DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANAS DE

PLLA/PCL-T COM POTENCIAL APLICAÇÃO EM REGENERAÇÃO

DOS LIGAMENTOS PERIODONTAIS

Márcia A. T. Duarte1, Daniel V. Mistura2, André D. Messias3, Eliana A. R. Duek2,4

1 Depto. de Engenharia de Materiais, Sociedade Educacional de Santa Catarina, Joinville (SC), Brasil 2 Universidade Federal de São Carlos – campus Sorocaba, Sorocaba (SP), Brasil

3 Centro de Ciências Médicas e Biológicas, Pontifícia Universidade Católica, Sorocaba, (SP), Brasil4Depto. Engenharias de Materiais,Faculdade de Engenharia Mecânica, UNICAMP, Campinas, (SP), Brasil

E-mail: marcia.duarte@sociesc.org.br

Resumo. Com o intuito de obter um material que servisse como barreiras físicas para infiltração de tecido conjuntivo e epitelial, e promova espaço adequado para que haja a regeneração dos ligamentos periodontais, estudou-se a obtenção e caracterização das membranas do poli(L-ácido lático) (PLLA) com adição de Poli(caprolactona triol) (PCL-T). Membranas de PLLA/PCL-T foram preparadas por evaporação de solvente nas composições 100/0, 90/10 e 70/30 (m/m). As membranas foram caracterizadas por análise dinâmico-mecanica (DMA), calorimetria exploratória de varredura (DSC) e ensaio mecânico de tração. As análises térmicas através do cálculo de miscibilidade indicaram um sistema parcialmente miscível para as composições 90/10 e 70/30 e que a adição de PCL-T diminui a temperatura de transição vítrea (Tg) do PLLA. O ensaio de tração mostrou uma queda nos módulos de elasticidade do PLLA, conforme aumento da concentração do PCL-T, o que caracteriza uma função plastificante a este material. O estudo in vitro com células osteoblásticas isoladas de calotas cranianas de ratos foi realizado em todas as composições. Tais ensaios mostraram a adesão celular e a manutenção da viabilidade sobre as membranas. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que a adição de PCL-T à matriz de PLLA modificou as propriedades mecânicas, térmicas e biológicas, permitindo indicar este material para uso em regeneração dos ligamentos periodontais.

Palavras-chave: Poli(L-ácido lático),Poli(Caprolactona triol), Regeneração periodontal

1. INTRODUÇÃO

A aplicação de biomateriais poliméricos como dispositivos temporários na área médica é relativamente novo e se encontra em contínuo crescimento, onde profissionais de diversas áreas atuam em busca de soluções de problemas relacionados à restauração de funções do corpo perdidas devido às doenças, acidentes ou desgaste natural (DUARTE, 2009).

Dentre as aplicações dos biomateriais, este trabalho será baseado no estudo destes materiais em doenças do periodonto.

Os problemas periodontais são inflamações dos tecidos de suporte dental, levando desde a inflamação e degeneração dos tecidos ósseos, até mesmo a perda dos dentes. Atualmente um dos métodos mais utilizados para regeneração da parte óssea é a regeneração óssea guiada, um método na regeneração dos ligamentos periodontais, sendo um procedimento auxiliar na reconstrução dos defeitos ósseos. As membranas utilizadas neste método devem permitir a formação de um coágulo sanguíneo que irá maturar e possibilitar a diferenciação das células que irão regenerar o periodonto (TAKEISHI et al, 2001).

Atualmente, a maioria das membranas utilizadas neste tipo de tratamento não são absorvidas pelo organismo receptor necessitando, portanto, de mais de um procedimento cirúrgico, um para implantação e outro para a retirada da membrana.

A procura por materiais apropriados para aplicações das membranas no periodonto levou às pesquisas a desenvolver uma nova classe de polímeros que não necessitam de uma segunda etapa para a retirada da membrana, os polímeros biorreabsorvíveis.

Dentre os biorreabsorvíveis, destaca-se a família dos poli(α-hidróxi ácidos), que também são biocompatíveis, ou seja, têm compatibilidade com os tecidos onde são implantados. Implantes deste tipo de polímero são utilizados em diversas aplicações, como por exemplo, suporte para cultura de células, órgãos e peles artificiais, suturas cirúrgicas, liberação controlada de drogas, entre outros. (FURUKAWA, 2000).

