Cristalização de biomateriais vitrocerâmicos e mineralização em meio fisiológico simulado

Doutoramento em Ciência e Tecnologia dos Materiais ; São propostos novos modelos teóricos, que generalizam o modelo clássico de Avrami-Nakamura, apropriados para a cinética de nucleação e de crescimento em regime transiente, e/ou com sobreposição entre o estágio de nucleação e o de crescimento. Foram efectuadas simulações com base em resultados da literatura, reportados para o dissilicato de lítio. Foram examinadas as limitações dos métodos correntemente usados para obter estimativas de parâmetros cinéticos, com base em resultados de ATD. Desenvolveram-se e investigaram-se vidros e materiais vitrocerâmicos susceptíveis de aplicação biomédica com a formulação molar 0.45SiO2– (0.45-x)MgO–xK2O–0.1(3CaO⋅P2O5) (0 ≤ x ≤ 0.090), preparados mediante a substituição de Mg2+ por K+. A cristalização das fritas de vidro foi estudada por ATD, DRX e SEM. Foram detectados picos exotérmicos correspondentes à cristalização de fosfato (cristalização em volume) do tipo whitlockite Ca9MgK(PO4)7 a aproximadamente 900ºC, e de forsterite (Mg2SiO4) acompanhada de alguma diopside (CaMgSi2O6; cristalização superficial) a temperaturas superiores. A microestrutura predominante da fase fosfato é do tipo placa, aparentando cristalizar por um mecanismo de crescimento bidimensional. Foi usada espectroscopia de impedâncias para monitorizar a cristalização em condições em que os ensaios de ATD ou de DSC revelam limitações, recorrendo a alterações significativas de propriedades eléctricas associadas à cristalização da fase de fosfato. Os vidros e vidros cerâmicos desenvolvidos revelaram bioactividade em meio acelular in vitro, desenvolvendo camadas apatíticas em SBF. A morfologia, composição e aderência da camada de apatite pôde ser modulada com base na substituição parcial de Mg2+ por K+. Foram depositadas camadas de apatite sobre vidros ceramizados (x=0 e 0.09), em SBF a 37ºC. A adesão da camada de apatite foi quantificada pela técnica de indentação deslizante tendo sido relacionada com o tempo de imersão em SBF, com a composição e estrutura da ...