Desenvolvimento de scaffolds por manufatura aditiva, utilizando compósito de PLA/HA com a hidroxiapatita extraída da escama do pirarucu (arapaima gigas)

Em virtude das adversidades ocasionadas por fraturas e traumas, campos multidisciplinares constantemente buscam inovações no desenvolvimento de biomateriais para tratamentos clínicos de enxertia. Essa dissertação propõe a confecção de enxertos ósseos (scaffolds) por manufatura aditiva utilizando compósitos de ácido polilático carregado com hidroxiapatita (PLA/HA) extraída da escama do Pirarucu (Arapaima gigas). A escama do Pirarucu In natura foi submetida a tratamento alcalino e térmico nas temperaturas de 650 ºC (H650) e 700 ºC (H700). A hidroxiapatita (HA) foi caracterizada por termogravimetria (TGA/DTG); Difração de raios X (DRX); Espectroscopia vibracional no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR); Espectroscopia Raman; Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A HA foi utilizada como carga nos filamentos de PLA em percentuais de 0,5, 1 e 1,5% m/m. Os filamentos foram caracterizados por FTIR, Raman e MEV e submetidos ao ensaio de tração. Os scaffolds foram modelados no software Creo Parametric 11.0.0.0 Educational Edition e impressos pela impressora 3D Ender 3 S1 Pro da Creality. Os corpos de prova foram submetidos aos ensaios de compressão (ASTM D695-15) e flexão (ISO 178-19). O resultado da análise termogravimétrica revelou taxa máxima de decomposição em aproximadamente 321 ºC. A análise de DRX revelou a formação de hidroxiapatita (HA) com elevada cristalinidade (88,53% e 90,36%) e com fases de hidroxiapatita carbonatada, sendo corroborado pelo FTIR (bandas em 1439 e 1412 cm⁻¹) e Raman (bandas em 1065, 1075 e 1087 cm⁻¹). As micrografias por MEV demonstraram a formação de particulados desformes de hidroxiapatita com tamanho médio de 99,72 e 438,51 nm, respectivamente, para as amostras H650 e H700. A análise de EDS revelou a presença dos elementos Ca, O, P, C, Na e Mg. As espectroscopias de FTIR e Raman dos filamentos apresentaram as bandas características do PLA com vestígios de HA e formação de filamentos com conteúdo amorfo; a análise das propriedades mecânicas dos filamentos denota que os filamentos obtiveram resistência à tração próxima a filamentos comerciais. A adição de 1% de H650 resultou em 60,26 MPa e 0,5% de H700 obteve 49,63 MPa. Os filamentos apresentaram, inicialmente, morfologia de fratura frágil, mas desenvolvendo caráter dúctil à medida que o teor de HA aumentou. As análises de FTIR, Raman e MEV dos scaffolds seguiram a tendência apresentada pelas análises anteriores e os testes de flexão e compressão obtiveram, respectivamente, resistência de 20,49 MPa (SF0,5% H700) e 24,61 MPa na amostra FF1% H700. O trabalho obteve êxito na produção de scaffolds utilizando filamentos de PLA/HA.