Aplicações na regeneração tecidual guiada, mostram-se promissoras na utilização dos Poli (-hidróxi ácidos) sendo os mais comuns, o Poli(ácido lático), seja na forma de mistura racêmica (Poli(-DL-ácido lático), ou seus enantiômeros, o Poli(L-ácido lático) ou o Poli(D-ácido lático) (GOGOLEWSKI, 2000).

O Poli(ácido lático) (PLA) está presente em várias formas isoméricas, sendo a mais importante o Poli(L-ácido lático), polímero, cujo qual, é metabolizado em ácido lático e excretado pelo ciclo de Krebs, liberando CO2 e água. Apresenta alta resistência mecânica, para esta família de polímeros, comportamento termoplástico e características cristalinas. Porém, estas características acabam gerando fragmentos cristalinos durante a degradação, estes produtos não são absorvíveis pelas vias metabólicas, haja vista a elevada massa molar e a organização destes cristalitos. Outro problema é a falta de rigidez da membrana, o que pode ocasionar o colapso no interior dos defeitos ósseos, interferindo no processo de degradação. Baseado nestas informações é importante a adição de um material com características plastificantes, também biorreabsorvível, alvo deste estudo a Poli(caprolactona triol), para aumentar a flexibilidade da estrutura das membranas, melhorar a maleabilidade, obter um controle de poros e controle no tempo de degradação de acordo com a concentração de plastificante para as aplicações em regeneração periodontal guiada (SCAPIN et al, 2003).

A importância desta pesquisa é gerar novas alternativas aos materiais biorreabsorvíveis, bem como, novos meios de tratar doenças do periodonto, redução nos custos de tratamento e descoberta de tempos de degradação da membrana no organismo utilizando-se diferentes concentrações de Poli(caprolactona triol) na matriz de Poli(L-ácido lático).

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Preparação de Filmes por Evaporação de Solvente

Foram preparados filmes de Poli(L-ácido lático) sintetizado nos laboratórios da PUC/Sorocaba com massa molar média de 260000 g.mol-1 e Poli(caprolactona triol) fornecida pela Perstop, com massa molar média de 900 g.mol-1. As amostras de PLLA/PCL-T foram obtidas por evaporação de solvente a temperatura ambiente, nas composições (100/0), (90/10) e (70/30) % (m/m). O PLLA e a PCL-T foram dissolvidos em clorofórmio obtendo-se soluções 10% (m/v), que foram mantidas em agitador magnético por 24 horas (figura 1-a), até completa homogeneização. As soluções foram vertidas em um molde de vidro (80x30x1,5mm) e colocadas em uma câmara para evaporação do solvente por 24 horas. Os filmes foram secos em uma estufa à vácuo durante 24 horas (figura 1-b) e armazenados em um dessecador.

Figura 1 – A – Material sob agitação magnética, B – Câmara para evaporação de solvente.Fonte: Os autores (2011)

2.2 Análise Dinâmico-Mecânica (DMA)

A análise dinâmico-mecânica é utilizada para identificar a miscibilidade da blenda PLLA/PCL-T. Foram realizadas utilizando o equipamento da marca NETZSCH-Análises dinâmico-mecânica-242. As amostras foram submetidas à deformação senoidal de 240μm de amplitude a uma freqüência constante de 1,00 Hz na faixa de -100 a 200ºC, a uma taxa de aquecimento de 5ºC.min-1, usando um sistema de tração.

2.3 Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC)

A análise por Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC) é utilizada para determinar as temperaturas de transição vítrea (Tg), temperatura de fusão (Tf) além da entalpia de fusão (Hf). O equipamento utilizado para a realização deste ensaio foi o TA Instruments Q20.

Amostras da membrana pesando aproximadamente entre 7 a 10 mg foram seladas em panelas de alumínio e aquecidas, em atmosfera inerte de nitrogênio, de 25°C a 200ºC com uma taxa de aquecimento de 10ºC.min-1 (primeiro aquecimento), e mantidas nesta temperatura por 2 minutos. Na sequência, elas foram resfriadas com taxa de 10ºC.min-1 de 200ºC a -90ºC, e mantidas nesta temperatura por 2 minutos. Um segundo aquecimento foi realizado no intervalo de -90°C a 200°C com uma taxa de 10ºC.min-1.

