Caracterização de nanocompósitos de carbonos e hidroxiapatita eletrodepositado

Francilio de Carvalho Oliveira

O estudo da caracterização e da aplicabilidade dos nanocompósitos vem despertando o interesse da comunidade cientifica, pelo fato da melhoria em suas propriedades física, química e físico-quimica, quando comparados com os compósitos convencionais (Moraes et all 2014).

Entre os materiais a serem utilizados na confecção dos nanocompósitos estão os nanotubos de carbono (NTC), que deste a sua descoberta em 1991, vem atraindo interesse da comunidade cientifica especializada, por apresentar vastas aplicações, devido o seu comportamento eletrônico, a alta resistência à oxidação e temperatura, baixa densidade e excelente condutividade térmica e elétrica (Oliveira et all 2015). Promovendo um aumento ou melhora da estabilidade química, da resistência mecânica e da facilitação para incorporação de grupos funcionais, onde poderão propiciar a produção de diversos materiais, em especial para nosso estudo, arcabouços para sustentação celular (Kalinke et all 2014).

Os NTCs são uma forma alotrópica do carbono caracterizada pelo enrolamento de uma ou várias folhas de grafeno de forma concêntrica e cilíndrica, e com cavidade interna oca, conforme pode ser observado na figura 01.

Figura 01: Estrutura do Nanotubos de carbono. (Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br)

O enrolamento das folhas de NTC dá origem aos dois tipos de nanotubos existentes (Figura 02): os de parede simples (SWCNT), formados por uma única folha de grafeno enrolada sobre si mesma para formar um tubo cilíndrico, e os de paredes múltiplas (MWCNT), formados por um conjunto de nanotubos concêntricos com diâmetros decrescentes arranjados de forma coaxial (Kalinke et all 2014;  Zarbin 2007).

Figura 02 - Representação esquemática da estrutura de nanotubos de carbono (a) nanotubo de parede simples,(b) nanotubo de parede múltipla.  (fonte: http://rede.novaescolaclube.org.br/sites/default/files/importadas/2013/10/07/2000/LfC4j/figura-2.png

 A versatilidade desses materiais permite que sejam explorados em diferentes áreas de pesquisa e aplicação, dentre elas a área da saúde, em especial, médica e/ou odontológica, devido as todas as propriedades já relatadas, assim como a sua característica em poder induzir o aumento de adesão e proliferação de algumas células, tais como, os odontoblastos e os fibroblastos, além de atuar sobre o efeito de nucleação de hidroxiapatita e iniciadores de precipitação de apatita (Santos et all  2015)

A hidroxiapatita (HAP) possui grande destaque diante de outras biocerâmicas, devido principalmente à similaridade com o principal componente presente na fase mineral do osso. (Rigo,  et all 2007; Reis et all 2012; Amaral et all 2013). Verifica-se a predominância dos elementos químicos cálcio e fosforo em sua fórmula molecular (Ca₁₀(PO_{4) 6}(OH)₂ ).  Em sua forma natural é encontrado em rochas ígneas, metamórficas e em solos calcários. Sinteticamente vem sendo produzida desde o início dos anos 70 e tem sido usada clinicamente desde o início dos anos 80, na forma isolada, ou combinada com outros componentes gerando compósitos ou nanocompósitos (Pereira, 2014; Oliveira et all; 2015 ).

Os compósitos de nanotubos podem ser fabricados utilizando diversas técnicas, desde a convencional; reação química entre os reagentes unidos em um misturador com temperatura, pressão, concentração, etc, controlados em um determinado tempo, além da técnica de eletrodeposição. Para a deposição dos nanocompósitos através da eletrodeposição três processos podem ser realizados: físico, químico e físico-químico, onde o primeiro usa o sistema de evaporação para consolida-lo; o segundo é puramente através das reações químicas em fase liquida ou gasosa; enquanto o terceiro processo baseia-se na eletrodeposição. (Lavall et al, 2010; Oliveira et all; 2015).

Para tanto, neste texto enfatizaremos a utilização do processo de eletrodeposição na formação de nanocompósitos de carbonos com hidroxiapatita.

