Influência do tratamento térmico na sinterização, cristalização e na bioatividade de vidros de Cálcio-Sódio-Borato

Abstract

Resumo: Neste trabalho é apresentada a caracterização de vidros e vitrocerâmicas bioativas produzidas a partir de vidros com composição nominal (% em peso) 60B2O3 ? 5CaF2 ?19Na2O? 14CaO ?2P2O5 obtidos via melt-quenching. Este vidro foi pulverizado até um tamanho de partícula < 45 ?m e compactado em discos a 55 MPa. Tratamento térmico de 120 minutos foi realizado em 8 pontos do termograma, entre as temperaturas de transição vítrea e fusão. Cada disco tratado foi avaliado quanto às fases cristalinas, índices de cristalinidade, vibrações moleculares e microestrutura. Os materiais tratados a partir da transição vítrea até o início da cristalização apresentaram caráter amorfo. As temperaturas acima do pico de cristalização exibiram picos de difração no DRX referente às fases cristalinas CaNaB5O9, CaNa3B5O10, CaB2O4 e Ca5(PO4)3F confirmadas via espectroscopias Raman e FTIR, apresentando estabilidade na proporção de suas fases cristalinas e aparecimento de grãos com diferentes morfologias. Três temperaturas foram selecionadas, com base no termograma, para o teste de citotoxicidade in vitro. Todas as amostras mostraram boa viabilidade celular, com destaque para a tratada termicamente após o primeiro pico de cristalização. Os testes de bioatividade in vitro evidenciaram o potencial bioativo das vitrocerâmicas, aumentando o tempo de dissolução e também, a taxa de troca iônica quando utilizado temperaturas mais elevadas. Houve formação de camada apatítica para as três temperaturas. Logo, os vidros e vitrocerâmicas deste trabalho apresentam-se promissores na utilização em enxertos e até mesmo implantes. Além disso, é possível a combinação com outros materiais, que podem formar compósitos bioativos.

Abstract: This work presents a characterization of bioactive glasses and glass-ceramics produced from glasses with the nominal composition (weight%) 60B2O3 ? 5CaF2 ? 19Na2O? 14CaO ? 2P2O5 obtained by melt-quenching. The glasses was sprayed until particle size < 45 ?m and compacted into discs at 55 MPa. Heat treatment of 120 minutes was performed at 8 thermogram's points, between glass transition and melting temperatures. Each treated disc was evaluated for crystalline phases, crystallinity index, molecular vibrations and microstructure. The materials treated from glass transition to beginning of crystallization showed amorphous feature. Samples treated above crystallization peak showed diffraction peaks in XRD referring to CaNaB5O9, CaNa3B5O10, CaB2O4 and Ca5(PO4)3F crystalline phases, confirmed by Raman and FTIR spectroscopy, showing stability in proportion of their crystalline phases and appearance of grains with different morphologies. Three temperatures were selected, based on the thermogram, for the in vitro cytotoxicity test. All samples showed good cell viability, especially the one heat treated after first crystallization peak. The in vitro bioactivity tests exposed the bioactive potential of glass-ceramics, increasing the dissolution time and also the ion exchange rate when using higher temperatures. There was formation of apatitic layer for the three temperatures. Therefore, the glasses and glass ceramics in this work are promising for the use in grafts and even implants. Furthermore, the combining with other materials is possible, which may form bioactive composites.