INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES
Repositório Digital da Produção Técnico Científica

Navegação Teses por título da publicação "45S5 Bioglass®-based compositions containing alumina and strontium"

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  • IPEN-DOC 29224

    ARAUJO, MARIANA S. de . 45S5 Bioglass®-based compositions containing alumina and strontium / Composições à base de Biovidro®45S5 contendo alumina e estrôncio . 2021. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 102 p. Orientador: Sonia Regina Homem de Mello Castanho. DOI: 10.11606/T.85.2021.tde-12092022-114551

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação: 28/01/2023.

    Abstract: Bioactive glasses are one of the pioneering material for biomedical applications and have been widely used for orthopedic and dental implant surfaces. However, their limited mechanical strength, low toughness, and wear resistance, as well as a high tendency to crystallize, have prevented their use as load bearing devices or that need to undergo thermal treatment during its production. In view of reduce its drawbacks the present research exposes the influence of 2 mol% of Al2O3 and 2 mol% SrO in 45S5 Bioglass®-based compositions. Four compositions were produced to elucidate the difference in how both oxides, separately and their synergy when together, affected the structure, thermal, bioactivity and mechanical behavior. Changes of medium-range structures were characterized by Qn distribution of Raman spectroscopy and evaluation of 31P, 27Al, 23Na and 29Si environment obtained by Magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS-NMR). Despite Qn distribution was predominantly Q2 in all samples the composition criteria used enabled improved processing and stabilibity characteristics. The addition of Al2O3 and SrO promoted larger sinterability parameter (Sc) which indicates better sintering behavior, the glass stability against crystallization doubled (KH) compared to 45S5 and the processing window enlarged from 106 to 171. Fourier transform infrared (FTIR) analysis after in vitro bioactivity test indicates that 480 min of soaking in simulated body fluid (SBF) solution was sufficient for reconfiguration of the pre-existent features favoring the appearance of phosphate and carbonate phases. Scanning electron microscope (SEM) images and energy-dispersive X-ray (EDX) provided information upon the layers formed rich in calcium and phosphorous and silanol groups. The changes made in composition did not affect the reactivity but caused a decrease in maxima of pH. After overnight incubation, the minimum inhibitory concentration (MIC) was between 4 and 8 and minimum bactericidal concentration (MBC) was 8 ppm. The results suggested that both the different pH and rate of degradation may be the reason for the different antibacterial behavior of the samples. Moreover, all the compositions studied were considered non-cytotoxic by the neutral red uptake methodology. Considering changes in mechanical behavior the bending strength increased by 60% and toughness doubled. On the other hand, the wear resistance obtained against steel was found to be three times higher than 45S5. For the aforementioned reasons, the use of these new bioactive glasses might be a promising solution for the reconstruction of bone defects, as well as for the treatment and eradication of bone infections.

    Palavras-Chave: biological materials; glass; ceramics; composite materials; pharmacology; bioassay; in vitro; aluminium oxides; strontium oxides; apatites; calcium phosphates; fourier transform spectrometers; nuclear magnetic resonance; nmr spectrometers; raman spectroscopy; solid state physics

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

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Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

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