deposicao da camada de HCA pode ser controlada pela fracao volumetrica da fase bioativa. Palavras-chave: Compositos, biomateriais, bioatividade, poli(metacrilato de metila), vidros bioativos. Bioactive Composites Obtained from Bioactive Glass Particles into Poly(Methyl Methacrylate) Abstract: Some bioceramics have the ability to bind to tissues but they show mechanical properties very different from the ones of natural tissues. This fact restricts the use of these materials in a wider range of applications. The goal of this research is to synthesize and characterize polymer matrices reinforced with bioactive glass particles that potentially can combine ability to bond to tissues (bioactivity), with mechanical properties comparable to damage tissues. The composites were produced by bulk polymerization of methyl methacrylate in the presence of bioactive glass particles and an initiator at 60oC. Bioactive glass particles were added to the monomer in several concentrations to modify the mechanical properties and bioactivity of the composites. The bioactivity of the materials was evaluated by in vitro tests performed at 37oC in a simulated body fluid for periods of time ranging from 1 hour to 30 days. The composites submitted to in vitro tests were characterized by infrared spectroscopy. The results revealed the deposition of a hidroxy- carbonate-apatite layer on the surface of the composites, confirming their bioactivity. It was also observed that the fraction of the bioactive phase in the composites can be used to control the overall kinetics of the bioactivity process.

A produção de híbridos organo-inorgânicos sintetizados em escala nanométrica tem crescido nos últimos tempos devido às suas propriedades favoráveis e às varias possibilidades de aplicação na engenharia de tecidos. A quitosana é um polissacarídeo natural caracterizado pela baixa toxicidade, biodegradabilidade, biocompatibilidade e por suas propriedades bacteriostáticas. Tendo em vista que a quitosana possui dois grupos hidroxilas e um grupo amina por unidade de glucosamina, derivados de quitosana e interações com outros materiais podem ser obtidos. Estudos na literatura têm associado aos vidros bioativos baseados na sílica a capacidade de formar uma forte ligação superficial com o tecido ósseo. Neste trabalho, o processo sol-gel foi utilizado para a síntese de matrizes híbridas macroporosas compostas por sílica e quitosana em várias proporções (10, 20 e 30% em peso). Os resultados mostraram que a produção dos híbridos foi satisfatória através do método sol-gel. A utilização da quitosana numa proporção de 10 e 20% resultou em matrizes macroporosas com ampla distribuição de tamanho de poros (100 a 500m). Os híbridos com 30% de quitosana apresentaram distribuição de poros de 50 a 150m. As porosidades obtidas através do método da balança de Arquimedes foram 90%, 86% e 78% para os híbridos H10, H20 e H30, respectivamente. A análise por difração de raios-X mostrou o caráter amorfo dos híbridos sintetizados, enquanto que a quitosana foi caracterizada por um pico cristalino a 200 em 2?. O comportamento mecânico dos híbridos foi avaliado através do ensaio de compressão e os resultados mostraram valores de tensão máxima à fratura significativamente superiores aos apresentados pelos vidros puros. A espectroscopia por infravermelho mostrou bandas relativas aos componentes envolvidos na síntese e um banda associada ao grupamento Si-O-C que se tornou mais acentuada à medida que a quantidade de quitosana aumentou no híbrido, o que poderia sugerir uma interação entre as fases orgânicas e inorgânicas presentes nos híbridos. Os testes de citotoxicidade realizados com osteoblastos mostraram adequadas viabilidade celular e produção de fosfatase alcalina, confirmando os baixos níveis de toxicidade apresentados pelos híbridos sintetizados, apesar da baixa produção de colágeno quando comparados com o grupo controle. The fabrication of biomaterials based on inorganic and organic species combined at a nanoscale level has increased in the last years due to their varied characteristics and application possibilities. Chitosan is a natural polysaccharide and has attracted much interest because of their non-toxicity, biodegradability, biocompatibility, bacteriostatic properties.Since chitosan has two hydroxyl groups and one amino group per glucoseamine unit, new chitosan derivatives and interactions with other materials can be produced. On the other hand,silica based bioactive glasses have been widely studied since they have the capacity topromote bone-tissue formation at their