Desenvolvimento de grânulos compósitos de vidro bioativo 45S5 e alginato para emprego como enxerto ósseo

Abstract

Um novo conceito de enxerto ósseo sintético é apresentado, visando mitigar problemas associados à migração de partículas e empacotamento excessivo que dificulta a neovascularização, presentes em enxertos ósseos sintéticos comercialmente disponíveis. O enxerto consiste em esferas de hidrogel de alginato com particulado de vidro bioativo 45S5 disperso, com diâmetro médio entre 200 e 1060 µm. O processo de produção consiste no gotejamento de uma solução de alginato com vidro bioativo suspenso em meio reticulante de cloreto de cálcio. Descreve-se a síntese por fusão do vidro 45S5, seguido pelas caracterizações de Difração de Raios X e Distribuição de Tamanho de Partícula. O gotejamento foi realizado com diferentes tamanhos de bicos, determinando-se a relação entre o tamanho do bico e o diâmetro final das esferas. Também foram realizadas análises viscosimétricas das soluções/suspensões utilizadas no gotejamento. A caracterização final das esferas inclui análises já realizadas, como variação de massa ao longo do tempo em solução e análise morfológica (Microscopia Eletrônica de Varredura e microtomografia computadorizada), bem como bioatividade por imersão em Simulated Body Fluid e cultura de células, com o objetivo de avaliar a viabilidade de uso das esferas como enxerto ósseo, considerando as caracterizações realizadas. A precipitação de hidroxiapatita foi percebida após a imersão em SBF, e uma melhor resposta de diferenciação osteoblástica quando da presença de vidro bioativo. Ademais, uma busca de anterioridade é apresentada, que fundamenta um possível pedido de patente do conceito de enxerto ósseo proposto.

Abstract: A new concept for synthetic bone grafts is presented, aiming to mitigate issues related to particle migration and excessive packing?factors that hinder neovascularization in currently available synthetic bone grafts. The proposed graft consists of alginate hydrogel spheres with dispersed 45S5 bioactive glass particles, with average diameters ranging from 200 to 1060 µm. The production process involves dripping a suspension of alginate and bioactive glass into a calcium chloride crosslinking solution. The 45S5 glass was synthesized by melt-quenching and characterized by X Ray Difraction and particle size distribution analysis. Dripping was performed using nozzles of varying diameters to establish the relationship between nozzle size and final sphere diameter. Viscosity measurements of the solutions/suspensions were also conducted. Final characterization of the spheres included mass variation over time in aqueous solution, morphological analysis (Scanning Electron Microscope and microcomputed tomography), and evaluation of bioactivity through immersion in simulated body fluid and cell culture assays, to assess the feasibility of using the spheres as bone grafts. The granules proved suitable for the intended purpose and represent a viable solution for bone graft applications. Additionally, a prior art search was conducted to support a potential patent application for the proposed bone graft concept.