2.4 Comportamento Mecânico dos Sistemas Poliméricos PLLA/PCL-T

O ensaio de resistência à tração é realizado para determinar o módulo de elasticidade, a resistência à tração máxima e a deformação na ruptura. Foram caracterizados 05 corpos de prova para cada composição (100/0), (90/10) e (70/30) % (m/m), obtidos cortando-se as membranas obtidas por evaporação com auxilio de um bisturi cirúrgico e gabarito nas dimensões de 80mmx13mm, as dimensões dos corpos terão aproximadamente 13,00 mm (±0,1)mm de largura por 0,22 (±0,1)mm de espessura.

Este ensaio foi realizado com base na norma ASTM D882–02. O equipamento utilizado para a realização deste ensaio foi uma máquina universal de ensaios EMIC.

2.5 Teste de Citotoxicidade Direta

Para a análise da citotoxicidade direta, as membranas, foram colocadas no fundo de placas de cultura com 96 poços (Corning/Costar Corporation, Cambridge, MA, USA), assim como, discos de látex. A própria placa de poliestireno foi utilizada como controle negativo e os discos de látex embebidas em fenol como controle positivo, nos ensaios para determinar citotoxicidade dos suportes. Todos os poços receberam 104 células/ml de meio de cultura DMEM com 10% de soro fetal bovino. As placas foram incubadas durante 24 horas em estufa de CO2 a 37°C. Após a incubação o meio foi retirado e os poços lavados rapidamente com o mesmo meio de incubação. Após a lavagem, adiciona-se a cada poço 100μl de meio fresco e 50 μl de meio contendo MTT (5mg/ml), seguindo-se um período de incubação de 4 horas. Após esse tempo, os 150 μl contendo MTT foram substituídos por uma solução de 200 μl de DMSO e 25 μl de tampão Glicina/Sorensen. Em seguida, 180 μl das soluções contidas nos poços foram transferidas para uma nova placa, e a absorbância do MTT é lida em leitor de microplacas Multiskan Bichromatic Version 1.06 com emprego de comprimento de onda de 540 nm.

2.6 Adesão Celular nas Membranas PLLA/PCL-T

Para a análise da adesão celular, as membranas, foram colocadas no fundo de placas de cultura com 96 poços (Corning/Costar Corporation, Cambridge, MA, USA). Além das membranas poliméricas foram utilizados respectivamente discos de teflon e a própria placa de poliestireno como controles negativos e positivos nos ensaios de adesão. Todos os poços receberam 100μl de meio de cultura DMEM com 10% de soro fetal bovino, sendo incubados durante 24 horas a 37°C em atmosfera saturada de vapor e 5% CO2. Após a incubação o meio foi retirado e inoculado 100μl de suspensão celular (105 células/ml), em meio DMEM com 10% de SFB por poço, incubando-se por mais 2 horas nas mesmas condições.

Após cultivo, o meio foi retirado e os poços lavados novamente com o meio e em seguida adicionado 100μl de meio cultivo contendo 50 μl de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5 difenil brometo tetrazolium (MTT) (5mg/ml) incubando-se nas mesmas condições de cultivo durante 4 horas. Após este tempo, foi adicionado em cada poço 200 μl de DMSO e 25 μl de tampão Glicina/Sorensen. Em seguida, alíquotas 180 μl das soluções contidas nos poços foram transferidas para uma nova placa. A absorbância nas alíquotas foi medida em um leitor de microplacas Multiskan Bichromatic Version 1.06, utilizando-se comprimento de onda de 540 nm.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 Análise Dinâmico-Mecânica (DMA)

A análise dinâmico-mecânica tem como principal objetivo relacionar as propriedades macroscópicas, tais como as propriedades mecânicas, às relaxações moleculares associadas a mudanças conformacionais e a deformações microscópicas geradas a partir dos rearranjos moleculares (CASSU e FELISBERTI, 2005).

Polímeros apresentam relaxações características das fases, por exemplo, um material cristalino apresenta uma temperatura de transição vítrea, denominada Tg ou T, temperatura na qual as cadeias passam do estado vítreo (sem movimentação) ao estado viscoelástico. A faixa de temperatura na qual este processo ocorre depende de vários fatores, tais quais, composição da mistura polimérica, flexibilidade das cadeias (forças de interação), massa molar, dentre outros (DUARTE, 2009).

