PARTE 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.6 CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA POR ESPECTROSCOPIA DE
(FTIR)
A técnica de espectroscopia de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) foi utilizada com interesse de complementar os estudos sobre os pós nanoestruturados de fosfatos de cálcio hidratados e composições bifásicas com 1% de MgO e 5% de Al2O3-. Também se
serviu desta técnica para avaliação dos biocimentos de fosfatos de cálcio e composições de biocimentos bifásicos com 1% de MgO e 5% de Al2O3-.
Os resultados obtidos por FTIR sobre os pós nanoestruturados de fosfato de cálcio revelaram em seus espectrogramas (figuras de 52 a 56), duas bandas vibracionais típicas do estiramento de H2O em
aproximadamente 3650 cm-1 e 630 cm-1 [CIMDINA, 2012; MIR, 2012;
MANJUBALA, 2001]. Também se constatam nos espectrogramas as
bandas vibracionais representativas da molécula de água adsorvida nos fosfato de cálcio hidratados em 1640 cm-1 e no estiramento ao longo de 2600 a 3600 cm-1, bandas típicas dos fosfatos de cálcio hidratados, caso já observado por outros autores [CORRÊA, 2013; CIMDINA, 2012].
Observam-se também nos espectrogramas a presença da banda vibracional em 1450 cm-1 correspondente ao grupamento funcional CO32-, conforme já observado por [MEEJOO, 2006]. Bandas vibracionais
em 562, 600, 960, 1027 e 1094 cm-1 estão associadas ao grupamento
funcional PO43- [DESTAINVILLE, 2003; KWON, 2003; RAYNAUD, 2002].
A vibração em 875 cm-1 está associada ao grupamento HPO42-
Figura 52 – FTIR obtido sobre o pó nanoestruturado de fosfato de cálcio hidratado na razão Ca/P = 1,5molar.
Fonte: produção do próprio autor.
Figura 53 – FTIR obtido sobre o pó nanoestruturado de fosfato de cálcio hidratado na razão Ca/P = 1,55molar.
Figura 54 – FTIR obtido sobre o pós nanoestruturado de fosfato de cálcio hidratado na razão Ca/P = 1,6molar.
Fonte: produção do próprio autor.
Figura 55 – FTIR obtido o pó nanoestruturado de fosfato de cálcio hidratado na razão Ca/P = 1,67molar.
Fonte: produção do próprio autor. PO43-
HPO42-
H2O
CO32-
Figura 56 – FTIR obtido sobre o pós nanoestruturado de fosfato de cálcio hidratado na razão Ca/P = 1,7molar.
Fonte: produção do próprio autor.
Para as composições bifásicas com 1% de MgO e com 5% de Al2O3-α (figuras 57 e 58) são identificados todos os grupamentos típicos
dos fosfatos de cálcio hidratados citados anteriormente e para a composição com 1% de MgO o grupamento CO32-, que aparece também
em 884 cm-1 [OLIVEIRA, 2009]. O residual de carbonato para a
composição bifásica com 1% de MgO e com 5% de Al2O3-α se deve
provavelmente à formação de fosfato de magnésio e fosfato de alumínio respectivamente, no momento da síntese, não havendo ácido fosfórico suficiente para reagir com todo o carbonato que foi adicionado.
Figura 57 – FTIR obtido sobre o pó nanoestruturado bifásico com 1% MgO.
Fonte: produção do próprio autor.
Figura 58 – FTIR obtido para o fosfato de cálcio hidratado na razão 1,67molar com 5% de Al2O3-α.
Fonte: produção do próprio autor.
Os resultados obtidos sobre os biocimentos recuperados do tratamento térmico a 1300ºC/2h estão representados pelos seus espectrogramas para os biocimentos de fosfatos de cálcio, conforme figuras de 59 a 63.
