Resumo: O titânio é o material de
implante mais utilizado, no entanto tem baixa propriedade antibacteriana. Para
melhorar as propriedades biológicas e antibacterianas, o material é revestido
de hidroxiapatita micro-nanoestruturada (HA) juntamente com a quitosana (CS).
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Com a chegada do século com o maior
número de idosos, o número de pessoas com doenças nos ossos, como osteoartrite
e defeito ósseo vem crescendo exponencialmente. Assim a procura por implantes
para substituição do osso tem aumentado também. Para isso o titânio pode ser
usado como um biomaterial, utilizando em joelhos e dentes devido a sua baixa
densidade, não ser um material tóxico e boa compatibilidade com o corpo humano.
Porém, o titânio possui baixa bioatividade e propriedades antibacterianas, não
tendo boa fixação com os tecidos ósseos e podendo causar infecção
pós-operatória. Portanto, Modificando sua superfície é possível melhorar suas
propriedades de bioatividade e antibacteriana.
Entre os revestimentos bioativos, a
hidroxiapatita (HA) possuí a mesma composição inorgânica que o tecido ósseo humano
e assim, é o revestimento mais usado para o titânio. Porém os métodos para a
preparação desse revestimento geralmente apresentam deficiências ao longo
prazo, alto custo e tem uma força de ligação fraca entre HA e Ti. E quanto a
microestrutura desejada, a superfície micro nanoestruturada é a superfície mais
adequada para o material de implante pois pode imitar a estrutura dos tecidos ósseos
naturais.
É possível preparar revestimentos de HA
na superfície de Ti pela MAO (oxidação por micro-arco) que é um método
eletroquímico simples para tratamento de superfícies metálicas com baixo custo.
Para melhorar a propriedade antibacteriana, podem ser introduzidos antibióticos
na superfície do material de implante, diminuindo o risco de infecção
pós-operatória. Alguns pesquisadores estão explorando o uso de HA juntamente
com a quitosana (CS) que tem propriedades como não toxicidade e
biocompatibilidade.
A partir disso, é possível revestir o Ti
com HA juntamente com CS e estudar suas propriedades a partir de técnicas de analise
como a difração de raio-x (DRX) e termogravimetria (TGA). A biocompatibilidade
é avaliada por experimento de cultura celular in vitro. A propriedade
antibacteriana do revestimento é examinada pelo método de contagem bacteriana,
teste ZOI e técnica óptica.
Com o objetivo de se fazer um
revestimento de HA / CS, esse revestimento foi produzido no material, e então
foi estudado suas propriedades. Todos os revestimentos continham elementos como
cálcio (Ca), fósforo (P), oxigênio (O) e titânio (Ti). O teor de Ti era
relativamente baixo e o teor de Ca, P e O era muito maior. Após a introdução do
CS, os elementos de carbono (C) e nitrogênio (N) também foram encontrados nos
revestimentos compósitos HA / CS. Como C e N são os principais elementos das
moléculas de CS, os resultados indicaram que um filme de CS foi introduzido com
sucesso na superfície do revestimento de HA.
A partir da análise de DRX foi observado
que o revestimento de HA tem uma grande espessura e quase cobria a titânia que
foi formada durante o processo de MAO. A partir dos espectros de DRX, também é
possível constatar que após a introdução do CS na superfície do HA, a
intensidade dos picos típicos de HA diminuiu levemente, o que prova que a
camada de CS foi formada na superfície do revestimento de HA e cobriu o HA e a
titânia originais até certo ponto. Para medir a quantidade efetiva de HA e CS
na superfície do Ti, os materiais foram examinados por termogravimetria (TGA),
onde mostrou que com o aumento da quantidade de CS na superfície do HA, a perda
de peso foi aumentada.
Na taxa de proliferação celular, as
células proliferaram muito mais rapidamente no revestimento de HA, e o número
de células nos revestimentos de HA / CS diminuiu com o aumento da concentração
de CS, o que pode ser atribuído à cobertura de revestimento de HA micro
nanoestruturado por CS. Os resultados confirmaram que todos os revestimentos
apresentaram excelente biocompatibilidade, e não foi observada citoxicidade do
CS.
Pode se observar também que o
crescimento da bactéria E. coli dificilmente foi inibido no revestimento de HA,
enquanto o número de colônias bacterianas cultivadas em revestimentos de HA /
CS era muito menor e diminuía com o aumento da quantidade de CS introduzida,
tendo um melhor resultado.
Neste trabalho, os revestimentos
compósitos HÁ / CS com diferentes concentrações de CS foram preparados em Ti.
No entanto, verificou-se que o aumento da quantidade de CS diminuiria a
bioatividade do HA em certa medida, embora pudesse aumentar a propriedade
antibacteriana. A bioatividade reduzida foi devida à cobertura do revestimento
de HA e sua micro nanoestrutura por membrana CS. Portanto, para alcançar a
bioatividade ideal e a propriedade antibacteriana, a quantidade de CS
introduzida foi adequadamente controlada.
Referência:
Baoe Li, Xiaomei Xia, Miaoqi Guo, Yu Li,
Zhiyuan, Shimin Liu, Haipeng Li, Chunyong Liang, Hongshui Wang. Biological and antibacterial properties of the
micro-nanostructured hydroxyapatite/chitosan coating on titanium. Scientific Reports, 01 October 2019.
Redação: Nathielle Harka
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