Manufatura aditiva de compósitos bioativos para engenharia de tecidos

Resumo

O aumento da expectativa de vida das pessoas e traumas por acidentes tem proporcionado um crescimento no número de intervenções para reparações ósseas e motivado o desenvolvimento de novos materiais para aplicação em engenharia de tecidos ósseos, destacando-se o desenvolvimento de scaffolds, que devem mimetizar a matriz extracelular natural do osso de modo a possibilitar a ligação, proliferação e diferenciação de células. Uma das formas de se produzir scaffolds bioativos consiste na produção de compósitos a base de polímero biocompatível e bioabsorvível (como o poli(ácido láctico), PLA) com cargas bioativas. Técnicas convencionais de produção de compósitos, em geral, empregam elevadas temperaturas e cisalhamento, e uma severa degradação da matriz polimérica pode ser desencadeada quando íons liberados pela biocarga interagem durante o processo de mistura. O controle da massa molar do poliéster matriz pode ser realizado através de tratamento superficial das cargas ou do uso de extensor de cadeia. A adição deste aditivo modifica o comportamento viscoelástico da matriz, tornando viável a processabilidade do compósito por métodos baseados em extrusão, como a manufatura aditiva. Outra forma de controle da degradação da matriz se dá por meio da redução da área superficial de contato carga/matriz e tempo de exposição do polímero fundido com as cargas bioativas, utilizando-se a carga na forma de fibras contínuas. Neste projeto, compósitos híbridos fibro-particulados serão desenvolvidos. A matriz polimérica será a base de compósitos de PLA com cargas bioativas como biovidro, óxido de Zinco (ZnO), hidroxiapatita (HA), ²-fosfato tricálcio (²-TCP) ou Magnésio (Mg), com ou sem tratamento superficial e uso de extensor de cadeias. O compósito particulado recobrirá fibras contínuas de biovidro e os filamentos serão obtidos através do processo de extrusão para recobrimento de fios. Scaffolds de matriz polimérica/fibras bioativas serão obtidos por manufatura aditiva. Uma vez que, comprimento, concentração, orientação das fibras influenciam nos compósitos, modulações das propriedades mecânicas podem ser obtidas, a fim de simular o comportamento de ossos que possuem regiões esponjosas e compactas, através da impressão 3D de estruturas contendo fibras contínuas e particulados (no compósito matriz), sendo a impressão de filamentos com fibras contínuas e a modulação das propriedades, os desafios principais do projeto. Os scaffolds serão caracterizados em relação às propriedades mecânicas, morfológicas, térmicas e biológicas. Logo, obter-se-á scaffolds bioativos, com morfologia controlada e que possam ser aplicados à engenharia de tecidos. (AU)