101-095

ELABORAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE BIOMATERIAL
NANOESTRUTURADO GRANULADO BIFÁSICO HA/TCP-B PARA
APLICAÇÕES NO TRATAMENTO DA ESTRUTURA ÓSSEA
Cleomar Copatti1;Daiara F.S2; P Correa2; N. H. A. Camargo2;
1,2Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Centro de Ciências Tecnológicas – CCT
1Departamento de química
2Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais
Campus Universitário – Bairro Bom Retiro, 89.223-100- Joinville – SC.
[email protected]
RESUMO
As biocerâmicas bifásicas HA/TCP- se destacam nas pesquisas em
diferentes tipos de aplicações biomédicas; na ortopedia no tratamento do
esqueleto ósseo, na traumatologia na recuperação de perdas ósseas e na
cicatrização do tecido ósseo, na odontologia no tratamento de perdas ósseas
mandibulares, na reconstituição da dentina e do esmalte dental desgastado por
caries ou tratamentos de estética. Estas biocerâmicas nanoestruturadas com
microestruturas microporosas também se apresentam promissora em
aplicações biomédicas na liberação de medicamentos de forma controlada, em
tratamentos de osteoporose, osteomelite infecciosas e tratamentos
oncológicos, isto se deve, por estas biocerâmicas apresentarem características
mineralógicas e químicas semelhantes a dos tecidos ósseos do esqueleto
humano. O presente trabalho teve como objetivo elaborar e caracterizar um
biomaterial granulado nanoestruturado bifásico HA/TCP-, na concentração
60/40 em volume. O material granulado com tamanho entre 200mm < d <
500mm, foi submetido ao tratamento térmico a 1100ºC/2h, fornecendo o
biomaterial nanoestruturado bifásico. O biomaterial granulado foi submetido de
carregamento com fármaco através do método de alto vácuo. Os resultados
apresentados estão relacionados ao método de elaboração do biomaterial
nanoestruturado bifásico e do carregamento do fármaco no biomaterial
granulado. A espectrofotometria de infravermelho por transformada de Fourier
(FTIR) foi utilizada para avaliação das bandas vibracionais dos grupamentos
OH e PO43 para o biomaterial bifásico e os grupamentos NH2 para o fármaco.
A técnica de microscopia eletrônica de varredura serviu de apoio, para
identificação da morfológica de grãos e da microestrutura do biomaterial
granulado.
Palavras Chave: Elaboração, Bifásico, Nanoestrutura, Biomaterial.
INTRODUÇÃO
Os biomateriais cerâmicos de fosfato de cálcio vêm sendo amplamente
estudados nos últimos anos, isso se deve pelas suas características de não
tóxica, boa compatibilidade e semelhança cristalográfica com a do esqueleto
humano. Recentes estudos mostraram evidencias que os biomateriais
nanoestruturados podem imfluenciar a atividade celular e contibuirem com os
processos de reparação e reconstituição do tecido ósseo em estudos in vivo (1).
Outra caracteristica significativa dos biomateriais nanocompósitos de fosfato de
cálcio,
esta
associado
a
microporosidade
interconectada
que
estes
apresentam, condição favoravel ao carregamento de drogas na superfície de
microporos e para o interior do biomaterial. Estes nanomateriais podem ser
utilizados como um sistema para entrega de drogas especificas em regiões
localizadas, podendo haver um controle da liberação do medicamento e
contribuir durante o processo cirurgico
(2).Os
biomateriais nanoestruturados de
fosfato de cálcio bifásicos são biomateriais absorviveis, apresentam boa
atividade celular e vem sendo estudados como matriz óssea na liberação de
medicamentos em tratamentos oncológicos na estrtutura óssea. Os resultados
demosntram que as biocerâmicas nanoestruturadas de fosfato de cálcio
bifásicos, apresentam boa resposta na liberação de medicamentos e na
reparação do tecido ósseo danificado pelas doenças cancerigenas. Isto pode
gerar melhor reabilitação do paciente, também inibir um número evazivo de
cirurgias, que levar a lesões, hematomas e infecções ao paciente(3) (4
O presente trabalho teve como objetivo a incorporaçao de um farmaco
alendronato sódico na microporosidade e na superficie de microporos de um
biomaterial nanoestruturado de fosfato de cálcio bifasico HA/TCP-sendo o
interesse a elaboração de biomateriais nanosetruturados para aplicações em
tratamentos oncológicos e da reparação da estrutura osséa.
