Ana Paula Ramos.

Projeto MCTI/CNPq n 14/2023 - Apoio a Projetos Internacionais de Pesquisa Científica, Tecnológica e de Inovação.

Projeto CNPq/MCTI/FNDCT N 18/2021 Universal - Faixa B - Grupos Consolidados

Visita à Universidade de Roma Tor Vergata para continuidade de atividades relacionadas a convênio de duplo-diploma

Projeto financiado pela Pró-Reitoria de Pesquisa USP, no Programa de Integração à Pesquisa em Áreas Estratégicas (PIPAE).

iominerais são comumente encontrados na natureza na forma de compostos híbridos orgânico-inorgânico, nos quais a parte orgânica é principalmente composta por proteínas e/ou polissacarídeos. Por sua vez, na porção inorgânica podemos destacar a presença de carbonatos e fosfatos de cálcio, principalmente na forma de hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) (HAp) e sílica (SiO2). O processo pelo qual estes minerais com características únicas são formados é chamado biomineralização e pode servir de inspiração natural para a confecção de biomateriais biomiméticos aptos a serem aplicados in vivo.Um exemplo clássico do processo de biomineralização é a formação de ossos e dentes em vertebrados. Os ossos são compostos híbridos compostos, principalmente, por HAp não-estequiométrica, chamada apatita biológica e colágeno tipo-I. O processo complexo de formação deste tecido tem sido descrito na literatura sob o ponto de vista biológico que considera o mecanismo enzimático envolvido na formação de vesículas de matriz (MV) a partir de células ósseas e sob o ponto de vista inorgânico que considera o meio fisiológico supersaturado, principalmente em íons cálcio e fosfato, para a precipitação de HAp, que encontra na parede celular uma matriz ordenada que fornece pontos de ligação iniciais para organização do retículo cristalino de minerais, com crescimento guiado por fibrilas de colágeno. O ponto comum desses modelos é a necessidade de um meio confinado tridimensional que favoreça nucleação de cristais por supersaturação local guiada por uma matriz orgânica. Este processo complexo esta ainda longe de ser completamente elucidado e, além de seu interesse no processo biológico, fornece informações importantes para a fabricação de novos materiais visando aplicações no reparo e substituição óssea que servirão como inspiração na presente proposta. Apatita biológica possui baixa cristalinidade e difere da HAp sintética também em estequiometria, em especial, devido às possíveis substituições iônicas observadas em meio fisiológico. Wang et al. mostraram que além do meio confinado gerado pelo ordenamento do colágeno, características estruturais da apatita biológicas também estão relacionadas com essas substituições.11 Dentre as principais substituições temos íons fosfato sendo substituídos por carbonatos (substituição tipo B) 12,13. Este tipo de substituição esta relacionada com propriedades como alta reatividade de ossos recém-formados, aumento na deposição sobre colágeno a alta reabsorção quando comparada com HAp estequiométrica ou substituições tipo-A (nos grupos OH).14,15. Substituições catiônicas também são observadas na apatita biológica. Íons Mg2+, Zn2+ e Sr2+ são os principais substitutos de Ca2+ nesse biomineral. As características químicas e estruturais da apatita biológica a tornam padrão ouro em regeneração óssea e inspiração para a síntese de biomateriais. Neste projeto, focaremos na síntese de apatitas biomiméticas com foco na importância das substituições por Sr2+ e seu papel na confecção de novos biomateriais, unindo aspectos básicos relacionados à composição e estrutura na precipitação biomimética de nanopartículas de Sr-HAp, síntese de complexos flavonóides-Sr2+ potencialmente aplicáveis como fármacos em terapias ósseas. De forma a evidenciar o potencial tecnológico da proposta, as nanopartículas e complexos serão utilizados para confecção de biomateriais aplicáveis em odontologia e medicina. Para isso, foi montada uma equipe multidisciplinar composta por químicos, dentistas e farmacêuticos, que conta ainda com dois colaboradores estrangeiros reconhecidos pela sua experiência em biomineralização. Por fim, o efeito desses biomateriais na atividade de células importantes no processo de formação óssea como osteoblastos, osteoclastos e condrócitos será estudado sob o ponto de vista de expressão gênica.

Auxílio a Publicações

Projeto USP-COFECUB (Uc Sv 184/20): Matrix vesicles and proteoliposomes: Tools to determine mineralization mechanism and bone defects.

