PARTE 1 REVISÃO LITERÁRIA
1.5 SÍNTESE DE FOSFATOS DE CÁLCIO HIDRATADOS
A síntese de pós de fosfatos de cálcio hidratados para obtenção dos biocimentos pode ser realizada por diferentes métodos e técnicas, sendo que o método de síntese via úmida é o mais usual na produção de fosfatos de cálcio hidratados. Este método permite a obtenção de pós nanoestruturados de fosfatos de cálcio hidratados com tamanho das nanopartículas inferiores a 50nm [SILVA, 2012; DALMÔNICO, 2011; DELIMA, 2008; CAMARGO, 2007]. Este método apresenta certas vantagens como: produção de pós nanoestruturados a temperatura ambiente, não gerando nenhum tipo de subproduto nocivo ao meio ambiente e fornece finas partículas de fosfato de cálcio [SILVA, 2012]. As composições mais frequentes encontradas por este método são: fosfato de cálcio mono-hidrogênio diidratado (DCPD), Fosfato octacálcico (OCP), fosfato dicálcio (DCP) e fosfato de cálcio amorfo (ACP) [SOARES, 2006; KUMTA, 2005; RAYNAUD, 2002].
Observa-se na bibliografia um número crescente das pesquisas sobre a síntese de pós nanoestruturados de fosfato de cálcio
[CAMARGO, 2009; DOS SANTOS, 2009; DELIMA, 2008; CAMARGO, 2007]. Este interesse está associado às novas características morfológicas e de área superficial que estes pós podem oferecer. Estas novas características podem contribuir para a obtenção de biocimentos e biomateriais com novas características microestruturais, nanoestruturais e de microporosidade, diferenciadas dos biocimentos convencionais microestruturados. Estas novas microestruturas microporosas podem contribuir com a molhabilidade, capilaridade, solubilidade, hidratação e pega dos biocimentos, o que poderá contribuir na fixação de implantes, reconstrução e formação do tecido ósseo [CAMARGO, 2012; BELLINI, 2007; SOARES, 2006].
Estudos de caracterização realizados por diferentes autores sobre pós nanoestruturados de fosfatos de cálcio hidratados, obtidos pelo método de síntese via úmida, [CORRÊA, 2013; SILVA, 2012; DALMÔNICO, 2011; KUMTA, 2005; RAYNAUD, 2002], mostraram em seus resultados obtidos pela difratometria de raios X, picos largos indicando para diferentes composições Ca/P molar a presença da fase semi-amorfa típica da fase fosfato de cálcio hidratado. A figura 2 mostra o difratograma de raios X obtido por [CORRÊA, 2013], que utilizou fosfato de cálcio hidratado na razão Ca/P = 1,67molar para elaboração de biomateriais nanocompósitos com Al2O3-. Constatam-se
fosfato de cálcio hidratado com picos longos, conforme mostrado pela figura 2.
Figura 2 – Difratograma de raios X obtido sobre o pó de fosfato de cálcio hidratado.
Fonte: CORRÊA, 2013.
Sabe-se da literatura que a morfologia das partículas pode exercer influência sobre a compactação e a sinterização dos biomateriais, o que pode conduzir a uma variação das propriedades mecânicas, da microestrutura e da microporosidade desses biomateriais
[DOS SANTOS, 2009; KUMTA, 2005]. Sabe-se ainda que as características morfológicas das partículas, como tamanho de grãos e volume de microporos são fatores relevantes em casos de aplicações biomédicas, podendo favorecer ou inibir os processos de molhabilidade, osseoindução, osseointegração e da formação do tecido ósseo.
[MÜLLER, 2008; DELIMA, 2008; CHEN, 2008; CAI, 2008; CAMARGO, 2007, RAYNAUD, 2002].
As características morfológicas, relacionadas com a forma e o tamanho das partículas são fatores importantes na elaboração de biocimentos na forma de pós ou biomaterial granulado. MOSTAFA
[2005] mostrou em seu trabalho que o método de difração de raios X pode ser utilizado para determinar o tamanho de partículas cristalinas de um pó cerâmico de fosfato de cálcio hidratado. O autor utilizou o resultado obtido pela difratometria de raios X para determinar o tamanho médio dos cristais elementares do pó de fosfato de cálcio hidratado, que foram obtidos pelo método de síntese via úmida. Para determinação do tamanho médio das partículas o autor se serviu do método de Scherrer, que consiste da utilização da equação 1. O autor
10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 * Ca 3(PO4)2H2O * * * * * * * * * * * * In te n s id a d e ( C P S ) 2
utilizou como referência o plano principal de difração do cristal, sendo k um fator de forma igual a 0,9, λ é o comprimento de onda em metros, θ o ângulo de difração referente ao plano principal de difração e β1/2 é a
largura média do pico de difração à meia altura, expresso em radianos. Para determinação dos valores médios das partículas, o autor utilizou a equação 1.
cos
2 / 1k
D
(Equação 1) A estimativa do tamanho médio de partícula obtida por esse método mostrou-se eficaz, já que os valores obtidos foram confrontados com resultados de análise de área de superfície (BET). A análise de área de superfície também possibilita a obtenção teórica do tamanho médio de partículas com elevada precisão. Sendo assim, o cálculo teórico utilizando o método de Scherrer tem se mostrado eficiente na determinação teórica do tamanho médio de partículas de fosfatos de cálcio hidratados.Estudos realizados com a técnica de espectrometria de infravermelho (FTIR) por diferentes autores, sobre pós de fosfatos de cálcio hidratados, e que, posteriormente foram submetidos a diferentes temperatuaras, têm seus resultados representados na figura 3. Estes observaram para o pó de fosfato de cálcio hidratado as bandas vibracionais dos grupamentos PO43- com taxas de transmitância longas
(elevada intensidade devido à elevada absortividade molar), aproximadamente para os comprimentos de ondas em 1000 cm-1. Outra observação feita pelos autores foi a presença do grupamento vibracional CO32- em aproximadamente1450 cm-1 e as bandas vibracionais típicas do
grupamento OH- em aproximadamente 630 e 3540 cm-1. Os autores
constataram também nos espectrogramas as bandas vibracionais entre 2900 cm-1 a 3600 cm-1, indicando a presença da molécula de água
adsorvida na estrutura do pó de fosfato de cálcio hidratado [MIR, 2012;
CIMDINA, 2012; MEEJOO, 2006; DESTAINVILLE, 2003; RAYNAUD, 2002]. Já para o caso dos pós que foram submetidos a diferentes temperaturas os autores observaram uma diminuição da taxa de transmitância representada pelas bandas vibracionais dos grupamentos da molécula de água e CO32-, isto se deve pela liberação de água e do
estrutura cristalina dos pós de fosfatos de cálcio hidratados, ocorrido pelo aquecimento do pó.
Figura 3 – Espectrogramas de FTIR obtidos sobre pós de fosfatos de cálcio relacionando a temperatura de tratamento e as bandas vibracionais.
Fonte: Adaptado de MIR, 2012.