2.MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Elaboração da composição bifásica
O fluxograma representado pela figura 1 mostra o esquema geral para
elaboração e caracterização da composição bifásica 60%HA/40%TCP-, pelo
de alta energia e esferas de zirconia(5). O
fluxograma mostra também à temperatura de tratamento térmico do biomaterial
granulado e posterior a incorporação do fármaco Alendronato Sódico ao
biomaterial nanoestruturado.
Calcinação 900°C/2h
TCP-B e HA
mistura das fazes HA/TCP-B moinho atritor
+
MEV
Tratamento térmico 1100C° /2hs
FTIR
Incorporação do fármaco
FTIR
Fig 1. fluxograma do processo de sintese caracterização dos pós e do
biomaterial nanoestruturado
2.2 Incorporaçao do farmaco ao Bifasico HA/TCP-
O Alendronado sodico com 70mg foi adquirido da Uniao quimica e
incorporado
ao
biomaterial
nanoestruturado
bifásico
HA/TCP
nas
concentraçoes 30mg,45mg,60mg e 70mg, o método de incorporação foi
através de alto vacuo. Este método permite a incorporação de medicamentos
para o interior de um biomatrial microporoso através de um processo físico,
sem haver a modificação das características físico quimicas do medicamento e
do biomaterial
A técnica espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier
(FTIR) foi utilizada para análise química. Esta técnica permitiu identificar as
bandas vibracionais dos grupamentos OH- e PO43- dentro das composições de
fosfatos de cálcio, o método também foi utilizado para análise do fármaco
alendronato sódico para identificação principalmente dos grupos NH2. Os estudos
foram realizados em um equipamento Perkin Elmer Spctrum, com refletância
atenuada, utilizando intervalo de 4000 a 520 cm -1 com resolução de 4,00 cm-1.
Os estudos de caracterização morfológica foram realizados com ajuda de
um microscópio eletrônico de varredura, marca ZIESS, modelo DSM 940A,
através do sistema de elétrons secundários (SE). Estes estudos foram realizados
sobre pó de alendronato sódico e do biomaterial nanoestruturado microporoso
bifásico.
3 RESULTADOS E DISCUSSAO
3.1 Alendronato
Por se tratar de um farmaco o reaultado obtido por espectrometria de
infraveremelho (FTIR), sobre o pó de alendronato apresentou em seu
espectrograma algumas interferencias relacionadas a carga entre outros, o que
pode ter gerado sobreposiçao de bandas devido aos compostos apresentarem
grupamentos iguais, principalmente quando incorporados ao nanocomposto
bifasico onde o alendronato se mostrou-se melhor identificado por possuir um
grupo amina, porem suas bandas vibracionais foram identificadas conforme(6),
entre 826 e 928 cm-1 para as bandas vibracionais relacionadas as ligações do
tipo C-C, em 674 até 1406 cm-1 para C-H, de 1096 a 1586 cm1 as bandas
vibracionais do tipo C-N, em 1052 até 1341 cm-1 do tipo C-OH, em 1193 a
1293 cm-1 observa-se também no espectrograma as bandas vibracionais
relacionadas aos grupamentos P-O e P=O, em 1457 até 2806 cm-1 outra
constatação foi os grupos vibracionais CH2, 2900 a 3329 cm-1 do tipo OH de
acordo com a figura 1.
