Síntese e caracterização de vidros antimicrobianos pelo método sol-gel

Abstract

A ocorrência de infecções relacionadas com a implantação de biomateriais limita o seu uso extensivo em determinadas aplicações clínicas. O presente trabalho tem como objectivo produzir vidros bioactivos pelo método sol-gel, que, para além de promoverem a regeneração do tecido ósseo, tenham um efeito antimicrobiano local. Para tal, foi escolhida a composição 24,8% SiO2 : 41,2% CaO : 13,7% P2O5 : 20,3% MgO (%molar) previamente estudada, revelando ser um vidro potencialmente bioactivo, à qual se adicionou percentagens variadas de prata (1, 2, 3 e 5% em peso). Os materiais foram caracterizados em termos do seu comportamento térmico (ATD/TG), estrutura (FTIR, UV-vis), área superficial específica (BET), taxas de dissolução, bioactividade em SBF e actividade antimicrobiana (Escherechia coli). Os testes de dissolução mostraram uma taxa de dissolução baixa e uma variação mínima no valor de pH, o que pode ser um benefício em relação à sua citocompatibilidade. Os testes de bioactividade em SBF sugerem a formação de uma camada de fosfatos de cálcio na superfície dos vidros o que sugere a sua bioactividade. Os testes de actividade antimicrobiana foram realizados para todas as amostras com granulometrias diferentes (<20μm e entre 20μm e 63μm) para duas concentrações de vidro (0,025 mg/mL e 0,1 mg/mL). Os resultados sugerem um aumento de actividade antimicrobiana com o incremento da percentagem de prata utilizada. A actividade antimicrobiana é total nas amostras com 3 e 5% de prata, para ambas as concentrações, sendo que a amostra sem prata tem uma actividade quase nula. O aumento da concentração de vidro promove uma maior actividade antimicrobiana para todas as amostras. A granulometria do vidro também afecta a sua eficiência sendo maior para menores granulometrias.

The occurrence of infections related to the implantation of biomaterials limits its extensive use in certain clinical applications. This study aims to produce bioactive glasses by sol-gel method, which, in addition to promoting the regeneration of bone tissue, has a local antimicrobial effect. A previously studied composition of 24.8% SiO2 : 41.2% CaO : 13.7% P2O5 : 20.3% MgO (molar %) which revealed to be a potentially bioactive glass was selected, to which varying silver percentages were added (1, 2, 3 and 5 wt.%). The materials were characterized in terms of thermal behavior (DTA/TG), structure (FTIR, UV-vis) specific surface area (BET), dissolution rates, bioactivity in SBF and antimicrobial activity (Escherechia coli). The dissolution tests showed a low rate of dissolution and a minimal pH variation, which can be a benefit in terms of cytocompatibility. SBF bioactivity tests suggest the formation of a calcium phosphate layer on the surface of the glasses that suggest the their bioactivity. Antimicrobial activity tests were performed for all samples with different particle sizes (<20μm and between 20μm and 63μm) for two glasses concentrations (0.025 mg/mL and 0.1 mg/mL). The results showed an increase of the antimicrobial activity with the rise of the silver content. The antimicrobial activity of the samples with 3 and 5 wt.% of silver is total (100%), for both concentrations, whereas the sample without silver exhibits an almost null activity. Increasing the used glass concentration promotes a higher antimicrobial activity for all the samples, as well as smaller particle size, that has greater antimicrobial activity.