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Manufatura aditiva de compósitos bioativos para engenharia de tecidos

Processo: 22/03157-7
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
Vigência: 01 de fevereiro de 2023 - 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):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)

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