Análise de biocomposto à base de hidroxiapatita e β-fosfato tricálcico com potencial de reparo ósseo oriundo de escamas de tainha via rota sustentável: um estudo laboratorial

Abstract

A busca por materiais sustentáveis e capazes de induzir resposta biológica específica e desejável alavanca a busca de soluções inteligentes, especialmente para uso biomédico. A hidroxiapatita (HAp) é um biomaterial cerâmico que se destaca pelo seu potencial de reparo ósseo, devido a sua bioatividade, osteocondutividade e semelhança morfoestrutural com o osso humano. Nessa ótica, o presente estudo laboratorial teve como escopo analisar biocomposto à base de HAp e β-fosfato tricálcico a partir de escamas de tainha – (Mugil cephalus) –, cuja cultura é fiscalizada pelas agendas públicas e zelada pela população nativa, por meio de uma rota sustentável. Para isso, a calcinação sem tratamento químico prévio foi adotada como método de extração do biocomposto, seguida de moagem por três diferentes métodos – almofariz de ágata, moinho de bolas e moinho de facas – sucedida por peneiração a 180 µm. A ausência de bandas referentes à matéria orgânica no espectro de FTIR confirmou a efetividade da calcinação como método de obtenção da porção inorgânica desejada, que correspondeu à metade do peso da amostra. O método moinho de bolas apresentou rendimento percentual máximo, com partículas observadas ao MEV homogêneas, cujas morfologias são compatíveis àquelas descritas na literatura como favoráveis para aplicações biomédicas. A leitura de EDS evidenciou predomínio de cálcio, fósforo e oxigênio, com proporções de Ca/P entre 1,18 e 1,55, inferiores às da estequiométrica (1,67), o que sugere a presença de HAp não estequiométrica de origem natural. A presença de oligoelementos sódio e magnésio é evidenciada em razão das substituições iônicas na estrutura cristalina da biocerâmica. A análise de DRX evidenciou que o biocomposto é bifásico, com presença de HAp e β-TCP. Depreende-se, portanto, que o estudo esclareceu o reaproveitamento de escamas de tainha para obtenção de biocomposto à base de HAp e β-TCP como exequível, , sendo o moinho de bolas o método de moagem cujas partículas apresentaram macroestrutura favorável para as finalidades propostas.

The search for sustainable materials capable of inducing specific and desirable biological responses has driven the development of innovative solutions, particularly for biomedical applications. Hydroxyapatite (HAp) is a ceramic biomaterial that stands out for its bone repair potential due to its bioactivity, osteoconductivity, and morphostructural similarity to human bone. In this context, the present laboratory study aimed to analyze a biocomposite based on HAp and β-tricalcium phosphate (β-TCP) obtained from mullet scales (Mugil cephalus), through a sustainable processing route. For this purpose, calcination without prior chemical treatment was adopted as the extraction method, followed by grinding using three different techniques—agate mortar and pestle, ball mill, and knife mill—and subsequent sieving through a 180 μm mesh. The absence of bands associated with organic matter in the FTIR spectrum confirmed the effectiveness of calcination in obtaining the desired inorganic fraction, which corresponded to approximately half of the sample weight. The ball mill method showed the highest percentage yield and produced homogeneous particles observed by SEM, with morphologies consistent with those reported in the literature as favorable for biomedical applications. EDS analysis revealed a predominance of calcium, phosphorus, and oxygen, with Ca/P ratios ranging from 1.18 to 1.55, lower than the stoichiometric value (1.67), suggesting the presence of non-stoichiometric hydroxyapatite of natural origin. The presence of the trace elements sodium and magnesium was attributed to ionic substitutions within the crystalline structure of the bioceramic. XRD analysis demonstrated that the biocomposite was biphasic, consisting of HAp and β-TCP. Therefore, the study demonstrated that the reuse of mullet scales for the production of an HAp/β-TCP-based biocomposite is feasible, and that ball milling was the grinding method that generated particles with a macrostructure favorable for the intended biomedical applications.