Síntese, caracterização e dopagem com Sr2+ e Ce3+ da hidroxiapatita de cálcio (HAp) para melhoramento das suas propriedades antibacteriana para futura aplicações como enxerto ósseo

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Materiais

Autores

Vieira, T.S. (UFPI) ; Brito, C. (UFPI) ; Vieira, E. (UFPI) ; Silva, M. (UFPI) ; Júnior, L.S. (UFPI) ; Filho, E.S. (UFPI)

Resumo

A síntese da HAp e dopada com 2,5% de [Sr][/2+] e [Ce][/3+] foi feita através do método da co-precipitação. A confirmação das fases foi através da DRX. O teste da atividade antibacteriana foi realizado por contato direto, através da contagem de unidade formadora de colônias. Os picos de DRX estão indexados de acordo com o cartão ICDD nº 09-0432, com a presença de picos difração bem definidos e intensos indicando a cristalinidade do material. Fases cristalinas intermediárias não foram observadas e a incorporação dos dopantes diminuiu o grau de cristalinidade em relação à HAp pura. A HAp pura não apresentou atividade antibacteriana. Para a bactéria gram-positiva, utilizando a HAp:Sr e HAp:Ce, o efeito inibitório foi de 55,7% e 54,9% e para a bactéria gram-negativa, foi de 19% e 6%.

Palavras chaves

dopagem; hidroxiapatita; antibacteriana

Introdução

A bioengenharia tecidual é a ciência na qual envolve as aplicações das engenharias e das ciências da saúde para assistir reparos dos tecidos no organismo humano (TABATA, 2009). Ela desenvolve biomateriais que podem ser utilizados para restauração do tecido comprometido como, por exemplo, o uso desses como enxertos ósseos (OLIVEIRA et al., 2010; KALAMBETTU et al., 2014). A hidroxiapatita de cálcio (HAp) (Ca10(PO4)6(OH)2, é o principal constituinte da fase mineral do tecido ósseo, pois possui elevada biocompatibilidade, bioatividade e habilidades de regeneração óssea (HAMERSCHMIDT, 2010; DOROZHKIN, 2009; OMELON et al., 2008). Pode ser aplicada nas cirurgias maxilofacial, pois como o passar dos dias, ocorre a formação da interface do tipo biomaterial/osso e a fixação permanente do osso. Porém, essas cirurgias apresentam problemas de infecções localizadas nessa interface e são de difíceis controle durante o período pós-operatório. Logo, os mecanismos de defesa devem ser reforçados através do uso de antibióticos por via oral (NAMBA et al., 2013; NAGANO et al., 2014). Às vezes, as doses dos antibióticos são elevadas e ineficazes devido a um aumento progressivo da resistência de certas bactérias aos antibióticos. Logo, procura-se novas soluções que permitam prevenir e combater de uma forma eficaz e menos agressiva ao paciente a infecção local. A utilização da HAp que possua além da biocompatibilidade, propriedades antibacterianas, torna-se uma estratégia eficaz para o combate in situ da infecção (NAMBA et al., 2013; NAGANO et al., 2014). Íons dopantes podem ser incorporados na estrutura da HAp por substituição dos íons [Ca][/2+] devido à similaridade do seus raios atômicos. O íon [Sr][/2+] e [Ce][/3+] fazem com que a HAp ganhe tais propriedades (FERRARIS et al., 2014)

