Novos biomateriais poliméricos para implantes ósseos

Abstract

Os danos dos tecidos ósseos representam um problema importante de saúde em todo o mundo. Um dos componentes principais utilizados em engenharia de tecidos são os materiais de suporte, estruturas 3D formadas por matrizes porosas, que visam proporcionar o desenvolvimento do novo tecido. Muitas das matrizes poliméricas porosas (espumas) utilizadas em aplicações médicas são constituídas por poliuretanos, sendo estes produzidos a partir de isocianatos (produtos tóxicos) e polióis. Assim, surge a necessidade de desenvolver novos biomateriais poliméricos porosos com base em materiais não-tóxicos e em metodologias amigas do ambiente. Desta forma, o objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de novos biomateriais porosos, por polimerização radicalar em emulsão de Pickering. Emulsão, esta, constituída por água-em-óleo de soja epoxidado acrilatado e estabilizada com nanocelulose bacteriana. Os materiais resultantes (polyMIPES) foram caraterizadas detalhadamente em termos estruturais, morfológicos e quanto às suas propriedades mecânicas. Os resultados obtidos permitiram concluir que a a utilização do monómeros de divinilbenzeno (DVB) as melhora significativamente as propriedades mecânicas das espumas, sendo que poderão ser bons candidatos a materiais de suporte. As espumas obtidas apresentam poros cujos valores médios variam entre 268,20 ± 30,27 e 356,60 ± 40,03 μm, boas propriedades termomecânicas (Tg entre 43ºC e 50ºC e temperaturas de degradação inicial por volta dos 250º C), e ainda módulos de Young elevados de ≈11,41±0,86 e ≈13,15±0,75 MPa.

Bone tissues damage represents a significant health problem all over the world. Scaffolds, 3D structures formed by porous matrices that provides the new tissue’s development, are one of the main components used in tissue engineering. Most of the porous polymeric matrices (foams) used in medical applications are made by polyurethanes, which are produced from isocyanates (toxic products) and polyols. Hence, there is a need in the development of new porous polymeric biomaterials based on non-toxic materials and environmentally friendly methodologies. Thus, the objective of this work is to develop new porous biomaterials, by Pickering emulsion radical polymerization. This will be a w/o emulsion using bacterial nanocellulose fragments as Pickering emulsion stabilizers and the oil phase shall be composed by acrylated epoxidised soybean oil. The obtained foams (PolyMIPES) were characterized structurally, morphologically and regarding their mechanical properties. The results allow us to conclude that the use of divinylbenzene (DVB) monomers on the preparation of the foams highly improve their mechanical properties; and therefore these foams are good candidates to be used as scaffolds. These foams have good thermomechanical properties (Tg between 43ºC-50ºC and initial degradation temperatures around 250ºC). The porous size are in the range 268,20 ± 30,27 and 356,60 ± 40,03 μm and present high Young’s modulus: ≈11,41±0,86 e ≈13,15±0,75 MPa.