O processo de eletrodeposição pode ser usado como ferramenta para a formação de nanocompósitos, através do revestimento de superfícies altamente irregulares com rapidez e em baixas temperaturas, além de possibilitar um alto controle da cristalinidade do depositado. Entretanto prever a necessidade da utilização de uma fonte de corrente contínua para o direcionamento do fluxo de elétrons por não ser um processo não espontâneo (Oliveira  et all, 2015).  Deste modo faz-se necessário observar alguns fatores tais como pH, temperatura, concentração, área superficial do eletrodo, tipo de substrato e de eletrodo, etc, onde escolhemos dois deste, para apresentar algumas peculiaridades:

a.       Substrato vs material:  o substrato que irá receber o revestimento deve ser posicionado no anodo (eletrodo negativo) e o material a ser corroído ou que servirá para terminar o circuito elétrico sem sofrer corrosão é posicionado no catodo (eletrodo positivo).

b.      Eletrodos: eletrodos de platina, ouro, calomelano, carbono podem ser utilizados neste processo. Ao ser selecionado os eletrodos devem ficar imersos em uma solução que forneça os elementos do material a ser depositado ou servir apenas como fonte de íons para fechar o circuito e promover a transferência de material do catodo para o anodo (Nanba et al;2008).

Durante o processo de eletrodeposição alguns fenômenos podem ser observados para caracterizar o material, dentre eles pode ser citado o processo de oxi-redução, verificado através da voltametria cíclica (Oliveira et all 2015). Após o processo de eletrodeposição o material pode ser caracterizado por várias técnicas, tais como: Microscopia eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), Difratometria de Raios-x (DRX), Ressonância magnética nuclear (RMN), entre outras (Karlinke et all, 2014; Oliveira et all 2015; Reis et all 2012). Como o objetivo deste manuscrito é o de apresentar algumas das técnicas a serem utilizadas nos materiais eletrodepositados, aqui descrevermos apenas, as características do MEV por entendermos ser uma análise rotineira para superfície.

O MEV é especialmente utilizado para análise morfológica e química elementar de sólidos. Pode-se realizar análises morfológicas de superfícies de particulados, polímeros, proteínas, sementes, compostos inorgânicos e orgânicos. Possibilita análises de superfície fraturada - análise de falhas, mapeamento químico de superfícies, microanálise qualitativa e semi-quantitativa de elementos químicos. Avaliação do tamanho de partículas e porcentagem de fase em microestruturas (Dedavid et all 2007).

O principio de funcionamento do MEV ( Figura 03) baseia-se na emissão de feixes de eletrons por um eletrodo negativo (filamento de tungstênio) mediante a aplicação de uma diferença de potencial entre 0,5 e 30 KV. A variação da aceleração dos eletrons é permitida devido a variação da voltagem, provocando desta forma um aquecimento no filamento, os eletrons gerados serão atraídos pelo eletrodo positivo e a correção do percusso dos feixes é realizado pelas lentes condensadoras que tem a função de alinha-los em direção a objetiva, esta por sua vez, ajusta o foco dos feixes de eletrons antes que os mesmo atinja a amostra. Desta forma é gerada uma imagem transcordificada da energia emitida pelos eletrons (Dedavid et all 2007).

Figura 03: Esquema de funcionamento do MEV. (fonte: http://www.degeo.ufop.br.)

A interpretação destas imagens fornece informações bastante detalhada das características microestruturais da amostra. Desde modo o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) se tornou um instrumento imprescindível na caracterização de materiais, em particular dos nanocompósitos. Lembrando, ainda, que ela por si só não fornece todas as informações necessárias para caracterizar e entender os fenômenos que acontecem durante a formação destes materiais.

Portanto observa-se que o entendimento da formação dos nanocompósitos eletrodepositados, necessita de inúmeras técnicas de caracterização que possam auxiliar, na elucidação deste mecanismo.