Material e métodos

Para a síntese da HAp pura e dopada com 2,5% de [Sr][/2+] e [Ce][/3+] foi utilizada a rota sintética do método da co-precipitação. O biomaterial foi sintetizado a partir do hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), do fosfato de amônio dibásico ((NH4)2HPO4) e os íons dopantes foram oriundos dos nitrato de Sr(NO3)2 e Ce(NO3)3. Os precursores (Ca e P) obedeceram a razão 1,67. Para a síntese da HAp pura, deixou-se sob agitação, em 50 mL de água deionizada, a massa contendo (Ca(OH)2). Posteriormente, ocorreu a adição do (NH4)2HPO4 dissolvido em 50 mL de água. Para a síntese da HAp dopada com 2,5% de [Sr] [/2+] e [Ce][/3+] (HAp:Sr e HAp:Ce), ocorreu a adição simultânea das massas estequiometricamente pesadas, dissolvidas em 50 mL de água, do (NH4)2HPO4 e dos dopantes. As sínteses ocorreram à temperatura ambiente, sob agitação, durante aproximadamente 3h, em pH básico. Os materiais foram centrifugados, lavados e o produto seco em estufa a 110 °C por 16h. Os pós foram caracterizados por DRX. O teste antibacteriano foi realizado por contato direto (CD), tendo como resultado a contagem de unidade formadora de colônias (UFC). O teste de CD partiu da mistura de 2000 μL do inóculo de concentração de [10][/-4] UFC/mL de Staphylococcus aureus e Escheschia coli e aproximadamente 2000 μg de HAp , HAp:Sr e HAp:Ce. Assim, 200 μL que foram espalhados sobre o meio de cultura Agar Mueller Hinton com auxílio da alça de Drigalski. As placas foram incubadas na estufa microbiológica por 24h a 37 ºC, em seguida realizou-se a contagem das unidades formadoras de colônia (UFC). O teste foi feito em triplicata para cada material e controle positivo do crescimento bacteriano foi preparado para se fazerem às comparações nos testes. Os testes foram realizados segundo a metodologia de ZHENG e ZHU (2003).

Resultado e discussão

A Figura 1 mostra o difratograma de raio X para a HAp pura e dopadas. Os picos estão indexados de acordo com o cartão ICDD nº 09-0432. Observa-se a presenças de picos difração bem definidos e intensos indicando a cristalinidade do material. Vale ressaltar que fases cristalinas intermediárias não foram observadas, ou seja, indicando a alta pureza dos biomateriais. Observa-se também, na Figura 1, que a incorporação dos dopantes diminuiu o grau de cristalinidade em relação à HAp pura, como mostra Gopi e colaboradores (GOPI et al., 2014). Por exemplo, pode-se notar um breve alongamento dos DRX da HAp:Sr e HAp:Ce em relação à HAp pura no pico em torno de 32,34º; ou seja, as reflexões de difração variaram de acordo com a presença dos dopantes. A Figura 2 demonstra a atividade inibitória do crescimento das bactérias S. aureus (gram-positiva) e E. coli (gram-negativa) em termos de percentagem. Utilizando-se um mistura de 2000 μL do inóculo de concentração de [10][/-4] UFC/mL e aproximadamente 2000 μg de HAp , HAp:Sr e HAp:Ce. Ao se espalhar 200 μL sobre o meio de cultura Agar Mueller Hinton, observou-se que a HAp pura não apresentou atividade antibacteriana. Para a bactéria gram-positiva, utilizando a HAp:Sr e HAp:Ce, o efeito inibitório foram de 55,7% e 54,9%, respectivamente e para a bactéria gram-negativa, foram de 19% e 6%, respectivamente (Figura 2).

DRX da hidroxiapatita pura e dopada com 2,5% de Sr2+ e Ce3+.


Atividade inibitória das bactérias S. aureus e E. coli em 200 μL de HAp, HAp:Sr e HAp:Ce.

Conclusões

Os DRX mostraram que os picos estão indexados de acordo com o cartão ICDD nº 09-0432. Observou-se a presenças de picos difração bem definidos e intensos indicando a cristalinidade do material e que a incorporação dos dopantes diminuiu o grau de cristalinidade. A atividade inibitória do crescimento das bactérias S. aureus e E. coli utilizando a HAp:Sr foram de 55,7% e 19% e para a HAp:Ce foram de 54,9% e 6%, respectivamente. A HAp pura não apresentou atividade antibacteriana.

Agradecimentos

UFPI, LIMAV, CAPES, CNPq e FAPEPI.

Referências

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