Os pontos máximos das curvas de módulo de perda (E’’) (Figura 02 (b)), obtidos na análise de DMA, apresentam a presença de duas temperaturas de transição vítrea, o que caracteriza a presença do PLLA e da PCL-T, percebe-se que as temperaturas de transição vítrea (Tg) mantêm-se estáveis nas composições 100/0 e 90/10, e tem um aumento em 70/30 (próximo ao valor de Tg do polímero puro), o que corrobora o discutido anteriormente na análise de DSC a respeito da separação de fase nesta composição.

Na figura 02 (a) percebem-se dois estágios, sendo um característico do PLLA e outro da PCL-T para as composições 90/10, onde se observa a presença de duas Tg’s 50,21ºC para o PLLA e -76,79ºC para a PCL-T em 90/10 e 64,11ºC para o PLLA e -73,89ºC para a PCL-T no sistema 70/30. Ferreira (2003) constata que em sistemas parcialmente miscíveis de PLLA com PHBV apresentam duas Tg’s distintas, diferente das Tg’s dos componentes puros.

A concentração 70/30 (figura 02 (b)) (tabela 1) apresenta um comportamento diferenciado, justificado pelos valores de Tg muito próximos aos componentes puros, indicando uma possível separação de fase (imiscibilidade) do sistema pelo excesso de plastificante. Esta imiscibilidade pode ser causada pela competição entre as interações polímero-polímero, polímero-plastificante e plastificante-plastificante (DUARTE, 2009). O plastificante é responsável pela queda na Tg, porém, para cada sistema polimérico existe uma determinada concentração na qual a efetividade do sistema é máxima, maiores quantidades excedem o limite de solubilidade, ocasionando a separação de fases. Estudos em PLLA / PEG, demonstram que quantidades superiores a 20% de plastificante levam à separação de fase (PILLIN, 2006).

Tabela 1 - Valores encontrados na análise de DMA para as membranas de PLLA/PCL-T

ComposiçãoTg PLLA (ºC) Tg PCL-T (ºC)PLLA/PCL-T

100/0 49 -90/10 50 -7770/30 65 -74

Além das relaxações associadas à transição vítrea, existem também, relaxações secundárias que são referentes à fase amorfa, ocorrendo anteriormente à Tg, relaxações estas que aparecem na forma de picos nas curvas E’’ x T. A relaxação proveniente dos segmentos de grupos laterais na fase amorfa é denominada , e a é característico de pequenos segmentos de cadeias, grupos terminais, defeitos cristalinos, etc.

(a)

(b)

Figura 02 – Curvas de DMA para as membranas de PLLA/PCL-T nas composições 100/0, 90/10 e 70/30 – (a) E’x T, (b) E’’ x T.

Na figura 02 (b) ( ) é possível verificar uma relaxação do tipo no PLLA puro (100/0), associado à mobilidade do grupo metila ligado à cadeia principal. Esta relaxação desaparece na presença do PCL-T, o que de acordo com Duarte (2009) “pode ser proveniente do impedimento estérico causado pelo PCL-T, ou sobreposição da temperatura de fusão do PCL-T”.

3.2 Calorimetria Exploratória de Varredura (DSC)

A técnica de calorimetria exploratória de varredura (DSC) baseia-se na variação de entalpia devido a mudanças físicas ou químicas em uma determinada substância (DUARTE, 2009). É uma técnica para determinar propriedades térmicas dos materiais, principalmente

transição vítrea (Tg), temperatura de fusão (Tf), entalpia de fusão (Hf), temperatura de cristalização (Tc) e entalpia de cristalização (Hc).

A figura 03 exibe as curvas de DSC referente ao segundo aquecimento para o sistema PLLA/PCL-T nas composições 100/0, 90/10, 70/30, já os resultados obtidos nesta análise são apresentados na tabela 2.

Figura 03 – Curvas de DSC para membranas de PLLA/PCL-T nas composições 100/0, 90/10 e 70/30 no segundo aquecimento.

Fonte: os Autores (2011)

Percebe-se nas curvas que as temperaturas de fusão reduzem à medida que a PCL-T é adicionado ao PLLA, os valores obtidos para temperatura de fusão (Tf) são 179,2 ºC, 177,40ºC e 170,27 ºC em 100/0, 90/10 e 70/30 respectivamente (tabela 2).

