Produção de fibras de hidroxiapatite por electrofiação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia

Um novo método pelo qual são amplamente fabricadas fibras cerâmicas é a combinação de duas técnicas, a electrofiação e sol-gel. A electrofiação é um processo pelo qual é possível produzir a partir de uma solução e por acção de campos eléctricos, fibras em contínuo com elevada relação superfície/volume. A técnica de sol-gel é muito usada para preparar nanopartículas de cerâmica. Esta técnica tem a vantagem de ser versátil. Neste trabalho pretendeu-se utilizar a combinação das técnicas de electrofiação e sol-gel, para a obtenção de micro e nanofibras de hidroxiapatite (HAp). As fibras obtidas resultaram da electrofiação da mistura de um sistema sol-gel, em que os precursores foram o nitrato de cálcio (Ca(NO3)2.4H2O) e pentóxido de fósforo (P2O5), com uma solução polimérica de polivinilpirrolidona (PVP). Foram estudadas as soluções precursoras poliméricas com concentrações de 10%, 15% e 18% nos diversos solventes (etanol, misturas binárias etanol-água e água), bem como o sistema sol-gel e as soluções finais (precursoras da electrofiação). A caracterização destas soluções foi efectuada medindo a densidade, tensão superficial, condutividade e viscosidade, para uma melhor compreensão de como a variação destes parâmetros influenciam o processo de electrofiação. O passo seguinte à obtenção das fibras, foi a sinterização das mesmas a 500ºC, 600ºC e 700ºC com o objectivo de se produzir fibras de HAp cristalinas. Após o tratamento térmico, as fibras foram caracterizadas quanto a sua morfologia, cristalinidade (tamanho de cristalito) e grupos químicos característicos. O sistema contendo 18%PVP em solução aquosa+sol (18Ef) mostrou-se o mais adequado para a produção de fibras, que após sinterização, apresentam diâmetros médios entre 90 e 121nm. Pela análise de difracção de raios-X (DRX) verificou-se que as fibras obtidas a 600ºC e a 700ºC são constituídas por HAp, com vestígios de contaminação por óxido de cálcio (CaO) e β-TCP (β-fosfato tricálcico). Pela observação por microscopia electrónica de varrimento (MEV) conclui-se que o solvente tem influência na distribuição de tamanhos das fibras, e a concentração inicial do polímero desempenha um papel fundamental na morfologia da própria fibra. A análise por espectroscopia de infravermelho (FTIR), após sinterização das fibras, permitiu concluir tratar-se de HAp do tipo B. As fibras de HAp produzidas tem potencial para a utilização biotecnológica (por ex. membranas de permuta iónica) ou biomédica (por ex. matriz de crescimento de células ósseas).