Com o aumento da esperança média de vida registada nas últimas décadas, problemas relacionados com os ossos começaram a ter cada vez mais impacto na nossa sociedade e por esse motivo, houve a necessidade de se desenvolver substitutos ósseos capazes de auxiliar e acelerar a regeneração óssea. Contudo, problemas como infeções peri-implantares começaram a ser bastante comuns, provocando consequências gravíssimas ao nível da saúde do paciente. Para combater estas infeções, a toma de antibióticos é o procedimento base a ser aplicado, porém este tipo de infeção é tipicamente causado por microrganismos que crescem em biofilme, dificultando e muito a ação dos antibióticos. Posto isto, tornou-se urgente a necessidade de se procurar novas estratégias para combater este tipo de infeções. Face a essa problemática, esta dissertação tem como objetivo a produção de pós de hidroxiapatite contendo características antibacterianas através da incorporação de cobre na sua estrutura. A síntese da hidroxiapatite dopada com cobre foi feita usando o método de sol-gel, tendo sido utilizado o nitrato de cálcio tetrahidratado, pentóxido de fósforo e nitrato de cobre (II) hidratado, como os precursores do cálcio, fósforo e cobre, respetivamente. Foram sintetizadas amostras com uma percentagem molar de cobre de 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 6% e 8%. Os estudos feitos quanto à citotoxicidade revelam que para uma concentração de 20 mg/mL todas as amostras apresentaram altos níveis de citotoxicidade, sendo que para 10 mg/mL as amostras HAp-Cu (0,5%) e HAp-Cu (1%) já foram consideradas não citotóxicas e para 5 mg/mL somente a amostra HAp-Cu (8%) ainda exibia níveis consideráveis de citotoxicidade. As análises de FTIR e de DRX mostraram a preservação dos grupos funcionais e da estrutura cristalina da hidroxiapatite. Quanto à temperatura de sinterização ideal para a produção de pós de hidroxiapatite dopada com cobre, conclui-se que é a 700 °C. Para o tempo de envelhecimento de 4 horas verificou-se um aumento generalizado do grau de cristalinidade e do tamanho do cristalito. Os ensaios de bioatividade mostraram a formação de aglomerados de fosfatos de cálcio na superfície das amostras. Os ensaios da atividade antimicrobiana revelaram que apenas a amostra HAp-Cu (6%) se mostrou ser eficaz contra a bactéria gram-negativa Escherichia coli.

With the increase in average life expectancy in recent decades, bone-related problems have started to have more and more impact on our society and for this reason, there has been a need to develop bone substitutes capable of assisting and accelerating bone regeneration. However, problems such as peri implant infections have started to be quite common, causing very serious consequences for the patient’s health. To combat these infections, taking antibiotics is the basic procedure to be applied, but this type of infection is typically caused by microorganisms that grow in biofilm, making the action of antibiotics very difficult. Therefore, it has become urgent to look for new strategies to combat this type of infections. Faced with this problem, this dissertation aims at the production of hydroxyapatite powders containing antibacterial characteristics through the incorporation of copper in its structure. The synthesis of copper doped hydroxyapatite was made using the sol-gel method, using calcium nitrate tetrahydrate, phosphorous pentoxide and copper (II) nitrate hydrate as the precursors of calcium, phosphorous and copper, respectively. Samples with a copper molar percentage of 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 6% and 8% were synthesized. The cytotoxicity studies showed that for a concentration of 20 mg/mL all samples showed high levels of cytotoxicity, for 10 mg/mL HAp-Cu (0.5%) and Hap-Cu (1%) samples were considered non-cytotoxic and for 5 mg/mL only Hap-Cu (8%) sample still showed considerable levels of cytotoxicity. FTIR and XRD analyses showed the preservation of the functional groups and crystalline structure of hydroxyapatite. As for the ideal sintering temperature to produce copper doped hydroxyapatite powders, it was found to be at 700 °C. For the ageing time of 4 hours there was a general increase in the degree of crystallinity and the size of crystals. Bioactivity tests showed the formation of calcium phosphate clusters on the surface of the samples. The antimicrobial activity assays revealed that only HAp-Cu (6%) was shown to be effective against the gram-negative bacteria Escherichia coli.

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (Engenharia Clínica e Instrumentação Médica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021