Tabela 2 – Valores encontrados na análise de DSC para as membranas de PLLA/PCL-T

Composição: PLLA/PCL-T

(% m/m)

Tg

PLLA (ºC)

Tg

PCL-T (ºC)

Tf

PLLA (ºC)

Hf

PLLA (J/g)

Tf PCL-T (ºC)

Hf

PCL-T (J/g)

Tc

PLLA (ºC)

Hc

PLLA (J/g)

Tc

PCL-T (ºC)

Hc

PCL-T (J/g)

χ (%)

100/0 62 - 179 34 - - 107 17 - - 37%90/10 52 -65 177 25 -4 0 83 13 * * 27%70/30 47 -14 170 39 -2 1 87 14 * * 42%

Comparando-se os valores de Tg dos sistemas poliméricos em relação à composição 100/0, nota-se uma redução dos valores a medida que adiciona-se a PCL-T, ou seja, a PCL-T assume um papel de plastificante, auxiliando a mobilidade molecular. A adição do plastificante diminui a interação entre as cadeias, conforme Luciano (1997). Provavelmente isso ocorre devido ao tratamento térmico ao quais as amostras foram submetidas durante as análises, possibilitando relaxações térmicas e melhora na dissolução de plastificante (DUARTE, 2009).

Verifica-se que na composição 70/30 a necessidade de energia para a quebra das ligações intermoleculares na fusão do PLLA (Hf) aumenta, o que pode estar relacionado a

um aumento na cristalinidade deste polímero, necessitando, portanto, de mais energia para iniciar a mobilidade das ligações intermoleculares.

Através das análises de DSC obtiveram-se os valores de Tg para as membranas de PLLA/PCL-T, utilizando-se destes valores podemos calcular o parâmetro de interação para os materiais nestas membranas.

Em sistemas completamente miscíveis é observada a existência de apenas uma Tg, intermediária à dos componentes puros, enquanto em sistemas imiscíveis apresentam as Tg’s dos polímeros puros, pois, as interações entre as cadeias poliméricas dos componentes do sistema são tão fracas que se formam domínios separados entre estes componentes. Existem ainda sistemas onde, uma pequena quantidade das cadeias de cada componente interage, ocasionando uma alteração na temperatura e na velocidade com que as cadeias adquirem mobilidade, refletindo em um pequeno deslocamento na Tg dos componentes puros, denominado parcialmente miscível (DUARTE, 2009).

Grulke et al (1994), afirma que de acordo com a teoria de Flory-Huggins misturas com parâmetro de interação (12)<0,5 são consideradas miscíveis, 0,5>(12)<1 parcialmente miscíveis e (12)>1 consideradas imiscíveis.

O parâmetro de interação de Flory-Huggins (12), as frações volumétricas dos componentes e as massas molares médias de cada componente da mistura são os principais responsáveis pela miscibilidade ou imiscibilidade da mistura de polímeros (UTRACKI, 1995).

Para calcular o parâmetro de miscibilidade (12) inicialmente aplicou-se a equação de Fox (Eq. 1):

1T g

=Φ1

'

T g 1+

Φ2'

T g 2

Onde:Tg = Temperatura de transição vítrea na mistura (PLLA/PCL-T 90/10 e PLLA/PCL-T 7 0/30)Φ1’ = Fração Volumétrica do componente 1 na fase 1 (PLLA)Φ1’’ = Fração Volumétrica do componente 1 na fase 2 (PLLA)Tg1 = Temperatura de transição vítrea do componente 1 (PLLA (100/0))Φ2’’ = Fração Volumétrica do componente 2 na fase 2 (PCL-T 10% e 30%)Tg2 = Temperatura de transição vítrea do componente 2 (PCL-T (0/100))

A partir da obtenção da composição de PLLA com PCL-T nas quantidades de 10% e 30% de PCL-T, estes parâmetros foram aplicados na teoria modificada de Flory-Huggins para encontrar o parâmetro de interação do sistema PLLA/PCL-T (12) (Eq. 2).

x12={( (Φ1

'2−Φ1' '2 )) .[m2 . lnΦ1

' '

Φ1' + (m1−m2 ). (Φ2

' −Φ2' ' )]+(Φ2

'2−Φ2' '2 ) .[ m1 . lnΦ2

' '

Φ2' +(m2−m1 ) . (Φ1

' −Φ1' ' ) ]}

(2. m1.m2. (Φ1' 2−Φ1

' ' 2) . (Φ2' 2−Φ2

' ' 2) )

Na tabela 3 estão expostos os resultados encontrados nas duas equações.

