Dissertação

Desenvolvimento de biocerâmica porosa a partir da hidroxiapatita extraída de escamas de pirarucu (Arapaima gigas)

A hidroxiapatita (Ca10[PO4]6(OH)2, HAp) é uma biocerâmica de fosfato de cálcio e principal constituinte dos ossos e dentes humanos. Diversos estudos na última década têm avaliado a extração e a caracterização da HAp obtida a partir de escamas de diferentes tipos de peixe, visando o sua apliação na e...

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Autor principal: Cavalcante, Luyara de Almeida
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/2318587018030774
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Amazonas 2019
Assuntos:
Cerâmica
Escama de peixe
Pirarucu (Peixe)
ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Acesso em linha: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7199
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spelling oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-71992019-12-06T18:56:43Z Desenvolvimento de biocerâmica porosa a partir da hidroxiapatita extraída de escamas de pirarucu (Arapaima gigas) Cavalcante, Luyara de Almeida Andrade, Jean Carlos Silva http://lattes.cnpq.br/2318587018030774 http://lattes.cnpq.br/3330175940424250 Ruiz, Yurimiler Leyet http://lattes.cnpq.br/4485596227952529 Mota, Adolfo Jose da http://lattes.cnpq.br/2931501267284226 Cerâmica Escama de peixe Pirarucu (Peixe) ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA A hidroxiapatita (Ca10[PO4]6(OH)2, HAp) é uma biocerâmica de fosfato de cálcio e principal constituinte dos ossos e dentes humanos. Diversos estudos na última década têm avaliado a extração e a caracterização da HAp obtida a partir de escamas de diferentes tipos de peixe, visando o sua apliação na engenharia de tecido. Contudo, estudos em bioprospecção de novas fontes de HAp em escamas de peixes da biodiversidade nativa da Amazônia ainda são escassos. O objetivo deste trabalho foi produzir biocerâmica porosa a partir da HAp extraída das escamas de pirarucu (Araipama gigas), onde há registros de presença de HAp na camada externa altamente mineralizada e nanocristais nas fibras de colágeno. A escama foi caracterizada utilizando termogravimetria derivada (TG-DTG) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). A extração de hidroxiapatita (HAp) das escamas de peixe foi realizada por calcinação de entre 600oC e 1000oC, os pós de HAp foram analisados por difração de raios X (XDR), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia de energia dispersiva por raios-X (EDS), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e rendimento. O pó calcinado a 1000°C foi utilizado para a compactação dos pellets onde misturou-se HAp com diferentes proporções de bicarbonato de amônio (BCA) atuando gerador de poros e sinterizados à 1200 oC. Os pellets sinterizados (biocerâmica porosa ou scaffold) foram caracterizados (XDR), (FT-IR), (EDS), (MEV), densidade, porosidade e bioatividade. A análise da escama por TG-DTG mostrou uma perda de massa superior a 50 %, o que levou a rendimentos de 46 a 48% de extração de pó de HAp. Os resultados de caracterização convergiram para a afirmação da obtenção HAp. No DRX o tamanho médio de cristalito da HAp utilizada para a produção da biocerâmica porosa foi de 74 nm, já o tamanho dos cristalitos das bioceramicas variaram entre 114 a 131 nm. O EDS demonstrou a presença dos elementos que compõem os pós, com a relação Ca/P entre 1,58 e 1,73, e a presença do magnésio, sódio e potássio como elementos traços. Das observações do MEV, o HAp obtido consiste em grãos com tamanhos entre 1-5 um e mais cristalinos com o aumento da temperatura, e a biocerâmica porosa produzida apresentou macroporos interconectados, de dimensões entre 50 µm a 400 µm nas amostras com 40 e 60% m/m de BCA. Todas as biocerâmicas de HAp testadas demonstraram porosidades significativas na faixa de 29-72% para 0-60% em massa de BCA, sendo o ideal acima de 55% para desenvolvimento de andaimes ósseos para promover a regeneração óssea. O teste de Bioatividade mostrou formação e dissolução de apatitas nas superfícies das amostras, vistas por miscroscopia e a cristalinidade das amostras que permaneceram altas. Esses resultados sugerem que a biocerâmica porosa desenvolvida pode ter potencial para uso na engenharia de tecidos ósseos. Palavras-chave: Escama de peixe, Hidroxiapatita, Biomaterial, Scaffold, Arapaima gigas.   The hydroxyapatite (Ca10[PO4]6(OH)2, HAp) is a calcium phosphate bioceramics and the main constituent of human bones and teeth. Several studies in the last decade have evaluated the extraction and characterization of HAp obtained from scales of different types of fish, aiming at its application in tissue engineering. However, bioprospecting studies of new sources of HAp in fish scales of native Amazonian biodiversity are still scarce. In the present work, the objective was to produce porous bioceramics from HAp extracted from pirarucu (Araipama gigas) scales, where there are records of HAp in the highly mineralized outer layer and nanocrystals in the collagen fibers. The scale was characterized using derivative thermogravimetry (TG-DTG) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The extraction of hydroxyapatite (HAp) from the fish scales was performed by calcination between 600°C and 1000°C, the HAp powders were analyzed by X-ray diffraction (XDR), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), spectroscopy of energy dispersive X-ray (EDS), scanning electron microscopy (SEM) and yield. The powder calcined at 1000°C was used for the compaction of the pellets where HAp was mixed with different proportions of ammonium bicarbonate (BCA) acting pore generator and sintered at 1200°C. The sintered pellets (porous or scaffold bioceramics) were characterized (XDR), (FT-IR), (EDS), (SEM), density, porosity and bioactivity. Analysis of the scale by TG-DTG showed a mass loss of more than 50%, which led to yields of 46 to 48% extraction of HAp powder. The characterization results converged to the assertion of HAp. In XRD the mean crystallite size of the HAp used to produce the porous bioceramics was 74 nm, and the size of the crystallites of the bioceramics varied between 114 and 131 nm. The EDS demonstrated the presence of the elements that compose the powders, with the Ca/P ratio between 1.58 and 1.73, and the presence of magnesium, sodium and potassium as trace elements. From the MEV observations, the obtained HAp consists of grains with sizes between 1-5 and more crystalline with increasing temperature, and the porous bioceramics produced showed interconnected macropores of sizes between 50 μm and 400 μm in the samples with 40 and 60% m/m BCA. All HAp bioceramics tested showed significant porosities in the range of 29-72% for 0-60% BCA mass, and the ideal was above 55% for the development of bone scaffolds to promote bone regeneration. The Bioactivity test showed formation and dissolution of apatites on the surfaces of the samples, seen by miscroscopy and the crystallinity of the samples that remained high. These results suggest that porous bioceramics developed may have potential for use in bone tissue engineering. Keywords: Fish scales, Hydroxyapatite, Biomaterial, Scaffold, Arapaima gigas. FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas 2019-06-07T20:34:57Z 2019-04-26 Dissertação Desenvolvimento de biocerâmica porosa a partir da hidroxiapatita extraída de escamas de pirarucu (Arapaima gigas). 2019. 86 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2019. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7199 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
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