Título

Processamento–Microestrutura–Desempenho biológico de macroesferas de mullita produzidas por gelifição ionotrópica

Processing–Microstructure–Biological performance mullite macrospheres produced by ionotropic gelation

Autoria

ANDRETO, CRISLAYNE GABRIELA; FERNANDES, LEANDRO; SALOMÃO, RAFAEL

ANDRETO, CRISLAYNE GABRIELA

Eu sou esse autor

FERNANDES, LEANDRO

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SALOMÃO, RAFAEL

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DOI

10.5151/2594-5327-43326

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Resumo

Macrosferas de mulita estequiométrica (Al6Si2O13) produzidas por gelificação ionotrópica foram investigadas como potenciais substitutos para enxerto ósseo a solto (do inglês loose-fill). Suspensões contendo 20% em volume de sólidos e 3% em massa de alginato de sódio foram processadas utilizando alumina calcinada e sílica coloidal como precursores ativos e tratadas termicamente a 1500 °C. Formulações ricas em Al2O3 e ricas em SiO2 também foram testadas. A caracterização físico-química confirmou a presença de uma fase majoritária de mulita (72%) com fases residuais, apresentando grupos silanol (Si-OH) ativos. As macroesferas exibiram elevada porosidade intergranular de ~40%, característica favorável à infiltração celular e à neovascularização. Do ponto de vista mecânico, a composição estequiométrica alcançou uma microdureza Vickers superior, de ~11,3 GPa. Ensaios biológicos in vitro demonstraram citocompatibilidade, hemocompatibilidade (hemólise <0,1%) e a pré-adesão e proliferação de células pré-osteoblásticas (viabilidade celular >70%), conforme evidenciado por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Esses resultados destacam que as macroesferas de mulita combinam integridade estrutural com respostas biológicas favoráveis, atendendo aos requisitos para a regeneração funcional do tecido ósseo.

Stoichiometric mullite (Al6Si2O13) macrospheres produced by ionotropic gelation were investigated as potential loose-fill bone graft substitutes. Suspensions containing 20 vol% solids and 3 wt.% sodium alginate were processed using calcined alumina and colloidal silica as an active precursor and thermally treated at 1500 °C. Al2O3-rich and SiO2-rich formulations were also tested. Physicochemical characterization confirmed the presence of a major mullite phase (72%) interlocked with residual phases, with active silanol groups (Si-OH). The macrospheres exhibited high inter-sphere porosity of ~40%, which is favorable for cellular infiltration and neovascularization. Mechanically, the stoichiometric composition achieved a superior Vickers microhardness of ~11.3 GPa. In vitro biological assays demonstrated cytocompatibility, blood compatibility (hemolysis <0.1%), and preadhesion and spreading of pre-osteoblastic cells (cell viability >70%), as evidenced by SEM. These findings highlight that mullite macrospheres combine structural integrity with favorable biological responses, meeting the requirements for functional bone tissue regeneration.

Palavras-chave

Mulita in situ, Gelificação ionotrópica, Substitutos de enxerto ósseo

In situ mullite, Ionotropic gelation, Bone graft substitutes