(2)

Tabela 3 – Valores de composição e parâmetro de interação das membranas de PLLA/PCL-T

Composição Φ1’ Φ2’ Φ1” Φ2” 12

PLLA/PCL-T90/10 0,93 0,07 0,06 0,94 0,5770/30 0,91 0,09 0,54 0,46 0,78

Percebe-se que os dois sistemas apresentam-se parcialmente miscíveis, pois seu parâmetro de interação é maior que 0,5, porém, o valor aumenta à medida que a PCL-T é adicionada, ou seja, há um limite de solubilidade entre o PLLA e a PCL-T, portanto, valores acima deste limite (0,5) auxiliam na separação de fase e consequentemente tende à imiscibilidade do sistema polimérico. Tais valores, são corroborados pelos valores de DSC, onde houve uma redução acentuada da Tg do PLLA da composição 90/10 em relação a 70/30 onde a interação polímero-polímero é reduzida pelo excesso de plastificante.

3.3 Comportamento Mecânico dos Sistemas Poliméricos PLLA/PCL-T

Na figura 04 são representadas as curvas do comportamento Tensão versus Deformação, obtidas no ensaio de tração para as membranas de PLLA/PCL-T nas composições 100/0, 90/10 e 70/30.

Avaliando-se as curvas obtêm-se parâmetros como, por exemplo: resistência à tensão máxima sofrida antes do rompimento do corpo de prova; a deformação na ruptura, que indica a deformação máxima que o material pode sofrer antes de romper; tensão na ruptura, que é o máximo de tensão suportada pelo material antes da ruptura; o módulo de Young que representa a inclinação (tangente à curva no momento de deformação elástica) da curva tensão deformação, este parâmetro está intimamente ligado à rigidez do material testado (DUARTE, 2009).

Figura 04 – Curvas de Tensão versus Deformação das membranas de PLLA/PCL-T sem influência da degradação

Fonte: O Autor (2011)

O comportamento mecânico do PLLA exibe características de polímeros cristalinos, com módulo de elasticidade igual a 2465 MPa, tensão na ruptura de 30,98 MPa e deformação na ruptura de 74%, conforme apresentado na Tabela 4.

Adicionando-se PCL-T ocorre redução nos módulos de elasticidade (E) (Tabela 4). Meier et al (2004) observaram que adicionando-se PCL-T ao Acetato de Celulose há uma redução nos valores de módulo de elasticidade, o que, portanto, os autores sugeriram que o PCL-T atua como plastificante no sistema reduzindo a interação polímero-polímero, promovendo a redução do módulo de Young.

Tabela 4 – Valores de Tensão Máxima, Deformação na Ruptura e Módulo de Elasticidade obtidos no ensaio de tração para as membranas de PLLA/PCL-T

Composição: PLLA/PCL-T

Tensão Máxima (MPa)

Deformação na Ruptura

(%)

Deformação na Ruptura (mm)

Módulo de Elasticidade

(MPa)100/0 30,98 (+/- 2) 74,34 37,17 2465 (+/- 85)

90/10 35,32 (+/- 4) 87,97 43,98 1250 (+/-129)

70/30 27,43 (+/- 1,5) 78,60 39,30 1865 (+/-50)

A adição de 10% de PCL-T apresentou uma redução no módulo de elasticidade de aproximadamente 50% em relação ao PLLA puro, enquanto que se adicionando 30% de PCL-T houve um decréscimo de aproximadamente 25%, o que é corroborado pela hipótese da PCL-T atuar como um plastificante, penetrando nas cadeias do polímero reagindo com os grupos ésteres funcionais do PLLA reduzindo a interação polímero-polímero, aumentando a deformação, porém reduzindo o módulo de elasticidade.

Já a deformação na ruptura é aumentada na composição 90/10 e tem um leve decréscimo na composição 70/30 (Tabela 4), o que gera a hipótese de que na composição 90/10 os 10% de PCL-T adicionados à composição são um valor limite para interação entre PLLA e PCL-T, adicionando-se 30% este valor saturaria o sistema, gerando um limite de solubilidade entre polímero-plastificante auxiliando na separação da fase, o que contribui para propagação de trincas e conforme Pillin (2006) “as características mecânicas de deformação são governadas pela propagação da trinca”, o que auxilia o rompimento.

