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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34499| Título: | Desenvolvimento de scaffolds celulares vítreos a base de SiOC via digital light processing e avaliação de biocompatibilidade in vitro |
| Título(s) alternativo(s): | Development of cellular SiOC bioglass scaffolds via digital light processing and in vitro compatibility |
| Autor(es): | Carnieri, Matheus Versão |
| Orientador(es): | Berti, Lucas Freitas |
| Palavras-chave: | Manufatura aditiva Material cerâmico Fotopolimerização Viscosidade Porosidade Additive manufacturing Ceramic materials Photopolymerization Viscosity Porosity |
| Data do documento: | 23-Ago-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | CARNIERI, Matheus Versao. Desenvolvimento de scaffolds celulares vítreos a base de SiOC via digital light processing e avaliação de biocompatibilidade in vitro. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | O objetivo principal do presente estudo consistiu na criação e caracterização de scaffolds celulares vítreos a base de silício (SiOC), através da técnica da Manufatura Aditiva (AM) de Digital Light Processing. Os scaffolds são estruturas ordenadas e complexas que têm o potencial de influenciar as características biológicas e mecânicas das peças produzidas. Durante o projeto, fatores cruciais foram investigados para controlar a morfologia e a resistência dos scaffolds, incluindo o ciclo de debinding térmico, a reologia da matéria-prima, a modelagem geométrica de poros e os parâmetros de manufatura e pós-processamento. Dentre os resultados obtidos, destaca-se que os scaffolds apresentaram uma retração linear de cerca de 50% e uma variação de massa de 71,8 ± 1,9 %, além de possuírem porosidade de 72,69 ± 0,04% e tamanho de macroporos de 741.6 ± 39.6 µm. Em relação a estrutura das peças, as mesmas apresentaramse estáveis e com retração homogênea. Testes de flexão em três pontos revelaram uma resistência média de 7,8 ± 1,0 MPa. Os valores encontrados mostram-se próximos às resistências à flexão de ossos esponjosos, além de apresentarem características geométricas de poros favoráveis ao crescimento e à proliferação celular. O tratamento via plasma melhorou significativamente a hidrofilicidade das peças, com potencial impacto positivo para aplicações biológicas. Sobre os ensaios biológicos, ensaios de contato direto com células hASCs confirmaram que os scaffolds não são citotóxicos. Em sequência, visualizações via microscopia óptica de fluorescência e microscopia eletrônica de varredura possibilitaram a avaliação de comportamentos de adesão e proliferação celular. Ao longo de 14 dias de cultivo, verificou-se uma proliferação intensa de células, com citoesqueletos celulares crescendo e se distribuindo, o que indica uma interação positiva das células com as superfícies das amostras. Por fim, verificou-se que as células hASCs cultivadas nos scaffolds apresentam características desejáveis para a diferenciação osteogênica. Tais resultados sugerem que os scaffolds de SiOC produzidos proporcionam ambientes biocompatíveis propícios para a diferenciação e regeneração óssea. |
| Abstract: | The main objective of the present study was the creation and characterization of silicon-based glassy cellular scaffolds (SiOC) using the Additive Manufacturing (AM) technique of Digital Light Processing. Scaffolds are complex and ordered structures that can directly influence the biological and mechanical characteristics of the produced parts. Throughout the project, several crucial factors were investigated to control the morphology and strength of the scaffolds, including the thermal debinding cycle, the rheology of the raw material, geometric modeling of ordered pores, and manufacturing and post-processing parameters. Among the results obtained, it is worth highlighting that the produced scaffolds exhibited a linear shrinkage of approximately 50% and a mass variation of 71.8 ± 1.9%. They also had a 72.69 ± 0.04% porosity and a macropore size of 741.6 ± 39.6 µm. Regarding the structure of the parts, they showed stable and uniform retraction structures, with three-point bending tests providing an average strength of 7.8 ± 1.0 MPa. These values are close to the flexural strengths of spongy bones and feature geometric pore characteristics favorable to cell growth and proliferation. Plasma treatment significantly improved the hydrophilicity of the parts, with the potential for a positive impact on the biological applications of the scaffolds. Regarding biological assays, direct contact tests with hASCs cells confirmed that the produced scaffolds are not cytotoxic. Subsequently, fluorescence microscopy and scanning electron microscopy (SEM) allowed for the evaluation of cell adhesion and proliferation behaviors. Over 14 days of cultivation, there was intense cell proliferation, with cellular cytoskeletons growing, “interweaving,” and distributing themselves, indicating a positive interaction between cells and sample surfaces. Finally, it was observed that hASCs cells cultivated on the scaffolds exhibited desirable characteristics for osteogenic differentiation. These results suggest that the SiOC scaffolds produced provide biocompatible environments conducive to osteogenic differentiation and bone regeneration. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34499 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
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