Synthesis of hydroxyapatite and sericin nanocomposites

Os nanocompósitos de hidroxiapatite (HAp) e sericina (SS) representam uma nova classe de biomateriais com propriedades únicas. Por um lado, a hidroxiapatite nanométrica (nano-HAp) é o principal constituinte dos tecidos duros, exibindo propriedades de biocompatibilidade, bioatividade e osteocondutividade. Por outro lado, a SS mostrou melhorar a proliferação celular quando utilizada como matriz orgânica ou como meio para o crescimento celular. Estas características tornam este material um excelente candidato para aplicações biomédicas, nomeadamente para engenharia de tecidos ósseos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho consistiu na síntese de nanocompósitos de HAp/SS com propriedades controladas (pureza, tamanho, distribuição de tamanho e morfologia) através de uma metodologia simples. Para isso, a precipitação de HAp com diferentes concentrações de SS foi estudada em batch, num tanque agitado (ST) e num meso reator de fluxo oscilatório (meso-OFR). O desempenho de ambos os reatores foi comparado através da monitorização do perfil de pH e da caracterização das partículas produzidas. Estas foram avaliadas em termos de pureza e cristalinidade (espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX)), distribuição de tamanho (difração a laser), bem como tamanho e morfologia (microscopias eletrónicas de varrimento (SEM), de transmissão (TEM) e de varrimento por transmissão (STEM)). As nanopartículas de HAp e HAp/SS foram sintetizadas com sucesso em ambos os reatores. Embora as condições hidrodinâmicas dos dois reatores não sejam diretamente comparáveis, os resultados demonstraram um melhor desempenho do meso-OFR quando comparado ao ST, já que o processo de precipitação foi cerca de quatro vezes mais rápido. As partículas obtidas apresentam-se em forma de bastonete e placa, e têm baixa cristalinidade e deficiência em cálcio, características semelhantes à HAp biológica. Os resultados demonstram ainda que a concentração de SS tem influência no tamanho, morfologia, agregação e cristalinidade das partículas de HAp. Na verdade, há um aumento do tamanho médio e um maior número de partículas em forma de placas com aumento da concentração de SS. Para além disso a presença de SS aumenta a agregação das partículas formadas e diminui a sua cristalinidade. Devido às suas características, estes nanocompósitos representam um biomaterial com potencial para aplicação em regeneração de tecidos ósseos, gerando uma resposta biológica melhorada em termos de diferenciação e proliferação celular e permitindo o estudo do processo de biomineralização.