A tabela 1 ilustra os resultados obtidos por FTIR de uma forma resumida
os comprimentos de onda dos grupamentos vibracionais PO, OH e NH 2
encontrados para fármaco.
Tab. l. Bandas vibracionais do alendronato.
Bandas vibracionais
Grupamentos
826 a 928 cm-1
C-C
1096 a1148 e 1548 a 1586 cm-1
C-N
1052 a 1341 cm-1
C-OH
1193 a 1293 cm-1
P-O e P = O
3125 a 3204 cm-1
OH
1457 a 2806 cm-1
CH2
3200 a 3450 cm-1
NH2
Fig. 1. Espectrograma obtido sobre o pó de alendronato sódico.
A morfologia do farmaco se apresentou com forma dispersa com
fragmentos aglomerados, conforme pode ser observado na figura 2.
Fig 2. morfologia do alendronato puro.
3.2 BIFASICO HA/TCP-β
A espectrofotometria de infravermelho permitiu analizar as bandas
vibracionais para o biomaterial nanoestruturado bifasico puro e com
incorporado do farmaco em sua microestrutura. A figura 3 mostra o resultado
obtido sobre o biomaterial nanoestruturado bifásico puro, onde se observa as
bandas vibracionais tipicas dos grupamentos PO43- e OH- entre 900 cm-1 e
1200cm-1 mostran-se evidentes grupos PO4-3,e tambem pontes de hidrogenio
entre 3500cm-1 e 3600 cm-1 conforme obeservado em outros trabalhos(7)(5) e
apresentado na figura 3.
Fig 3. Espectrograma de FTIR obtido sobre o biomaterial nanoestruturado
bifasico HA/TCP-B puro.
Os resultados obtidos pela microscopia eletrônica de varredura (MEV),
revelou em sua micrografia uma microestrutura microporosa interconectada,
conforme mostrado na figura 4.
Fig 4. Imagem morfologica do nanobiocomposto HA/TCP-B puro
3.3 Biomaterial nanoestruturado bifasico HA/TCP-β /alendronato Sódico
Os resultados obtidos por FTIR, sobre os biomateriais nanoestruturados
que foram carregados com farmaco nas concentraçãos de 30mg e 70mg,
moutrou em seus espectrogramas as mesmas bandas vibracionais, conforme
pode ser observados nas figuras 5 6.
Fig 5. Espectrograma do
nanocomposto
bifasico
HA/TCP-B com incorporaçao do
alendronato sodico a 30mg.
Fig 6. Espectrograma do
biomaterial
nanoestruturado
bifasico
HA/TCP-B
com
incorporaçao do alendronato
sodico a 70mg.
O resultado do estudo de caracterização por MEV, sobre o biomateriail
nanoestruturado carregado com o farmaco com 30mg e 70 mg, revelaram em
suas micrografias uma morfologia microporosa, contendo a presença do
farmaco na superfície de microporos e para o interior do biomaterial, conforme
ilustrado nas figuras 7 e 8,
Fig 7. Espectrograma obtido
sobre bifasico HA/TCP30mg.
Fig 8. Espectrograma obtido
sobre bifasico HA/TCP70mg.
4 CONCLUSÂO
O pó de alendronado sódico, apresentou pelo FTIR, as bandas
vibracionais características do grupo amina que foi facilmente identificado com
bandas vibracionais entre 3333 e 3335 cm-1., A micografia obtida do farmaco,
revelou uma morfologia formada por finas partículas e aglomerações.
O resultado obtido por FTR sobre o biomaterial nanoestruturado bifásico
mostou as bandas tipcas dos grupamentos PO43- e OH. A constatou uma
microestrutura microporosa formada finos grãos. A incorporaçao do farmaco se
mostrou visivelmente na superficie de grão, de microporos e para o interior do
biomaterial. A tecnica de incorporaçao alto vacuo, mostrou-se promissora como
método de incorporação de farmacos em biomateriais nanoesuturados de
fosfato de cálcio.
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