O preparo de materiais nanoestruturados altamente ordenados, que ofereçam respostas especificas frente a um determinado estímulo é uma das aplicações da nanotecnologia. A habilidade de investigar substâncias em nível molecular desencadeou a busca por materiais com propriedades aprimoradas para uso em medicina. A aplicação destes materiais controlados molecularmente deu origem a um novo campo de estudo chamado nanobiotecnologia, que possui papel central nas áreas de diagnóstico de doenças, entrega controlada de drogas e materiais implantáveis. A química (composição), física (topografia e rugosidade), e termodinâmica (molhabilidade e energia livre) superficiais, tal como os efeitos toxicológicos ditam as aplicações específicas desses materiais. A interconexão entre estas propriedades direcionam suas respostas frente a diferentes estímulos externos. Neste contexto, distintas modificações superficiais podem originar materiais com diferentes propriedades biológicas e funcionalidades para uma aplicação final específica, baseado, por exemplo, em melhora de solubilidade em meio fisiológico. No caso especial de materiais implantáveis, as propriedades superficiais tornam-se ainda mais importantes, uma vez que o sucesso da aplicação baseia-se no contato interfacial implante-tecido hospedeiro. Nestes materiais o contato celular inicial nunca ocorre sobre uma superfície limpa mas sim com uma superfície condicionada por moléculas de água, íons e proteínas adsorvidas a partir do plasma sanguineo. A interação com moléculas de água, adsorção de proteínas e adesão celular são os primeiros eventos que ocorrem na interface tecido-implante. Esta superfície condicionada vai ditar o comportamento e adesão celular. Neste projeto, superfícies bioativas, ou seja, que sejam capaz de induzir a formação de hidroxiapatita em contato com meio fisiológico, serão sintetizadas e caracterizadas. Enfoque será dado às modificações superficiais de titânio (metal mais utilizado em reparos ósseos) com filmes Langmuir-Blodgett (LB) contendo lipídeos, esteróis e proteínas osteogênicas. Além disso, serão sintetizadas partículas de óxidos (TiO2, ZrO2) e biominerais (CaCO3 e fosfatos de cálcio-apatitas) com diferentes geometrias, modificadas estruturalmente por substituições de cátions ou ânions e superficialmente pela adsorção de proteínas osteogênicas.

Projeto de cooperação USP/Escola Normal Superior de Lyon, França.

Sistemas de implantes vêm acompanhando o desenvolvimento estético, disponibilizando componentes cerâmicos para próteses sobre implante, brancos, que favorecem a obtenção da almejada estética rosa, em detrimento de componentes metálicos, que podem ser visualizados por transparência em pacientes com tecido gengival delgado. Pilares protéticos e copings cerâmicos têm sido obtidos por meio de tecnologia CAD/CAM permitindo a obtenção de peças com adaptação precisa, de forma rápida, que irão favorecer a mimetização dento-gengival, em detrimento dos processos convencionais de fundição e usinagem das ligas metálicas. A utilização de cerâmicas com alto conteúdo cristalino, alta densidade, à base de óxido de zircônia (ZrO2) tem sido proposta para obtenção de estruturas por CAD/CAM, tendo em vista sua biocompatibilidade, altas dureza e resistência ao desgaste, resistência à flexão e tenacidade à fratura, associadas à cor, favorecendo a estética. A longevidade clínica de restaurações cerâmicas tem íntima relação com suas propriedades estéticas, mecânicas e adesivas. A zircônia, embora satisfatória nos quesitos biomecânico e estético, apresenta problemas relativos à adesão, que tem sido um tópico de grande interesse nos últimos anos, uma vez que a metodologia ideal para promover uma união adesiva estável e durável entre estruturas de zircônia ainda é desconhecida. É de suma importância que mecanismos de união aos sistemas à base de zircônia sejam melhorados, tendo em vista que uma união adesiva satisfatória promoverá retenção, prevenirá microinfiltração e, em longo prazo, poderá aumentar a resistência à fratura e à fadiga em ambiente oral. Diante dos fatos, acredita-se ser de grande valor para a odontologia analisar e comparar a efetividade de diferentes métodos de tratamento superficial na adesão de blocos de zircônia obtidos por meio de CAD/CAM, unidos com cimento resinoso. E ainda, avaliar a resistência de união após ciclagem termomecânica entre coroas "metal free" com copings em zircônia e pilares personalizados do mesmo material, obtidos também pelo processo CAD/CAM, caracterizando as interfaces e superfícies dos materiais frente aos diferentes tratamentos propostos. Amostras obtidas por CAD/CAM serão submetidas a tratamento com ácido hidrofluorídrico 40%, com filme com nanopartículas de ZiO2 e SiO2-ZrO2, e por silicatização. As superfícies, pré e pós-tratamentos, serão caracterizadas em microscópio confocal a laser, em microscópio eletrônico (EDS e XRD), terão medidas a molhabilidade, a energia livre de superfície a o módulo de elasticidade dinâmico. Também será medida a resistência adesiva a cimento resinoso. Em seguida, serão obtidos pilares e coroas em zircônia, por CAD/CAM, que serão utilizadas em testes de simulação de uso e fadiga acelerada com ciclagem termomecânica

Neste projeto, matrizes orgânicas formadas por proteínas e fosfolipídeos por meio da técnica Langmuir-Blodgett (LB) e polieletrólitos por meio da técnica de automontagem Layer-by-Layer (LbL) serão depositadas sobre suportes metálicos, preferencialmente titânio e aço-inox 316L. Estas matrizes serão utilizadas para crescimento de fosfatos e carbonatos de cálcio, a partir da exposição dos suportes metálicos contendo as matrizes em atmosfera CO2(g) e a soluções que simulem a concentração de íons no fluido corpóreo, dando origem a sistemas biomiméticos.

Projeto de Pós-Doutorado