Com o aumento da esperança média de vida no ser humano vem também o aumento das doenças degenerativas do tecido ósseo, contribuindo para o aumento dos procedimentos de reparação, nomeadamente os de enxertia óssea. Assim, torna-se importante a procura de biomateriais que possam cumprir os requisitos para proceder aos tratamentos necessários neste âmbito. Este estudo teve por base a construção de scaffolds, combinando três materiais com propriedades bem conhecidas, com o objetivo de congregar num único material as propriedades de todos eles. Os materiais escolhidos foram então a policaprolactona (PCL), a hidroxiapatite (HAp) e nanotubos de carbono (CNTs). Para método de produção dos scaffolds foi escolhida a impressão 3D, uma vez que permitiu controlar parâmetros como porosidade, tamanho e forma da amostra. Como métodos de caracterização dos compósitos foram efetuadas análises morfológicas, físico-químicas e biológicas. As análises químicas confirmaram que os compostos dos scaffolds se encontravam bem aderidos e não reagiram entre si. A morfologia e estrutura avaliadas através de microscopia ótica e eletrónica de varrimento revelaram a geometria quadrada dos poros com tamanho entre 450 e 700 μm, com uma completa interconectividade entre eles. Como resultados da caracterização elétrica, verificou-se que, com o aumento da quantidade de CNTs introduzidos, houve uma diminuição da resistência elétrica do material, indicando que os scaffolds se tornaram condutores elétricos, podendo vir a ser utilizados na estimulação elétrica celular. A incorporação de CNTs nos scaffolds não revelou ser benéfica na melhoria das propriedades mecânicas dos mesmos no entanto, os seus valores estão todos dentro dos parâmetros para aplicações no osso trabecular. Relativamente às caracterizações biológicas, os scaffolds produzidos apresentaram propriedades bioativas, após estudos em fluido corporal simulado. Por fim, foram realizados estudos preliminares de adesão celular in vitro que evidenciaram adesão das células osteoblásticas a todos os materiais produzidos, apresentando estas uma melhor adesão nos scaffolds que contém 10% de CNTs na sua composição. Até à data, os resultados obtidos revelam que os scaffolds produzidos podem vir a ser promissores no campo da medicina regenerativa óssea.

With the increase of human life expectancy the number of bone tissue degenerative diseases has also increased, which contributes to increased repair procedures, including bone grafting. Therefore, it is important to search for biomaterials that can fulfill the requirements to carry out the necessary treatment in this context. This study was based on the composite scaffolds development, combining three materials with well-known properties, with the aim of, together, bringing a unique material with properties of all of them. The materials chosen were then polycaprolactone (PCL), hydroxyapatite (HAp) and carbon nanotubes (CNTs). The chosen producing method of scaffolds was the rapid prototyping system of direct printing, because it allowed control parameters such as porosity, size and shape of the sample. Composites characterization was performed using morphological, physic-chemical and biological analysis. The morphology and structure accessed by optic and electronic scanning microscopy revealed the square geometry of the pores, with size between 4500 and 700 ìm with a complete interconnectivity between them. As a result of the electrical characterization, it was found that the increase of the introduced CNTs reduces the electrical resistance of the material, indicating that the scaffolds became electrical conductors and could be used in cellular electrical stimulation. The incorporation of CNTs in scaffolds was not proved to be beneficial in the mechanical properties improvement. However, their values are all in the parameters for trabecular bone applications. Regarding biological characterizations, the produced scaffolds showed bioactive properties after studies in simulated body fluid. Finally, the preformed preliminary studies of in vitro cell adhesion showed that osteoblastic cells adhere to all produced materials, presenting a better adhesion on the 10% CNTs scaffolds. To date, the results show that the produced scaffolds are promising in the field of the bone regenerative medicine.

Mestrado em Materiais e Dispositivos Biomédicos