Síntese de fosfatos de cálcio dopados com íons ferro a partir da casca do ovo de galinha

Abstract

Objetivo: Com o aumento da expectativa de vida da população mundial e a expressiva incidência de lesões do sistema músculo esquelético, tanto o setor público como o privado buscam melhorias em seus produtos e processos de forma a contribuir com a saúde da população. Em relação às lesões associadas a perdas ósseas, há diversas indicações para utilização de substitutos ósseos onde, reconhecidamente o enxerto do próprio paciente (autólogo) é considerado padrão ouro. No entanto, em função de sua limitada área doadora, dos riscos associados à sua obtenção, dos custos adicionais para o sistema de saúde e do desconforto do paciente, a utilização de substitutos ósseos sintéticos é considerada uma alternativa. O presente trabalho visa à produção de um substituto ósseo cerâmico sintético utilizando a casca do ovo da galinha do consumo doméstico como fonte de íons cálcio introduzindo em sua estrutura diferentes concentrações (5%, 10%, 15% e 20% em mol) de íons ferro, com o intuito de produzir um composto inorgânico com propriedade bioativa. Após a sequência de reações químicas, processamento do composto e ensaios físico-químicos, verificou-se a obtenção de diferentes fases através das análises de difração de raios x com destaque para um ortofosfato duplo de cálcio e ferro [Ca9Fe(PO4)7]. A cultura de células MG63 sobre corpos de prova e o ensaio de viabilidade celular para cada grupo dopado analisado, revelou elevada compatibilidade das células com os compostos estudados, bem como ótimo perfil de adesão sobre a casca de ovo da galinha. Além disso, as imagens em microscopia eletrônica de varredura das células em contato com os compostos, mostraram que a superfície do material favoreceu a adesão celular. Portanto, os resultados demonstraram que a produção do composto é viável, obtendo-se a fase desejada para o fosfato duplo de cálcio e ferro para as reações de síntese com 10% e 15%mol do cátion trivalente, mas para a síntese envolvendo 20% em mol, ocorreu formação adicional da fase fosfato de ferro. Ressalta-se, no entanto, a presenta da fase hematita para todas as reações mencionadas anteriormente e em relação ao aspecto biológico, os compostos produzidos apresentaram comportamento atóxico e não inerte, sugerindo-os como possíveis candidatos a substitutos ósseos.

Objective: With the increase in life expectancy of the world population and the significant incidence of lesions on musculoskeletal system, both public and private sectors seek improvements in their products and processes in order to contribute to population welfare. In relation to those lesions associated with bone loss, there are several indications for the use of bone substitutes where, admittedly, the patient's own (autologous) graft is considered a gold standard. However, because of its limited donor area, risks associated with obtaining it, additional costs for the health system and the patient's discomfort, the use of synthetic bone substitutes is considered an alternative. The present work aims the production of a synthetic ceramic bone substitute using the eggshell from domestic consumption as a source of calcium ions introducing different concentrations (5%, 10%, 15% and 20 mol%) of iron ions, with the intention of producing a bioactive inorganic compound. After the sequence of chemical reactions, compound processing and physico-chemical tests, different phases were obtained by X-ray diffraction analysis with emphasis on a double calcium iron phosphate [Ca9Fe(PO4)7]. MG63 cells were cultured on test specimens and the cell viability assays were performed for each doped group analyzed, verifying high cell compatibility with the studied compounds, as well as a good adhesion profile on the chicken´s eggshell. In order to evaluate the cytotoxicity profile, scanning electron microscopy images of cells in contact with the compounds, showed that material surface favored cell adhesion. Thus, the results demonstrated that the production of the compound is viable, obtaining the desired phase for double calcium iron phosphate [Ca9Fe(PO4)7] for the synthesis with 10% and 15%mol of trivalent cation, but for the reaction with 20%mol there was an additional phase, the iron phosphate. However, for the reactions with 10%, 15% and 20%mol, it was observed the formation of hematite (Fe2O3) as well. With regard to biological aspect, all the compounds showed atoxic and non-inert behavior during in vitro assays suggesting them as candidates for bone substitutes.