Caracterização e avaliação da bioatividade in vitro do sistema vítreo : 60B2O3-5CaF2-(20-x)Na2O-(15-x) CaO-2xP2O5(x=0,1,2)

Abstract

Resumo: O presente trabalho propõe o desenvolvimento de novos vidros borato com propriedades bioativas. Foram propostas três composições do seguinte sistema vítreo (em % de massa): 60B2O3 - 5CaF2 - (20-x)Na2O - (15-x)CaO - 2xP2O5 (x = 0, 1, 2). A adição de P2O5 foi investigada como possível facilitadora de nucleação da hidrocarbonato de apatita (HCA). As propriedades térmicas e espectroscópicas das amostras foram caracterizadas via calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier (FTIR) e micro Raman. Os vidros foram então submetidos a testes in vitro por meio de sua imersão em fluido corpóreo simulado (SBF) durante diferentes períodos de tempo. Depois de retirados do fluido, a formação da camada da HCA foi avaliada por meio das técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), FTIR e micro Raman. Como critério de comparação, amostras do vidro 45S5, primeiro vidro bioativo e considerado padrão ouro, foram produzidas e submetidas aos mesmos procedimentos que os vidros borato. Todas as técnicas comprovaram a formação da HCA nos vidros borato, a qual ocorre por um mecanismo contínuo de degradação das amostras e é diferente do convencional, visto para o 45S5, além do respectivo caráter bioativo dos vidros borato propostos no trabalho. Dentre eles, o vidro com 2% de P2O5 apresentou os resultados mais semelhantes aos do 45S5, com a cristalização mais rápida da camada de HCA entre os vidros borato, após cerca 48 horas de imersão. Alterações no pH do SBF utilizado também foram monitoradas, mostrando que a composição sem P2O5 é a que libera maior quantidade íons no fluido e, consequentemente, a que degrada com maior facilidade, enquanto a amostra com 2% de P2O5 aparenta ter a maior resistência ao ataque da solução. A comprovada bioatividade e as diferenças em seus processos de degradação, permitem afirmar que os vidros borato desenvolvidos neste trabalho podem potencialmente ser aplicados como biomateriais.

Abstract: This work aims to support the development of new borate glasses with bioactive proper-ties. There were developed three different configurations of the following glass system (wt %): 60B2O3 - 5CaF2 - (20-x)Na2O - (15-x)CaO - 2xP2O5 (x = 0, 1, 2). The addition of P2O5 was investigated as a possible facilitator of the hydroxycarbonate apatite (HCA) nucleation. The thermal and spectroscopic properties of the samples were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared (FTIR) and micro-Raman spectroscopy. The glasses were undergone in vitro tests by their immersion in simulated body fluid (SBF) throughout different periods of time. After taken out of the fluid, the HCA layer formation was evaluated by X-ray diffraction (DRX), scanning electron microscopy (MEV), FTIR and micro-Raman spectroscopy. As a standard of comparison, the samples of the glass 45S5, the first bioactive glass and considered gold standard, were produced and undergone the same proce-dures of the borate glass. All the techniques assured the HCA formation on the borate glasses, which occurs by a continuous mechanism of degradation of the samples and, is different from the conventional one, seen for the 45S5, besides the respective bioactive character of the borate glasses aimed in the work. Among the borate glasses, the one with 2% of P2O5 presented results with higher similarity with the 45S5, with a faster crystallization of the HCA layer after 48 hours of immersion. pH changes in the SBF were also monitored, showing that the free P2O5 composition is the one that releases the higher number of ions, and consequently, degrades easier, while the sample with 2% of P2O5 shows higher resistance in the solution. The proven bioactivity and the differences among their degradation processes, allows saying that the borate glasses, developed in this work, have e potencial application as biomaterials.