Outra hipótese, é que em 10% de adição de PCL-T, doravante tido como limite ideal, a parte amorfa do PLLA esteja em contato ao plastificante, gerando uma boa interação polímero-plastificante nesta faixa de concentração, o que auxiliaria na movimentação molecular, devido ao escorregamento das cadeias – facilitado pelos plastificantes – gerando assim maior deformação nesta composição.

3.4 Teste de Citotoxicidade Direta

As membranas de PLLA/PCL-T que foram submetidas às análises de citotoxicidade, não se mostraram citotóxicas às células da linhagem osteoblástica, como pode ser verificado na tabela 5. A membrana de PLLA/PCL-T 100/0, apresentou resultado ligeiramente inferior ao controle (p<0,01). As membranas 90/10 e 70/30 mostraram índices de absorbância também menores que o controle (Placa PS) (p<0,01) (figura 05).

Tabela 5 – Dados da análise de citotoxicidade direta para as membranas de PLLA/PCL-T 100/0, 90/10 e 70/30

PLLA/PCL-T PLLA/PCL-T PLLA/PCL-T Controle100/0 90/10 70/30 Placa PS 0,109 0,111 0,073 0,1580,121 0,146 0,06 0,1580,14 0,096 0,053 0,1570,146 0,107 0,07 0,1580,097 0,091 0,089 0,167

  0,12 0,117 0,101 0,158Média 0,122 0,111 0,074 0,159Desvio Padrão 0,018 0,020 0,018 0,004

As análises com MTT revelaram ou que os materiais estudados não são citotóxicos paras as células, pois não afetaram as atividades mitocondriais dos osteoblastos. Embora uma substância tóxica não afete apenas uma estrutura molecular, mas sim várias funções celulares; considerou-se que a imediata medição da atividade mitocondrial pode ser o suficiente para validar a viabilidade das células (LUCCHESI, 2006).

100/0 90/10 70/30 Placa PS 0.0000.0200.0400.0600.0800.1000.1200.1400.1600.180

Citotoxicidade

Composição PLLA/PCL-T

Abso

rbân

cia (5

70 n

m)

Figura 05 – Gráfico das análises de citotoxicidade direta (controle = Placa PS) nas membranas de PLLA/PCL-T 100/0, 90/10 e 70/30

Fonte: Os Autores (2011)

3.5 Adesão Celular nas Membranas PLLA/PCL-T

Os resultados do teste ANOVA mostram uma diferença significante (p<0,05) entre as amostras na análise de adesão. O Teste Tukey, usado para comparar as amostras quanto à adesão celular nas membranas de PLLA/PCL-T, foi significantemente diferente, quando comparada ao controle (placa de poliestireno), os quais se mostraram estatisticamente diferentes entre si (p<0,05). A membrana de PLLA/PCL-T (100/0) foi o que demonstrou ter uma maior afinidade com as células osteoblásticas enquanto as membranas 90/10 e 70/30 demonstraram ter menor afinidade com as células, sendo menor que o próprio controle, que

foi a própria placa de cultura (p<0,05) no caso da composição 70/30 conforme Tabela 6 e Figura 06.

Tabela 6 – Dados da adesão celular para as membranas PLLA/PCL-T 100/0, 90/10 e 70/30

PLLA/PCL-T PLLA/PCL-T PLLA/PCL-T Controle100/0 90/10 70/30 Placa PS 0,112 0,07 0,056 0,0810,078 0,089 0,054 0,0870,087 0,068 0,058 0,0970,079 0,073 0,081 0,120,088 0,082 0,06 0,114

  0,107 0,073 0,059 0,083Média 0,092 0,076 0,061 0,097

Desvio Padrão 0,014 0,008 0,010 0,017

100/0 90/10 70/30 Placa PS 0.0000.0200.0400.0600.0800.1000.120

Adesão Celular

Composição PLLA/PCL-T

Abso

rbân

cia (5

70 n

m)

Figura 06 – Gráfico das análises de adesão celular (controle = Placa PS) nas membranas 100/0, 90/10 e 70/30Fonte: O Autor (2011)

As células osteoblásticas cultivadas sobre as membranas com diferentes concentrações e o controle positivo, apresentavam a morfologia característica de osteoblastos, sendo estas alongadas, achatadas e com projeções citoplasmáticas ligando-as a outras células. Resultados similares foram encontrados por Woo, (2007) e Duarte (2009), em seu trabalho com osteoblastos de ratos.

