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Abstract(s)
The aging of the worldwide population has associated an increase in bone related traumas and diseases, that affect the well-being of human beings. Nowadays bone grafts, namely autografts, allografts and xenografts are used to treat these types of diseases. Yet these therapeutic approaches display several drawbacks such as limited tissue availability, chronic pain and possible immune rejection by the patient. To surpass these limitations, new therapeutic approaches are currently being developed to produce three-dimensional structures (scaffolds) that are capable of mimicking the mechanical and biological properties of native bone. Herein, cylindrical scaffolds were created using computer assisted design, with the aim of replicating the natural geometry of hollow bones and to allow the exchange of nutrients and neovascularization. A Fab@home 3D-Plotter was used for scaffold production. Tricalcium phosphate and alginic acid were selected for scaffold manufacture since they are able to reproduce the organic and inorganic matrix of bone. Furthermore, scaffolds were also functionalized with graphene oxide (GO) with the aim of improving the mechanical and biological properties of the scaffolds. The results obtained in this study demonstrated that GO bearing samples displayed increased porosity while maintaining their mechanical resistance. Additionally, the 60/40_GO scaffolds possessed an enhanced capability to adsorb calcium and phosphorous minerals, which give an important contribute for improving the osteoinductivity and osteoconductivity. In conclusion, the attained results revealed that GO functionalized 3D scaffolds have the desired properties that will allow their future application in bone tissue regeneration.
O envelhecimento da população mundial tem associado um aumento do número de doenças e fraturas ósseas, as quais comprometem a integridade do osso e afetam a qualidade de vida dos indivíduos. Na atualidade, estes tipos de desordens são tratadas recorrendo aos enxertos ósseos, nomeadamente aos autoenxertos. Contudo estes tipos de enxertos têm limitações como seja a disponibilidade do enxerto, possibilidade de induzir dor crónica ou ainda ser rejeitado devido a contaminação bacteriana no decorrer da cirurgia. Neste contexto, têm sido desenvolvidas novas abordagens terapêuticas com o intuito de colmatar as limitações associadas aos tratamentos usados comumente na clínica. Uma das abordagens usadas consiste na produção de estruturas tridimensionais (scaffolds) capazes de mimetizar as propriedades mecânicas e biológicas do osso nativo. Para este fim, neste estudo foram desenhados scaffolds cilíndricos, usando design assistido por computador, com o intuito de mimetizar a geometria natural dos ossos ocos e permitir a troca de nutrientes e a neovascularização. No presente estudo os scaffolds foram produzidos recorrendo a fosfato tricálcico, ácido algínico e óxido de grafeno (GO) usando uma Fab@home 3D-Plotter. As propriedades mecânicas e biológicas das estruturas tridimensionais foram caracterizadas através de diversas técnicas. Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que as amostras contendo GO possuem maior porosidade, mantendo, no entanto, constante a sua resistência mecânica. Adicionalmente, os scaffolds 60/40_GO revelaram uma maior capacidade para fixar cálcio e fósforo na sua superfície, o que contribui para melhorar a sua osteoinductividade e osteoconductividade. Propriedades estas que são essenciais para a osteointegração do scaffold. Os resultados obtidos neste projeto demonstraram que os scaffolds funcionalizados com GO possuem as propriedades requeridas para a sua aplicação na regeneração óssea.
O envelhecimento da população mundial tem associado um aumento do número de doenças e fraturas ósseas, as quais comprometem a integridade do osso e afetam a qualidade de vida dos indivíduos. Na atualidade, estes tipos de desordens são tratadas recorrendo aos enxertos ósseos, nomeadamente aos autoenxertos. Contudo estes tipos de enxertos têm limitações como seja a disponibilidade do enxerto, possibilidade de induzir dor crónica ou ainda ser rejeitado devido a contaminação bacteriana no decorrer da cirurgia. Neste contexto, têm sido desenvolvidas novas abordagens terapêuticas com o intuito de colmatar as limitações associadas aos tratamentos usados comumente na clínica. Uma das abordagens usadas consiste na produção de estruturas tridimensionais (scaffolds) capazes de mimetizar as propriedades mecânicas e biológicas do osso nativo. Para este fim, neste estudo foram desenhados scaffolds cilíndricos, usando design assistido por computador, com o intuito de mimetizar a geometria natural dos ossos ocos e permitir a troca de nutrientes e a neovascularização. No presente estudo os scaffolds foram produzidos recorrendo a fosfato tricálcico, ácido algínico e óxido de grafeno (GO) usando uma Fab@home 3D-Plotter. As propriedades mecânicas e biológicas das estruturas tridimensionais foram caracterizadas através de diversas técnicas. Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que as amostras contendo GO possuem maior porosidade, mantendo, no entanto, constante a sua resistência mecânica. Adicionalmente, os scaffolds 60/40_GO revelaram uma maior capacidade para fixar cálcio e fósforo na sua superfície, o que contribui para melhorar a sua osteoinductividade e osteoconductividade. Propriedades estas que são essenciais para a osteointegração do scaffold. Os resultados obtidos neste projeto demonstraram que os scaffolds funcionalizados com GO possuem as propriedades requeridas para a sua aplicação na regeneração óssea.
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Keywords
Impressão 3D Óxido de Grafeno Prototipagem Rápida Scaffolds 3D biocompósitos Engenharia de Tecido Ósseo