Desenvolvimento de pastas de fosfatos de cálcio para regeneração óssea

Fosfatos de cálcio, como hidroxiapatita (HA) e beta fosfato tricálcico (β-TCP), são comumente utilizados como materiais para preenchimento ósseo. A utilização desses materiais na forma de partículas apresenta como dificuldade sua permanência no local de implantação e como consequência, pode ocorrer possíveis danos ao tecido hospedeiro. A possibilidade de utilização desses materiais na forma de pasta injetável pode ser uma solução para manter esses materiais no sítio de implantação, facilitando a colocação no local. Com este objetivo, neste trabalho desenvolveu-se pastas de fosfatos de cálcio utilizando soluções de quitosana e alginato de sódio. As pastas foram caracterizadas quanto às suas propriedades físicas e biológicas, com o interesse de assegurar uma aplicabilidade médica, a fim de promover a regeneração óssea. Os pós de hidroxiapatita (HA) e β - fosfato tricálcico (β-TCP) foram obtidos por precipitação química e reação do estado sólido, respectivamente. Para formação das pastas foram utilizadas soluções de quitosana (QS) e alginato de sódio (Alg) na forma de géis. As pastas obtidas foram denominadas de HA+QS, HA+Alg, β-TCP+QS, β- TCP+Alg. Os pós obtidos foram caracterizados por distribuição de tamanho de partícula, difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), as pastas também foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), além disso por microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de pH, injetabilidade, tempo de pega, propriedade mecânica e para análise biológica o ensaio de citotoxicidade. O pó de HA obtido apresentou uma única fase, no entanto o pó de beta fosfato tricálcico apresentou uma mistura de β-TCP e HA. Os pós de HA e β-TCP apresentaram diâmetros médios de 8,2 e 6,9 μm, respectivamente. As pastas, independente da solução polimérica, foram obtidas com uma relação líquido/pó (L/P) de 0,75 mL/g para HA e de 0,67 mL/g para β-TCP. Os resultados de DRX e FTIR indicaram que não houve modificação de fase durante o processo de mistura e secagem, nos resultados por MEV observou-se a presença de cristais na forma de placas, apenas para a pasta de β- TCP+QS. Os valores de pH ficaram na faixa de 8,6 > pH > 7,1 e a pasta deβ-TCP+Alg solubilizou em alguns minutos na solução de PBS. Todas as formulações apresentaram excelente injetabilidade com valores superiores a 96%, o tempo de pega ficou em um intervalo de 12 a 24h. A pasta que apresentou melhor resistência à compressão foi a pasta de HA+QS com 3,9 MPa. Os resultados de citotoxicidade indicaram, independente da formulação, que todas são biocompatíveis. Com os resultados apresentados, conclui-se que as pastas de fosfatos de cálcio com exceção da formulação β-TCP+Alg apresentam características promissoras para uma aplicação na forma injetável para regeneração óssea. Calcium phosphates, such as hydroxyapatite (HA) and beta tricalcium phosphate (β- TCP), are commonly used as bone filling materials. The use of these materials in the form of particles presents difficulties in remaining at the implantation site and, as a consequence, possible damage to the host tissue may occur. The possibility of using these materials in the form of injectable paste can be a solution to keep these materials at the implantation site, facilitating the placement on the site. With this objective in mind, calcium phosphate pastes were developed using solutions of chitosan and sodium alginate. Pastes were characterized as to their physical and biological properties, with the interest of ensuring medical applicability, in order to promote bone regeneration. The hydroxyapatite (HA) and β-tricalcium phosphate (β-TCP) powders were obtained by chemical precipitation and solid state reaction, respectively. Chitosan solutions (QS) and sodium alginate (Alg) in the form of gels were used to form the pastes. The obtained folders were named HA + QS, HA + Alg, β-TCP + QS, β- TCP + Alg. The powders obtained were characterized by particle size distribution, X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the pastes were also characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy with transform Fourier (FTIR), in addition by scanning electron microscopy (SEM), pH measurements, injectability, setting time, mechanical properties and for biological analysis the cytotoxicity test. The HA powder obtained showed a single phase, however the beta tricalcium phosphate powder showed a mixture of β-TCP and HA. The HA and β-TCP powders had mean diameters of 8.2 and 6.9 μm, respectively. The pastes, regardless of the polymeric solution, were obtained with a liquid / powder (L / P) ratio of 0.75 mL / g for HA and 0.67 mL / g for β-TCP. The results of XRD and FTIR indicated that there was no phase change during the mixing and drying process, in the SEM results the presence of crystals in the form of plates was observed, only for the β-TCP + QS paste. The pH values were in the range of 8.6> pH> 7.1 and the β-TCP + Alg paste solubilized in a few minutes in the PBS solution. All formulations showed excellent injectability with values greater than 96%, the setting time was in an interval of 12 to 24 hours. The paste that showed the best resistance to compression was the HA + QS paste with 3.9 MPa. The cytotoxicity results indicated, regardless of the formulation, that all arebiocompatible. With the results presented, it is concluded that the calcium phosphate pastes with the exception of the formulation β-TCP + Alg have promising characteristics for an application in the injectable form for bone regeneration