Manufatura aditiva de compósitos bioativos para engenharia de tecidos

• Processo: 22/03157-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Lidiane Cristina Costa
• Beneficiário: Lidiane Cristina Costa
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Daniela Becker ; Eduardo Henrique Backes ; Juliano Marini ; Luiz Antonio Pessan ; Murilo Camuri Crovace ; Piter Gargarella ; Samarah Vargas Harb ; Thiago de Assis Augusto
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/10358-4 - Desenvolvimento e caracterização de compósitos biotivos base de PLA/Joncryl/Mg, BP.IC; 24/03249-4 - Desenvolvimento de biocompósitos fibro-particulados a base de PLA/Joncryl/Mg para aplicação em engenharia de tecidos, BP.DR; 23/04595-0 - Desenvolvimento e caracterização de compósitos bioativos a base de PLA/Joncryl/ZnO, BP.IC
• Assunto(s): Impressão tridimensional Tecidos suporte Compostos híbridos Fibras Engenharia tecidual
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: cargas bioativas | compósitos híbridos | Fibras contínuas | Manufatura Aditiva | Pla | scaffolds | Manufatura Aditiva

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)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MAREGA, FELIPPE MIGLIATO; KLOK, LARISSA ALINE; STEFFEN, TERESA TROMM; CUNHA, DANIEL A. L. V.; HARB, SAMARAH V.; KOLANTHAI, ELAYARAJA; SEAL, SUDIPTA; BECKER, DANIELA; PESSAN, LUIZ ANTONIO; COSTA, LIDIANE CRISTINA. Development of surface-treated poly(lactic acid)/zinc oxide biocomposites for 3D printing in bone tissue engineering. Journal of Applied Polymer Science, v. 141, n. 38, p. 16-pg., 2024-07-08. (18/26060-3, 17/09609-9, 19/27415-2, 17/11366-7, 21/11538-8, 22/03157-7)

AUGUSTO, THIAGO A.; CROVACE, MURILO C.; PINTO, LEONARDO A.; COSTA, LIDIANE C.. Polycaprolactone/F18 Bioactive Glass Scaffolds Obtained via Fused Filament Fabrication. ACS APPLIED POLYMER MATERIALS, v. N/A, p. 12-pg., 2025-02-20. (22/03157-7)