Os espectrogramas obtidos sobre os biocimentos de fosfato de cálcio na razão 1,5 e 1,55molar (figuras 59 e 60) revelaram as bandas vibracionais típicas dos grupamentos PO43- em 1121, 1003, 975, 947,
602 e 568 cm-1, indicando que estas composições são basicamente formadas por fosfato de cálcio-, caso já observado por outros autores
[CIMDINA, 2012; DESTAINVILLE, 2003; RAYNAUD, 2002]. As bandas vibracionais em 975 e 947 cm-1 apresentam-se como típicas de TCP
[CIMDINA, 2012]. Não foi constatada a presença do grupamento OH-,
confirmando a fase TCP mostrada pelos difratogramas de raios X (figura 38a e 39a).
Figura 59 – FTIR obtido sobre o biocimento na razão Ca/P = 1,5molar.
Figura 60 – FTIR obtido sobre o biocimento na razão Ca/P = 1,55molar.
Fonte: produção do próprio autor.
Para o biocimento na razão 1,6 molar, constata-se as bandas vibracionais do grupamento PO43- em 1087, 1020, 960, 572 e 600 cm-1,
caso observado por outros autores [CIMDINA, 2012; DESTAINVILLE, 2003; RAYNAUD, 2002]. Constatou-se ainda a presença das bandas vibracionais em 630 e 3700 cm-1, correspondentes ao grupamento OH-,
o que indica a presença da fase hidroxiapatita na composição, conforme já observado nos resultados obtidos pela difratometria de raios X (figura 40a).
Figura 61 – FTIR obtido sobre o biocimento na razão Ca/P = 1,6molar.
O biocimento nas razões 1,67 e 1,7molar apresentaram em seus espectrogramas (figuras 62 e 63 respectivamente) picos semelhantes à razão 1,6molar, porém mais acentuados, destacando a presença das bandas vibracionais do grupamento OH- em 630 e 3540 cm-1[CIMDINA, 2012; DESTAINVILLE, 2003; RAYNAUD, 2002], indicando a presença da fase HA no biocimento, conforme já constatado no difratograma de raios X (figuras 41a, 42a e 43a).
Figura 62 – FTIR obtido sobre o biocimento na razão Ca/P = 1,67molar.
Fonte: produção do próprio autor.
Figura 63 – FTIR obtido para o biocimento na razão 1,7molar.
Para o biocimento bifásico com 1% de MgO, a figura 64 mostra picos semelhantes às razões 1,6; 1,67 e 1,7molar, com a presença das bandas vibracionais do grupamento OH- em 630 e 3540 cm-1[CIMDINA,
2012; DESTAINVILLE, 2003; RAYNAUD, 2002], indicando a presença da fase HA no biocimento, conforme já constatado no difratograma de raios X.
Figura 64 – FTIR obtido para o biocimento na razão 1,67molar com 1% MgO.
Fonte: produção do próprio autor.
O FTIR obtido sobre o biocimento bifásico com 5% de Al2O3-α
apresentou as mesmas bandas vibracionais já encontradas para os biocimentos de fosfatos de cálcio. Observando a figura 65 constatam-se as bandas vibracionais do grupamento fosfatos (PO43-) em 1020 e 600
cm-1 e da hidroxila OH- em 630 cm-1, caso já observado por [CORRÊA, 2013; CIMDINA, 2012; DESTAINVILLE, 2003; RAYNAUD, 2002].
Figura 65 – FTIR obtido para o biocimento bifásico com 5% Al2O3-α.
Fonte: produção do próprio autor.
3.7 ANÁLISE QUÍMICA POR EDS
O estudo de análise química mostrado pela tabela 5 foi realizado com objetivo de avaliar comparativamente os resultados da razão Ca/P molar obtidos pelo método de síntese (experimental) e teórico com o uso dos valores encontrados da análise química, através do sistema de microanálise de raios X (EDS). Este estudo foi realizado para as diferentes composições de biocimentos de fosfatos de cálcio e bifásicos. Os resultados encontrados pelo método teórico para os biocimentos de fosfatos de cálcio nas razões Ca/P = 1,5; 1,55; 1,6; 1,67 e 1,7molar revelaram valores da razão Ca/P molares bastante semelhantes aos utilizados na síntese, isto indica que o método experimental se apresentou eficiente e que não houve dissociação das fases durante o processo de tratamento térmico a alta temperatura para obtenção destes biocimentos de fosfatos de cálcio.
