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Reforço de um cimento de wollastonita (CaSiO3) por nanotubos de carbono para aplicações biomédicas ou odontológicas

Processo: 17/27079-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2018
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Gilmar Patrocínio Thim
Beneficiário:Renata Guimarães Ribas
Instituição-sede: Divisão de Engenharia Mecânica (IEM). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Assunto(s):Cerâmicas   Cimento   Silicatos   Nanotubos de carbono   Materiais biomédicos   Materiais dentários   Propriedades mecânicas   Resistência à fratura   Processo sol-gel   Teste de biocompatibilidade

Resumo

Nas últimas décadas, a expectativa de vida da população vem crescendo e com isso alguns males relacionados a idade como Osteoporose a Osteoartrite. Em cirurgias ortopédicas, por exemplo, pode existir a necessidade de reencher defeitos com materiais compatíveis com o sistema ósseo do paciente. Desta forma, surge a necessidade de se desenvolver materiais para reparar e interagir com sistemas biológicos, conhecidos também com biomateriais. As biocerâmicas à base de silicato de cálcio, como a wollastonita (CaSiO3), têm um grande otencial devido a sua semelhança com a estrutura óssea do corpo humano, baixa toxicidade, bioatvidade, biocompatibilidade, dentre outros. A principal característica, no entanto, é a formação de uma camada de hidroxiapatita na sua superfície. Desta forma, a utilização de wollastonita para se fabricar cimentos para a utilização odontológica e ortopédica é bastante viável e tem grande potencial, pois apresenta biocompatibilidade semelhante à dos biovidros e superior aos cimentos a base de fosfato. Diversos métodos podem ser utilizados para se produzir a wollastonita, como a precipitação e a reação no estado sólido. O método sol-gel apresenta uma vantagem em relação as demais por produzir silicatos com alta homogeneidade. Característica essa, indispensável para aplicações biológicas. Contudo, a baixa resistência mecânica à fratura, muitas vezes é um limitante para o uso da wollastonita em diferentes aplicações. Uma abordagem interessante é reforçar o cimento com nanotubos de carbono. Assim, além da biocompatibilidade, esse cimento apresentaria resistência mecânica equiparável aos cimentos a base de fosfatos. Estudos anteriores feitas em matrizes poliméricas e em certas biocerâmicas já comprovaram a eficiência dos nanotubos em aumentar as propriedades mecânicas finais desses materiais. Apesar de estudos recentes mostrarem esse potencial, poucos trabalhos abordam a wollastonita reforçada com nanotubos, e menos ainda tem um abrangente estudo quanto a caracteriiação das propriedades mecânicas desses cimentos reforçados. Desta forma, esse trabalho apresentaria um estudo inédito para a formação de um cimento a base de wollastonita que teria uma boa biocompatibilidade ao mesmo tempo que apresentaria propriedades mecânicas adequadas. O objetivo principal desse trabalho é, portanto, incorporar o nanotubos de carbono funcionalizado em um cimento a base de wollastonita, com o intuito de modificar as propriedades mecânicas finais deste cimento, sem perder a biocompatibilidade. Além disso, pretende-se fazer um estudo mais extensivo quanto a caracterização das propriedades mecânicas desses cimentos reforçados com nanotubos de carbono. Assim, uma wollastonita com melhores propriedades mecânicas pode ser aplicada em procedimentos odontológicos e ortopédicos de forma mais abrangente, diminuindo o risco à fratura. Além disso, o estudo da wollastonita (CaSiO3) pode ajudar a compreender melhor os mecanismos cinéticos e químicos de outros silicatos de cálcio. (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)
RIBAS, RENATA GUIMARAES; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; SCHATKOSKI, VANESSA MODELSKI; CANUTO DE MENEZES, BEATRIZ ROSSI; DO AMARAL MONTANHEIRO, THAIS LARISSA; THIM, GILMAR PATROCINIO. alpha-wollastonite crystallization at low temperature. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 46, n. 52, p. 6575-6580, APR 1 2020. Citações Web of Science: 0.
RIBAS, RENATA GUIMARDES; SCHATKOSKI, VANESSA MODELSKI; DO AMARAL MONTANHEIRO, THAIS LARISSA; CANUTO DE MENEZES, BEATRIZ ROSSI; STEGEMANN, CRISTIANE; GONSALVES LEITE, DOUGLAS MARCEL; THIM, GILMAR PATROCINIO. Current advances in bone tissue engineering concerning ceramic and bioglass scaffolds: A review. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 45, n. 17, A, p. 21051-21061, DEC 1 2019. Citações Web of Science: 0.
DO AMARAL MONTANHEIRO, THAIS LARISSA; CANUTO DE MENEZES, BEATRIZ ROSSI; RIBAS, RENATA GUIMARAES; MONTAGNA, LARISSA STIEVEN; BASTOS CAMPOS, TIAGO MOREIRA; SCHATKOSKI, VANESSA MODELSKI; NIETO RIGHETTI, VICTOR AUGUSTO; PASSADOR, FABIO ROBERTO; THIM, GILMAR PATROCINIO. Covalently gamma-aminobutyric acid-functionalized carbon nanotubes: improved compatibility with PHBV matrix. SN APPLIED SCIENCES, v. 1, n. 10 OCT 2019. Citações Web of Science: 0.

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