Fabrico de estruturas porosas multifuncionais por manufatura aditiva - Rodrigues, Ana Filipa Marques (2018)
Este trabalho teve como objetivo maioritário o desenvolvimento de scaffolds multifuncionais capazes de (1) preencher um defeito ósseo e contribuir ativamente na regeneração óssea, (2) matar células tumorais residuais por hipertermia quando submetido a um campo magnético e (3) prevenir/ tratar localmente infeções por libertação controlada de um fármaco incorporado. Pós de HA e β-TCP puros e dopados com 6 mol% de iões Ferro (Fe2+/Fe3), sintetizados por precipitação química em meio aquoso e tratados termicamente a 1100ºC, foram caracterizados por DRX, FTIR, distribuição de tamanhos de partícula, SEM, respostas magnética e magneto-térmica. Estes foram incorporados numa solução aquosa de quitosano para obtenção de pastas, e posterior fabrico de scaffolds compósitos usando o robocasting como técnica de manufatura aditiva. A eliminação da etapa de sinterização nos scaffolds permitiu a incorporação de um antibiótico (levofloxacina) nas pastas compósitas à base de pós dopados, de forma a obter substitutos ósseos com capacidade de prevenir infeções por libertação local do fármaco. Foram preparadas pastas com uma percentagem de 34 vol.% e 40 vol.% de sólidos para os pós puros e dopados, respetivamente, adicionando genipina como agente reticulante do quitosano. Com estas pastas foi possível obter scaffolds com diferentes porosidades (300 μm, 500 μm e um gradiente 300-500-300 μm segundo o eixo dos zz), que foram avaliados quanto ao seu desempenho mecânico e microestrutural. As pastas mostraram ter propriedades reológicas adequadas para o processo de impressão por robocasting. Os scaffolds obtidos, puros e dopados com e sem levofloxacina, não mostraram diferenças significativas na microestrutura e apresentaram propriedades mecânicas promissoras para a aplicação pretendida. Os estudos de libertação de fármaco revelaram uma rápida libertação de levofloxacina nas primeiras 6h, em todos os scaffolds de diferentes porosidades. Embora a dopagem com iões ferro tenha dado origem a pós com magnetização entre 0,1-0,5 emu.g-1 a 40000 Oe, estes não apresentaram resposta magneto-térmica. A adição de 1 wt.% de nanopartículas magnéticas à pasta preparada com a mistura dos pós dopados com Ferro, originou um aumento de 7ºC ao fim de 10 min., quando aplicado um campo magnético alternado de 337 kHz. Esta resposta magneto-térmica, embora não seja ideal para aplicação em tratamentos por hipertermia, foi superior quando comparada com a pasta preparada com os pós puros misturados com o mesmo teor de nanopartículas (aumento de 2ºC em 10min.), mostrando a existência de um efeito sinergético entre os pós dopados e as nanopartículas, o que comprova a vantagem dos pós dopados com ião ferro.O trabalho desenvolvido mostra avanços muito positivos no fabrico de scaffolds multifuncionais, com capacidades promissoras para regeneração óssea, tratamento local de infeções e hipertermia.