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Publicação
Green Synthesis of Mg-TiO2 Nanoparticles for Periodontal Tissue Engineering
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.46 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Nanotechnology has been essential for the resolution of diverse problems in medicine, bone tissue
regeneration being one of them. The periodontal tissues can be compromised by chronic diseases such
as periodontitis, a bacterial infection that leads to an immune response of the body that then causes bone
resorption, therefore, tooth loss. Tissue engineering (TE) aims to develop innovative strategies to over-
come the limitations of conventional therapies.
In this study, we report the synthesis of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) with the
incorporation of magnesium (Mg) in different concentrations (5, 7 and 10 mol. %) to enhance biocom-
patibility and mechanical performance. The NPs were produced via a microwave-assisted hydrothermal
process without any extra treatment, resulting in a more sustainable and cost-effective approach. The
anatase phase of the Mg-TiO2 NPs was confirmed by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy.
Ultraviolet-Visible (UV-Vis) spectroscopy was performed to estimate the bandgap (Eg). Scanning trans-
mission electron microscopy (STEM) revealed that 10 mol. % Mg-TiO2 induced a morphological trans-
formation into nanorods with structural surface defects. This sample exhibited uniform pore distribution
and increased specific surface area (256.93 m2g-1).
The 10 mol. % Mg-TiO2 NPs were incorporated into alginate scaffolds using blending and coating
approaches. The resulting scaffolds demonstrated that coating led to a reduction in scaffold porosity
while NPs incorporation also decreased water uptake. The incorporation of NPs resulted in only a slight,
not statistically significant, increase in mechanical strength. Live/dead assays indicated that 10 mol. %
Mg-TiO2 NPs did not induce any cytotoxic effects on Saos-2 cells (cell viability above the 70 % thresh-
old) proving their biocompatibility.
This study introduced a sustainable method for Mg-TiO2 nanomaterials synthesis and highlights
the potential of their incorporation into alginate scaffolds to improve osteoinductive and mechanical
properties, overcoming issues in periodontal TE.
A nanotecnologia tem sido essencial na resolução de diversos problemas na medicina, sendo a regeneração dos tecidos ósseos um dos principais. Os tecidos periodontais podem ser comprometidos por doenças crónicas, como a periodontite, uma infeção bacteriana que desencadeia uma resposta imunitária, levando à reabsorção óssea e, consequentemente, à perda dentária. A engenharia de tecidos (TE) procura desenvolver estratégias inovadoras que superem as limitações das terapias convencionais. Neste estudo, é reportada a síntese de nanopartículas (NPs) de dióxido de titânio (TiO2) incor- poradas com magnésio (Mg) em diferentes concentrações (5, 7 e 10 mol. %) para melhorar a biocompatibilidade e o desempenho mecânico. As NPs foram produzidas através de um processo hidrotérmico assistido por microondas, sem tratamento adicional, resultando numa abordagem mais sustentável e económica. A fase anatase das NPs de Mg-TiO2 foi confirmada por difração de raios-X (XRD) e espectroscopia Raman. A espectroscopia Ultravioleta-Visível (UV-Vis) foi utilizada para estimar a energia de hiato (Eg). A microscopia eletrónica de transmissão de varrimento (STEM) mostrou que as NPs 10 mol. % de Mg-TiO2 induziram uma transformação morfológica em nanorods com defeitos superficiais. Esta amostra apresentou distribuição de poros uniforme e aumento da área superficial específica (256.93 m2g-1). As NPs de 10 mol. % Mg-TiO2 foram incorporadas em scaffolds de alginato por mistura e en- charcamento. Os resultados demonstraram que o encharcamento reduziu a porosidade e a incorporação das NPs diminuiu a absorção de água. Observou-se apenas um ligeiro aumento, não estatisticamente significativo, na resistência mecânica. Ensaios de viabilidade celular (Live/Dead) confirmaram a ausência de citotoxicidade em células Saos-2 (viabilidade > 70 %), comprovando a biocompatibilidade das NPs. Este estudo apresenta um método sustentável para a síntese de nanomateriais de Mg-TiO2 e evidencia o seu potencial na melhoria das propriedades osteoindutivas e mecânicas de scaffolds de alginato aplicados à TE periodontal.
A nanotecnologia tem sido essencial na resolução de diversos problemas na medicina, sendo a regeneração dos tecidos ósseos um dos principais. Os tecidos periodontais podem ser comprometidos por doenças crónicas, como a periodontite, uma infeção bacteriana que desencadeia uma resposta imunitária, levando à reabsorção óssea e, consequentemente, à perda dentária. A engenharia de tecidos (TE) procura desenvolver estratégias inovadoras que superem as limitações das terapias convencionais. Neste estudo, é reportada a síntese de nanopartículas (NPs) de dióxido de titânio (TiO2) incor- poradas com magnésio (Mg) em diferentes concentrações (5, 7 e 10 mol. %) para melhorar a biocompatibilidade e o desempenho mecânico. As NPs foram produzidas através de um processo hidrotérmico assistido por microondas, sem tratamento adicional, resultando numa abordagem mais sustentável e económica. A fase anatase das NPs de Mg-TiO2 foi confirmada por difração de raios-X (XRD) e espectroscopia Raman. A espectroscopia Ultravioleta-Visível (UV-Vis) foi utilizada para estimar a energia de hiato (Eg). A microscopia eletrónica de transmissão de varrimento (STEM) mostrou que as NPs 10 mol. % de Mg-TiO2 induziram uma transformação morfológica em nanorods com defeitos superficiais. Esta amostra apresentou distribuição de poros uniforme e aumento da área superficial específica (256.93 m2g-1). As NPs de 10 mol. % Mg-TiO2 foram incorporadas em scaffolds de alginato por mistura e en- charcamento. Os resultados demonstraram que o encharcamento reduziu a porosidade e a incorporação das NPs diminuiu a absorção de água. Observou-se apenas um ligeiro aumento, não estatisticamente significativo, na resistência mecânica. Ensaios de viabilidade celular (Live/Dead) confirmaram a ausência de citotoxicidade em células Saos-2 (viabilidade > 70 %), comprovando a biocompatibilidade das NPs. Este estudo apresenta um método sustentável para a síntese de nanomateriais de Mg-TiO2 e evidencia o seu potencial na melhoria das propriedades osteoindutivas e mecânicas de scaffolds de alginato aplicados à TE periodontal.
Descrição
Palavras-chave
periodontal tissues tissue engineering titanium dioxide magnesium biocompatibility osteoinductive properties