surface. In this work the sol-gel method was used for preparation of macroporous 3D hybrid scaffolds based on silica and chitosan in various compositions (10, 20 and 30% wt). The results showed that porous hybrids were successfullysynthesized by the sol-gel method at low temperature. The drying methods using oven at 50oC and low vacuum were suitable to obtain dry and intact hybrid foams. The use of 10 and 20% of chitosan in weight to produce the hybrids resulted in macroporous scaffolds with largerpore size range (100-500µm). The hybrids H30 showed pore sizes from 50 to 250µm. The estimated porosity by Archimedes method was around 90%, 86% and 78% for hybrids H10,H20 and H30, respectively. XRD patterns of the samples showed the amorphous character of the hybrids, while chitosan, a semi-crystalline polymer, was characterized by a clear peak at 2 equal 200. The mechanical behavior of the hybrids was evaluated in compression and showed higher strength than silica glasses. The FTIR spectroscopy showed a band relative to Si-O-C bond that was also found to increase with the increasing the amounts of chitosan in the hybrid. This fact can suggest an interaction between the organic-inorganic phases in the material. The cytotoxicity evaluation exhibited successful viability of osteoblasts and the hybrids presents in the culture does not interfered with alkaline phosphatase production,confirming the low toxicity level of the hybrids prepared, despite the collagen secretion was decreased in the presence of the samples when compared to control group.

Várias biocerâmicas são capazes de se ligarem a tecidos vivos (bioatividade), no entanto apresentam propriedades mecânicas muito diferentes daquelas exibidas por tecidos naturais. Tal fato acaba por restringir o uso desses materiais em um mais extenso número de aplicações biomédicas. Compósitos de matriz polimérica reforçada com uma fase bioativa podem combinar o comportamento bioativo característico de algumas biocerâmicas com propriedades mecânicas próximas à de tecidos humanos. O presente trabalho tem como objetivo sintetizar e caracterizar compósitos de matriz polimérica reforçada por partículas de vidro bioativo. Os compósitos foram produzidos a partir da polimerização em massa de metacrilato de metila na presença de partículas de vidro bioativo (vidro de silicato de cálcio, fósforo e sódio). Partículas de vidro foram adicionadas ao monômero em diversas concentrações para permitir a variação das propriedades mecânicas e da bioatividade desses compósitos. A bioatividade dos materiais produzidos foi avaliada através de testes in vitro realizados a 37ºC em uma solução simuladora do fluido humano por períodos de tempo de 0 hora a 30 dias. Em seguida, os compósitos submetidos aos testes in vitro foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho. O procedimento de síntese mostrou-se eficaz na produção de compósitos com diferentes frações volumétricas de partículas distribuídas homogeneamente pelo material. Os resultados dos testes in vitro revelaram a deposição de uma camada de hidroxiapatita carbonatada (HCA) na superfície dos materiais, comprovando a bioatividade dos compósitos. Foi ainda observado que a cinética de deposição da camada de HCA pode ser controlada pela fração volumétrica da fase bioativa. Some bioceramics have the ability to bind to tissues but they show mechanical properties very different from the ones of natural tissues. This fact restricts the use of these materials in a wider range of applications. The goal of this research is to synthesize and characterize polymer matrices reinforced with bioactive glass particles that potentially can combine ability to bond to tissues (bioactivity), with mechanical properties comparable to damage tissues. The composites were produced by bulk polymerization of methyl methacrylate in the presence of bioactive glass particles and an initiator at 60ºC. Bioactive glass particles were added to the monomer in several concentrations to modify the mechanical properties and bioactivity of the composites. The bioactivity of the materials was evaluated by in vitro tests performed at 37ºC in a simulated body fluid for periods of time ranging from 1 hour to 30 days. The composites submitted to in vitro tests were characterized by infrared spectroscopy. The results revealed the deposition of a hidroxy-carbonate-apatite layer on the surface of the composites, confirming their bioactivity. It was also observed that the fraction of the bioactive phase in the composites can be used to control the overall kinetics of the bioactivity process.