A composição 100/0 apresenta comportamento de adesão igual à membrana 90/10 e igual ao controle, portanto, ideais ao crescimento celular dos osteoblastos. Tal fato pode ser justificado, primeiramente na membrana 100/0, que apresentava estrutura porosa, estrutura esta preferencial ao crescimento de poros. Já na membrana 90/10 a existência da PCL-T com três grupos hidroxila terminais nas cadeias poliméricas bem como os grupos carboxílicos, analisados na seção 5.1.1, o que tende a aumentar a polaridade da membrana e provavelmente permitiu a maior interação célula/membrana. Já na composição 70/30, conforme comentado nas análises de DSC, a possível separação de fase, tenha funcionado como um impedimento ao crescimento celular sobre as interfaces, reduzindo o crescimento celular, porém, não inviabilizando o material para aplicação em regeneração óssea guiada.

CONCLUSÕES

Baseado nos resultados apresentados verifica-se que a influência da concentração do PCL-T no PLLA, o qual modificou suas propriedades mecânicas, térmicas, físico-químicas.

A adição de PCL-T nas composições 10% e 30% resultaram em um sistema parcialmente miscível, baseado nos cálculos efetuados pelo cálculo de miscibilidade com as temperaturas encontradas na análise de DSC.

Com os dados encontrados nos ensaios mecânicos de tração, pode-se concluir que a adição de PCL-T tem grande influência nas propriedades mecânicas da membrana, principalmente no módulo de elasticidade e deformação.

A composição com 10% de plastificante foram as membranas consideradas ideais neste estudo, pois, apresentaram resultados satisfatórios no ensaio de tração, ótimas propriedades térmicas, bem como tempo de degradação adequado para a aplicação que se destina, e também maleabilidade, muito importante para procedimentos cirúrgicos.

Os ensaios de citotoxicidade direta utilizando-se uma linhagem de células osteoblásticas mostraram que as membranas são atóxicas, independente da concentração de PCL-T. A adesão celular também foi satisfatória em todas as membranas, mesmo em concentrações maiores há o crescimento celular, o que viabiliza a utilização das membranas para regeneração óssea guiada.

O PCL-T aumentou a flexibilidade e maleabilidade das membranas PLLA/PCL-T, um fator muitas vezes determinante para determinadas aplicações, pois, facilita o ato cirúrgico e também se adéqua mais facilmente ao formato do tecido a ser implantado.

Diante destes resultados, conclui-se que as membranas de PLLA com PCL-T são indicadas para a utilização em regeneração óssea guiada.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a contribuição de todos os envolvidos no projeto e principalmente a PUC, UNICAMP e SOCIESC por ceder equipamentos e laboratórios.

REFERÊNCIAS

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INSTRUCTIONS FOR SUBMISSION OF PAPERS TO THE PROCEEDINGS OF COLAOB 2012

Márcia A. T. Duarte1, Daniel V. Mistura2, Eliana A. R. Duek2

1 Departament of Materiasl Engeneering, Santa Catarina Educacional Society, Joinville (SC), Brazil 2 Federal University of São Carlos – campus Sorocaba, Sorocaba (SP), Brazil

3 Center of Medical and Biological Sciences, PUC, Sorocaba, (SP), BrasilE-mail: marcia.duarte@sociesc.org.br

Abstract. With intention to obtain a material to serve as a physics barrier to infiltration of conjunctive and epithelial tissue, and promote adequate space so that there the periodontal ligament regeneration, was studied the obtention and characterization of membrane of poly(L-lactide) (PLLA) with added Poly(caprolactone triol) (PCL-T). Membranes of PLLA/PCL-T were prepared by solvent evaporation in compositions 100/0, 90/10 e 70/30 (w/w). The membranes were characterized by dynamic-mechanical analysis (DMA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and mechanical tests. The thermal analysis by the miscibility calculation shows a partly miscible system in the compositions 90/10 and 70/30 , adding PCL-T decreases the temperature glass of PLLA, as increased PCL-T concentration, this which characterizes function of plasticizer to this material. The in vitro study with osteoblastic cells isolated from skullcap of rats was performed in all compositions. The results obtained in this study showed that the addition of PCL-T to matrix PLLA modifies the mechanical, thermal and biological properties, allowing to indicate this material for use in periodontal ligament regenerations.

Keywords: Poly(L-lactide),Poly(caprolactone triol), Periodontal regeneration