Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/21883
Title: Cimentos ósseos injetáveis à base de ?-TCP
Author: Brazete, Daniela Silva
Advisor: Torres, Paula Maria da Costa
Ferreira, José Maria da Fonte
Brito, Ana Filipa Marques de
Keywords: Cimento ósseo
Biomateriais - Aplicações em medicina
Apatite
Materiais e dispositivos biomédicos
Defense Date: 28-Oct-2016
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: Este trabalho teve como objectivo principal o desenvolvimento de cimentos de fosfatos de cálcio apatíticos injectáveis e com propriedades mecânicas adequadas para aplicações ortopédicas. Um objectivo secundário consistiu na incorporação de iões dopantes na rede cristalina do fosfato tricálcio (β-TCP) em substituição parcial do cálcio e no estudo dos seus efeitos nas transformações alotrópicas das fases TCP durante os ciclos térmicos com vista à obtenção da fase TCP. Os pós iniciais de fosfato tricálcio (não dopados, e dopados com Sr, Zn e Mn) utilizados neste estudo foram produzidos pelo processo de precipitação química por via húmida, seguindo-se o tratamento térmico com vista a obter as fases pretendidas (β-TCP e/ou α-TCP). A substituição parcial do Ca pelos iões dopantes mostrou ter fortes implicações em termos de estabilidade térmica da fase β-TCP, dificultando a transformação desta para α-TCP. Os resultados demonstraram que as transformações alotrópicas das fases TCP são também muito influenciadas por outros fatores experimentais tais como a taxa de arrefecimento e a presença de fases secundárias de pirofosfato de cálcio ou de hidroxiapatite. Os cimentos ósseos de fosfato de cálcio (CPC) foram preparados misturando os pós de α-TCP puros com soluções aquosas reativas de diferentes concentrações de hidrogenofosfato de sódio, como agente acelerador do tempo de presa. A algumas soluções aquosas adicionaram-se ainda aditivos (Aristoflex ®TAC, polietileno glicol 600) com a intensão deliberada de melhorar o comportamento das pastas cimentícias durante a extrusão. Contudo, aquando dos testes de injetabilidade, verificou-se que estes aditivos baixavam a percentagem de pasta extrudida. Verificou-se também que a distribuição do tamanho de partículas é um fator crucial no comportamento reológico das pastas cimentícias. A combinação do pó de α-TCP com 2,5 wt% de hidrogeno fosfato de sódio como líquido de presa, resultou em cimentos de apatite com propriedades interessantes do ponto de vista da injetabilidade, microestrutura, porosidade, resistência mecânica e fases cristalinas formadas. Com o intuito de uma eventual translação deste produto para o mercado procedeu-se a uma avaliação clínica por equivalência a produtos idênticos já disponíveis comercialmente, a qual deu origem a um relatório de investigação clínica.
The main objective of this work was the development of injectable apatitic calcium phosphates cements with mechanical properties suitable for orthopaedic applications. A secondary objective was to incorporate doping ions into the crystalline lattice of tricalcium phosphate (β-TCP) in partial replacement of calcium and to study its effects on allotropic transformations of TCP phases during thermal cycles in order to obtain the TCP phase. The initial tricalcium phosphate powders (non-doped and doped with Sr, Zn and Mn) used in this study were produced by the wet chemical precipitation process, followed by heat treatment in order to obtain the desired phases (β-TCP and/or α-TCP). The partial substitution of Ca by the doping ions showed to have strong implications in terms of thermal stability of the β-TCP phase, making it difficult to transform to α-TCP. The results demonstrated that the allotropic TCP phase transformations are also noticeably affected by other experimental factors such as the cooling rate and the presence of secondary phases of calcium pyrophosphate or hydroxyapatite. The calcium phosphate (CPC) bone cement pastes were prepared by mixing the pure α-TCP powders with reactive aqueous solutions of different concentrations of sodium hydrogen phosphate as a settling accelerator. To some aqueous solutions, additives (Aristoflex®TAC, polyethylene glycol 600) were further added with the deliberate intention of improving the rheological behaviour of the cementitious pastes during extrusion. However, during the injectability tests, these additives were found to lower the percentage of extruded paste. It has also been found that the particle size distribution is a crucial factor in determining the rheological behaviour of cementitious pastes. The combination of α-TCP powder with 2.5 wt% sodium hydrogen phosphate as setting liquid resulted in apatite cements with interesting properties from the point of view of the injectability, microstructure, porosity, mechanical strength and crystalline phases formed. In order to pave the way of an eventual translation of this product into the market, a clinical evaluation was carried out by equivalence to identical products already commercially available, which gave rise to a clinical investigation report.
Description: Mestrado em Materiais e Dispositivos Biomédicos
URI: http://hdl.handle.net/10773/21883
Appears in Collections:DEMaC - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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