Referencias

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LASER DE BAIXA INTENSIDADE NO REPARO TECIDUAL

LASER DE BAIXA INTENSIDADE NO REPARO TECIDUAL

      Isabel Clarisse Albuquerque Gonzaga

O processo de reparo tecidual é comum a todas as feridas, não importando o mecanismo responsável pela lesão, acontecendo de maneira sistêmica e dinâmica e com o envolvimento de diversos fatores orgânicos (CAMPOS et al, 2007). Dentre as possíveis técnicas para este reparo atualmente as terapias não invasivas, como o ultrassom terapêutico e a fototerapia, têm sido usadas com bons resultados. Na vanguarda destaca-se a terapia fotodinâmica com LASERs e LEDs de baixa intensidade. A fotobiomodulação com laser de baixa intensidade parece ser capaz de modular a inflamação em diversos tipos de tecido e apresenta vantagens como método não invasivo, não-farmacológico e praticamente sem efeitos colaterais (CORREA et al., 2007; DALL et all., 2009; AMBIRE et al., 2009). Tais técnicas e processos serão discutidos aqui neste texto.

Esse processo de reparo se dá por meio de uma cascata de eventos celulares, moleculares e bioquímicos que interagem para que ocorra a reconstituição residual. A injúria tecidual é o estímulo inicial que desencadeia a cicatrização, pois coloca elementos sanguíneos em contato com colágeno e outras substâncias da matriz celular, ocasionando à degranulação de plaquetas e ativação das cascatas de coagulação e do complemento, em consequência, há liberação de vários mediadores vasoativos e quimiotáxicos, responsáveis pelo processo cicatricial por meio da tração de células inflamatórias para a região da ferida (CAMPOS et al., 2007).

O processo de cicatrização ocorre em três fases: fase inflamatória, fase proliferativa ou de granulação e fase de remodelação ou maturação (BROUGHTON et al., 2006).

A fase inflamatória se inicia imediatamente após a lesão com a liberação de tromboxano A2 e prostaglandinas pelas membranas celulares, as quais possuem efeito vasoconstritor. A cascata de coagulação é estimulada pelo endotélio lesado, atraindo plaquetas e sendo liberados localmente fatores de crescimento tecidual como o fator de crescimento de transformação beta (TGF-β - Transforming growth factor beta), o fator de crescimento derivado das plaquetas (PDGF- Platelet-derived growth factor), o fator de crescimento derivado dos fibroblastos (FGF- Fibroblast growth factor) além do fator de crescimento epidérmico (EGF - Epidermal growth factor). Os neutrófilos também são atraídos para o local da ferida devido à liberação de prostaglandinas e tromboxano e são as primeiras células a chegarem ao local da lesão, atingindo uma concentração máxima 24 horas após o trauma (MUTSAERS et al., 1997).

Na fase proliferativa acontecem a reepitelização, angiogênese, formação de tecido de granulação e deposição de colágeno, tendo início por volta do quarto dia e estendendo-se por aproximadamente duas semanas. A última fase do processo de cicatrização é marcada pela deposição de colágeno que representa a proteína mais abundante do tecido conjuntivo em fase de cicatrização (CAMPOS et al., 2007). Dentre as técnicas alternativas para cicatrização destacam aquelas que utilizam luz como catalisador do processo . Dentre as possíveis fontes de luz, a luz laser tem destaque especial.

O termo laser é o acrônimo de “ Luz Amplificada por Emissão Estimulada de Radiação” (Ligth Amplification by the Stimulated Emission of Radiation) cuja emissão estimulada compreende a absorção de luz incidente por um eléctron que faz saltar um dos elétrons do nível energético fundamental para um nível superior. Tais eléctrons relaxam ao estado fundamental em um breve intervalo de tempo, emitindo fótons de comprimento de onda relativo ao intervalo de energia (AGNE, 2009).

A  utilização do laser como arsenal terapêutico tem sido estudada na área biomédica desde 1960, no trabalho de  Theodore Maiman. Uma das primeiras pesquisas publicadas sobre os efeitos do laser de baixa potência data de 1983, tratando o uso da irradiação de laser HeNe(Hélio-Neônio) em  feridas de ratos ( HENRIQUES, CAZAL e CASTRO, 2010).

 A terapia com laser de baixa intensidade vem sendo empregada na modulação do processo inflamatório, na promoção de analgesia e na reparação de tecidos biológicos. Esses efeitos terapêuticos ocorrem devido às características biofísicas dessas fontes de luz, ou seja, pela sua monocromaticidade, unidirecionalidade e pela coerência na emissão dos fótons (PIVA et al., 2011).

