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Title: Desenvolvimento de estruturas compostas de PEEK para cranioplastia.
Other Titles: Development of PEEK composite structures for cranioplasty.
???metadata.dc.creator???: BRITTO FILHO, Claudio Orestes.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FOOK, Marcus Vinicius Lia.
???metadata.dc.contributor.referee1???: NEVES, Gelmires de Araujo.
???metadata.dc.contributor.referee2???: WELLEN, Renate Maria Ramos.
???metadata.dc.contributor.referee3???: PINTO, Maria Roberta de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee4???: AMOAH, Solomon Kweku Sagoe.
Keywords: Biomateriais;Polímeros de cetona;Traumatismo crânio- encefálico;Biomaterials;Ketone polymers;Cranio-encephalic trauma;Traumatismo crânio-encefálico;Espectroscopia no infravermelho;Calorimetria exploratória diferencial;Microscopia de força atômica;Microscopia ótica;Calorimetria exploratória diferencial
Issue Date: 16-Nov-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: BRITTO FILHO, Claudio Orestes. Desenvolvimento de estruturas compostas de PEEK para cranioplastia. 71 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/23472
???metadata.dc.description.resumo???: O Traumatismo Crânio-Encefálico (TCE) é uma situação comum nos hospitais de trauma, e tem se tornado responsável pelas elevadas taxas de morbidade e mortalidade em todo o mundo, constituindo-se assim em um problema de saúde pública com grande impacto socioeconômico, devido às consequências. O TCE pode se apresentar de diversas formas, entretanto, necessitam de reconhecimento precoce tanto no atendimento primário como no exame clínico e neurológico para iniciar os procedimentos avançados de apoio à vida e diminuir a incidência de lesões neuronais secundárias ao trauma. Quando a vítima de TCE é acometida por lesões na calota craniana em que há necessidade de enxertos, há uma dificuldade em relação à reposição do osso e disponibilidade de materiais adequados com um custo acessível. Com a evolução dos biomateriais, os aloplásticos vêm sendo utilizados com maior frequência nos TCE, dentre eles o Poli éter-éter-cetona (PEEK) que é um polímero biocompatível de alto desempenho quando comparado aos polímeros tradicionais. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver e avaliar estruturas compostas de PEEK para a realização de Cranioplastia. As amostras foram obtidas através da técnica de compressão, modulando a porosidade das fases utilizando Cloreto de Sódio (NaCl), as mesmas foram posteriormente lixiviadas para formação dos poros. A matéria prima foi caracterizada por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria (TG). Para as amostras que simulam a calota craniana foram caracterizadas por Microscopia Ótica (MO), Microscopia de Força Atômica (AFM) Molhabilidade por medida do ângulo de contato, Resistência a Compressão e Citotoxicidade. No resultado de FTIR observou-se bandas típicas de absorção do PEEK. Através da análise de DSC foi possível observar comportamento de um material semicristalino, quanto aos valores obtidos no ensaio de TG, o PEEK apresenta apenas um pico de perda de massa, que corresponde à degradação, sendo observada uma perda de massa de 46,91% a qual se inicia em 532ºC e vai até 700° C. Ao analisar a morfologia da superfície das amostras, observou-se uma superfície aparentemente rugosa sem poros, foi visto também que a superfície que fica em contato com pastilha de sal apresenta uma certa orientação preferencial, possivelmente acentuada pelo processo de acabamento. Na AFM percebe-se que todas as amostras possuem uma superfície rugosa, com orientação preferencial nas cadeias (sulcos paralelos), que corrobora as imagens obtidas na microscopia ótica. No resultado da Molhabilidade, viu-se que as amostras apresentaram ângulo de contato em torno de 50 a 60° indicando perfil característico de material hidrofílico. Na resistência a compressão verificou-se que a deformação máxima das amostras foi de aproximadamente 20% e a deformação mínima em quase 13,78%. O ensaio de Citotoxicidade indicou a biocompatibilidade do material. Conclui-se que os resultados apontam para efetividade da metodologia utilizada, mimetizando de forma promissora a estrutura básica da calota craniana, sendo possível inferir que as amostras apresentam potencial para serem utilizadas em cranioplastia.
Abstract: Cranio-encephalic trauma (TBI) is a common situation in trauma hospitals and has become responsible for the high rates of morbidity and mortality worldwide, thus constituting a public health problem with great socioeconomic impact due to its consequences. The ECT can present in several ways, however, they need early recognition in both primary care and clinical and neurological examination to initiate advanced procedures to support life and reduce the incidence of neuronal lesions secondary to trauma. When the victim of TBI is affected by injuries to the skullcap where there is a need for grafting, there is a difficulty regarding bone replacement and the availability of suitable materials at an affordable cost. With the evolution of biomaterials, alloplastics have been used more frequently in TCE, among them Polyether ether-ketone (PEEK), which is a biocompatible polymer of high performance when compared to traditional polymers. Therefore, this work aims to develop and evaluate composite structures of PEEK for the accomplishment of Cranioplasty. The samples were obtained through the compression technique, modulating the porosity of the phases using sodium chloride (NaCl), which were later leached to form the pores. The raw material was characterized by Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR), Differential Exploration Calorimetry (DSC) and Thermogravimetry (TG). For the samples that simulated the skull cap were characterized by Optical Microscopy (MO), Atomic Force Microscopy (AFM) Wettability by contact angle measurement, Compression Resistance and Cytotoxicity. In the FTIR result, typical bands of PEEK absorption were observed. By the DSC analysis it was possible to observe the behavior of a semicrystalline material, in relation to the values obtained in the TG test, PEEK presents only a mass loss peak corresponding to degradation, with a loss of mass of 46.91% which starts at 532 ° C and goes up to 700 ° C. When analyzing the surface morphology of the samples, an apparently rugose surface without pores was observed, it was also seen that the surface that comes in contact with the salt tablet has a certain orientation preferable, possibly accentuated by the finishing process. In the AFM, all the samples have a rough surface, with a preferred orientation in the chains (parallel grooves), which corroborates the images obtained by optical microscopy. In the result of the wettability, the samples showed a contact angle around 50 to 60 ° indicating a characteristic profile of hydrophilic material. In the compressive strength it was verified that the maximum deformation of the samples was approximately 20% and the minimum deformation was almost 13.78%. The cytotoxicity assay indicated the biocompatibility of the material. It is concluded that the results point to the effectiveness of the methodology used, promisingly mimicking the basic structure of the skull cap, and it is possible to infer that the samples have potential to be used in cranioplasty.
Keywords: Biomateriais
Polímeros de cetona
Traumatismo crânio- encefálico
Biomaterials
Ketone polymers
Cranio-encephalic trauma
Traumatismo crânio-encefálico
Espectroscopia no infravermelho
Calorimetria exploratória diferencial
Microscopia de força atômica
Microscopia ótica
Calorimetria exploratória diferencial
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Materiais
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/23472
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