Melhorando as propriedades mecânicas e fornecendo potencial bioativo para resinas dentárias híbridas de óxido de grafeno/montmorilonita

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 10259 (2022) Citar este artigo

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Este estudo in vitro sintetizou nanopartículas compostas híbridas de óxido de grafeno (GO) e montmorilonita MMt (GO-MMt) por tratamentos de ultrassom. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X, FT-Raman, FTIR, TEM e MEV. Foi avaliado o efeito de sua incorporação (0,3% e 0,5%) nas propriedades mecânicas de um compósito à base de resina (RBC) e seu potencial de bioatividade. Os corpos de prova foram caracterizados avaliando sua resistência à flexão em 3 pontos (n = 6), módulo de elasticidade (n = 6), grau de conversão (n = 6), microdureza (n = 6), ângulo de contato (n = 3) e análise SEM (n = 3). Testes in vitro em SBF foram realizados nas hemácias modificadas pelo híbrido. No geral, o compósito híbrido sintetizado demonstrou que o GO foi intercalado com o MMt, mostrando um composto mais estável. ANOVA e teste de Tukey mostraram que RBC + 0,3% GO-MMt demonstraram valores superiores de resistência à flexão, seguido de RBC + 0,5% GO-MMt (p < 0,05) e ambos os materiais apresentaram maiores valores de microdureza. Todos os grupos apresentaram ângulo de contato abaixo de 90°, caracterizando materiais hidrofílicos. As hemácias modificadas pelo híbrido apresentaram deposição de Ca e P após 14 dias em SBF. Concluindo, as hemácias compostas pelo híbrido apresentaram resultados promissores em termos de propriedades mecânicas e potencial bioativo, ampliando a aplicação do GO em materiais odontológicos.

Ao longo dos anos, diversas áreas da engenharia combinaram diferentes propriedades de materiais para fornecer propriedades aprimoradas para uma aplicação. Tal estratégia foi extrapolada para a área biomédica para melhorar propriedades, como resistência, biocompatibilidade, bioatividade e estética, para atender às demandas dos pacientes. Como um único material que possua todas as propriedades acima é impraticável, o desenvolvimento de compósitos híbridos melhora o desempenho dos componentes individuais1. As cargas em um compósito atuam como reforço e melhoram as propriedades mecânicas ou bioatividade de um material2.

Na odontologia, as propriedades mecânicas das resinas compostas (RBCs) têm sido constantemente aprimoradas, pois estão relacionadas à sua aplicação clínica e à longevidade da restauração. Embora a incorporação de nanoestruturas melhore as propriedades mecânicas das hemácias, a popularidade das hemácias se deve a todas as suas características, ou seja, biocompatibilidade e propriedades estéticas e mecânicas3,4. O desenvolvimento de hemácias bioativas também tem sido investigado, uma vez que poderiam prevenir a cárie secundária, que tem sido reconhecida como uma das principais causas de insucesso de restaurações com resinas compostas5. Portanto, a síntese de um compósito híbrido que agregue todas essas propriedades seria altamente desejável e melhoraria seu desempenho clínico.

Conforme preparado com sucesso por Geim e Novoselov em 20046, o grafeno, um alótropo do carbono, apresenta propriedades físicas notáveis, como condutividade e estabilidade mecânica7, elevada razão de aspecto e baixa densidade, que o tornam o candidato ideal para o desenvolvimento da próxima geração de compósitos poliméricos8 . O óxido de grafeno (GO) é um material biocompatível derivado do grafeno modificado por grupos contendo oxigênio que pode ser incorporado com segurança em andaimes ou nanocompósitos para melhorar suas propriedades mecânicas para aplicações biomédicas. O potente mecanismo de ação antimicrobiana do GO também foi destacado: o GO rompe mecanicamente as membranas bacterianas, levando à morte celular, e até atua como uma plataforma para a entrega segura de medicamentos antimicrobianos entre consultas9,10. Além disso, é bem conhecido que as partículas GO apresentam a capacidade de induzir a osteogênese de células-tronco semelhante à da proteína morfogênica óssea (BMP-2) e de outros materiais inorgânicos bioativos, como a hidroxiapatita, que promove a nucleação e a cristalização para o rápido crescimento da hidroxiapatita. alta relação cálcio-fosfato em condições biomiméticas11.