Para o biocimento bifásico com 1% de MgO e com 5% de Al2O3-α as razões molares teóricas se apresentaram maiores, devido
provavelmente à reação do ácido fosfórico com o magnésio e o alumínio, formando fosfatos de magnésio e fosfatos de alumínio, o que ocasionou sobra de carbonato de cálcio, aumentando assim a razão molar teórica, como foi constatado na análise de FTIR, nas figuras 57 e 58.
Tabela 5 – Análise química para os biocimentos. Razão molar Ca/P
Experimental Ca (%) P (%) Razão molar Ca/P Teórico
1,5 58,54 37,26 1,57 1,55 58,03 37,71 1,54 1,6 58,49 36,90 1,59 1,67 60,43 36,04 1,68 1,7 62,03 36,56 1,69 Bifásico com 1% de MgO 61,06 34,08 1,79 Bifásico com 5% de Al2O3-α 34,93 14,91 1,81
CONCLUSÃO
A síntese de diferentes composições de fosfatos de cálcio hidratados nanoestruturados através do método por via úmida nas razões Ca/P = 1,5; 1,55; 1,6; 1,67; 1,7molar e as duas composições bifásicas na razão Ca/P = 1,67 com 1% de MgO e com 5% de Al2O3-α revelaram na
caracterização morfológica pós nanoestruturados com tamanhos de partículas entre 4 e 8nm, com aglomerados de cerca de 30nm.
Na elaboração dos biocimentos de fosfatos de cálcio e biocimentos bifásicos, com o tratamento térmico a 1300ºC/2h, houve a coalescência dos grãos para os biocimentos de razão molar entre 1,5e 1,7. Para os biocimentos bifásicos (com adição de 1% de MgO e 5% de Al2O3-α), a adição de uma segunda fase inibiu a coalescência, levando a
formação de finos cristais, favorecendo o aumento da área superficial do biocimento.
Constatou-se que as partículas dos precursores de fosfatos de cálcio hidratados utilizados para a obtenção dos biocimentos são nanoestruturadas, de acordo com as micrografias e o cálculo teórico pelo método de Scherrer, pois a técnica de difração a laser mediu também a aglomeração dessas finas partículas.
As análises de FTIR confirmaram a presença dos grupamentos funcionais OH- e PO
43-, típicos dos fosfatos de cálcio.
Nos estudos de hidratação em solução de fosfato dissódico dos biocimentos em diferentes tempos de hidratação: 5 minutos, 10, 20 e 30 minutos, as composições bifásicas apresentaram importante microporosidade e formação de gel nos contornos dos cristais. Para todas as composições hidratadas nos tempos de 5 e 30 minutos observou-se que os primeiros 5 minutos de hidratação foram suficientes para a solubilização parcial dos cristais de biocimento e formação de gel na superfície. A razão líquido/pó de 0,4mL.g-1 não foi suficiente para a
formação de novos cristais e precipitação de novas fases, fato que foi confirmado através dos difratogramas de raios X para o tempo de hidratação de 30 minutos.
A microporosidade interconectada dos biocimentos observada nas micrografias obtidas nos testes de hidratação com fosfato dissódico pode favorecer a vascularização do tecido ósseo, apresentando este biocimento como um material promissor não só para a reparação óssea, mas também para o carregamento e liberação de medicamentos.
Os biocimentos de fosfato de cálcio são promissores para a área de reconstrução óssea, havendo a necessidade de pesquisas para melhor compreender a funcionalidade de pega e hidratação e suas propriedades mecânicas.
CONSIDERAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Avaliar as propriedades mecânicas dos biocimentos;
Realizar medidas da densidade hidrostática e porosidade aberta; Estudar o comportamento in vivo da neoformação óssea para todas as
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