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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5997
Tipo do documento: | Dissertação Trabalho registrado sob a Patente BR 10 2024 020751 3. |
Título: | ESTUDO DOS EFEITOS DA ADIÇÃO DE V₂O₅ EM PROPRIEDADES FÍSICOQUÍMICAS E BIOATIVAS DE VIDROS DO SISTEMA B₂O₃-P₂O₅-SrO-K₂O |
Título(s) alternativo(s): | STUDY OF THE EFFECTS OF V₂O₅ ADDITION ON PHYSICOCHEMICAL AND BIOACTIVE PROPERTIES OF GLASSES OF THE B₂O₃-P₂O₅-SrO-K₂O SYSTEM |
Autor: | RODRIGUES, Francisco Wallis Sousa ![]() |
Primeiro orientador: | PEDROCHI, Franciana |
Primeiro coorientador: | LAGE, Mateus Ribeiro |
Primeiro membro da banca: | PEDROCHI, Franciana |
Segundo membro da banca: | MUNIZ, Robson Ferrari |
Terceiro membro da banca: | STEIMACHER, Alysson |
Quarto membro da banca: | LAGE, Mateus Ribeiro |
Quinto membro da banca: | MORAIS, Gutierrez Rodrigues de |
Resumo: | Os vidros bioativos de borofosfato têm recebido crescente atenção devido à sua capacidade de dissolver-se de forma a manter um pH neutro, liberar íons terapêuticos e apresentar propriedades biodegradáveis. A adição de V₂O₅ em vidros bioativos apresenta biocompatibilidade e potencial osteogênico, podendo acelerar a recuperação óssea. Este estudo teve como objetivo investigar o efeito da adição de pentóxido de vanádio em vidros borofosfatos do sistema 50B₂O₃-(20-x)P₂O₅-20SrO-10K₂O-xV₂O₅ (x = 0; 0,25; 0,5; 1; 1,5 e 2% mol), avaliando as propriedades físico-químicas e a biocompatibilidade das amostras. Para substituições de P₂O₅ por V₂O₅ em concentrações de até 1% mol, foram avaliadas também a bioatividade in vitro e a atividade antibacteriana. As amostras foram sintetizadas pelo método de fusão e resfriamento. As propriedades físico-químicas foram caracterizadas por meio de DRX, densidade volumétrica, Raman, FTIR, espectroscopia de absorção óptica, análise DSC, cálculo de N₄, volume molar (Vm) e dinâmica molecular (MD). Ensaios in vitro investigaram a biocompatibilidade, o efeito antibacteriano e a bioatividade das amostras, sendo esta última avaliada após imersão em SBF nos períodos de 3, 7, 14, 21 e 28 dias. A espectroscopia de absorção óptica confirmou mudanças na coordenação V⁵⁺/V⁴⁺ e uma redução no band gap. A substituição por V₂O₅ mostrou um aumento das bandas relacionadas a BO₄ e uma diminuição das bandas associadas a BO₃ nos espectros FTIR, evidenciado pelos valores de N₄. Observou-se uma redução na temperatura de transição vítrea (Tg) e um aumento na radiopacidade dos vidros com o aumento da concentração de V₂O₅. No teste de citotoxicidade, as amostras com até 1% mol de V₂O₅ (BPSrK-V1) não apresentaram citotoxicidade, e, por isso, os ensaios de bioatividade foram realizados apenas para estas amostras. O DRX confirmou a natureza amorfa das amostras antes da imersão e a formação de hidroxiapatita (HA) e fosfato de cálcio amorfo nas amostras imersas em SBF, enquanto o FTIR confirmou os modos vibracionais correspondentes a essas fases de fosfato de cálcio. Todas as amostras vítreas apresentaram atividade antibacteriana contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. Por meio da MD, foram exploradas características estruturais, como número de coordenação, função de distribuição de pares e distribuição de ângulos de ligação, cujos resultados mostraram boa concordância com os dados experimentais, como o N4. Os resultados deste trabalho sugerem que a substituição de até 1% mol de V₂O₅ na matriz borofosfato torna esses materiais candidatos promissores para aplicações biomédicas. |
Abstract: | Bioactive borophosphate glasses have gained increasing attention due to their ability to dissolve while maintaining a neutral pH, release therapeutic ions, and exhibit biodegradable properties. The addition of V₂O₅ to bioactive glasses has demonstrated biocompatibility and osteogenic potential, potentially accelerating bone regeneration. This study aimed to investigate the effect of vanadium pentoxide addition on borophosphate glasses in the system 50B₂O₃-(20-x)P₂O₅-20SrO-10K₂O-xV₂O₅ (x = 0; 0.25; 0.5; 1; 1.5; and 2 mol%), evaluating the physicochemical properties and biocompatibility of the samples. For substitutions of P₂O₅ with V₂O₅ up to 1 mol%, in vitro bioactivity and antibacterial activity were also assessed. The samples were synthesized using the melt-quenching method. The physicochemical properties were characterized by XRD, density, Raman, FTIR, optical absorption spectroscopy, DSC analysis, N₄ calculation, molar volume (Vm), and molecular dynamics (MD). In vitro tests evaluated the biocompatibility, antibacterial effect, and bioactivity of the samples, with bioactivity assessed after immersion in SBF for 3, 7, 14, 21, and 28 days. Optical absorption spectroscopy confirmed changes in V⁵⁺/V⁴⁺ coordination and a reduction in the band gap. The substitution with V₂O₅ increased bands associated with BO₄ and decreased those related to BO₃ in FTIR spectra, consistent with N₄ values. A reduction in the glass transition temperature (Tg) and an increase in glass radiopacity were observed with increasing V₂O₅ content. In the cytotoxicity test, the samples with up to 1 mol% of V₂O₅ (BPSrK-V1) showed no cytotoxicity, and therefore, bioactivity assays were performed for these samples. XRD confirmed the amorphous nature of the samples before immersion and the formation of hydroxyapatite (HA) and amorphous calcium phosphate in SBF-immersed samples, while FTIR confirmed the vibrational modes corresponding to these phases. All glass samples exhibited antibacterial activity against both Grampositive and Gram-negative bacteria. MD simulations explored structural characteristics such as coordination number, pair distribution function, and bond angle distribution, showing good agreement with experimental results, including N4. These findings suggest that up to 1 mol% V₂O₅ substitution in the borophosphate matrix renders these materials promising candidates for biomedical applications. |
Palavras-chave: | Bioatividade; Vidros bioativos borofosfato; V2O5; HA; MD Bioactivity; Borophosphate bioactive glasses; V₂O₅; HA; MD |
Área(s) do CNPq: | Biomateriais e Materiais Biocompatíveis |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS/COEA |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
Citação: | RODRIGUES, Francisco Wallis Sousa. Estudo dos efeitos da adição de V₂O₅ em propriedades físicoquímicas e bioativas de vidros do sistema B₂O₃-P₂O₅-SrO-K₂O. 2025. 146 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2025. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5997 |
Data de defesa: | 13-Fev-2025 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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FRANCISCO WALLIS SOUSA RODRIGUES.pdf | Dissertação de Mestrado | 5,75 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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