Os efeitos iniciais da interação laser e tecido biológico podem promover a liberação de substâncias pré-formadoras como a histamina, serotonina, bradicinina além de alterar reações enzimáticas normais, seja acelerando-as, seja retardando-as. Ocorre também aumento na producao de ATP, com consequente aumento na eficiência da bomba de sódio-potássio (ROCHA, 2004).

A nível celular, a fotobiomodulação com laser de baixa intensidade pode propiciar a proliferação celular e estimular a síntese de colágeno (BAPTISTA et al., 2011), originar angiogênese (NISHIOKA et al., 2012), estimular macrófagos (MAFRA DE LIMA et al., 2010), aumentar o metabolismo celular mitocondrial (DROCHIOIU, 2010) e ocasionar efeito analgésico por agir diretamente na inibição de prostaglandinas e estimular a liberação de endorfinas (HAGIWARA et al., 2007).

A fotobiomodulação com laser de baixa intensidade parece ser capaz de modular a inflamação em diversos tipos de tecidos e apresenta vantagens como método não-invasivo, não-farmacológico e praticamente sem efeitos colaterais ( CORREA et al., 2007; DALL et all., 2009; AMBIRE et al., 2009).

      Entretanto, embora tenham sido conduzidos e publicados diversos experimentos clínicos favoráveis ao uso da fotobiomodulação com o  laser, o mecanismo por meio do qual esse recurso aceleraria o processo de cicatrização, ainda não está totalmente esclarecido. Para comprovar os efeitos do laser de baixa intensidade no processo de cicatrização, faz-se necessário padronização das variáveis físicas, como técnicas de aplica­ção, densidades de energia e potências de saída, pois a comparação entre os resultados das publicações científicas é dificultada pelo uso de metodologias diversas (BUSNARDO e BIONDO-SIMÕES, 2010).   

 REFERÊNCIAS

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EFICÁCIA DA LASERTERAPIA NO TRATAMENTO DA ARTRITE REUMATOIDE: REVISÃO DE LITERATURA

Maria Nauside Pessoa da Silva

A Artrite Reumatóide (AR) é uma doença sistêmica que se caracteriza por uma sinovite inflamatória, apresenta como sintomatologia rigidez matinal, presença edema, nódulos reumatóides subcutâneos sobre proeminências ósseas ou superfícies extensoras. AR é uma doença sistêmica, crônica e incapacitante. Quanto ao tratamento pode ser medicamentoso e não – medicamentoso. Entre os não medicamentoso destacou-se nesse estudo a laserterapia de baixa intensidade que atua como atenuante do processo inflamatório promovendo assim alívio da dor aos portadores de AR. A laserterapia está em pleno desenvolvimento e pode ser utilizado como coadjuvante no tratamento da AR.

AR é uma doença sistêmica crônica do tecido conjuntivo, cuja característica principal é uma sinovite inflamatória persistente envolvendo todas as articulações sinoviais, com possíveis deformações. Pode também acometer estruturas periarticulares e tendinosas, tecidos e órgãos, como vasos sangüíneos, coração, pulmões e músculos (BRUSCHI, 2009). AR se manifesta também, por aumento da temperatura local, edema e dor. É uma doença que em geral persiste por muitos anos, caracteristicamente afeta várias articulações pelo corpo e pode causar danos nas cartilagens, ossos, tendões e ligamentos das articulações, assim como  pode estar associada a manifestações intra-articulares, com  presença de nódulos reumatóides, alterações oculares e pulmonares, vasculite e pericardite (SILVA; NOVARETTI; BALDAN, 2009).

Com relação ao sexo, as mulheres são as mais afetadas que os homens, a prevalência aumenta com a idade, a maioria dos pacientes inicia a doença entre 35 e 50 anos, como se trata de uma doença que pode gerar incapacidade, aproximadamente a metade dos portadores de AR param de trabalhar dentro de dez anos após diagnóstico da doença (SKARE, 1999).

As causas da AR ainda continuam desconhecidas, no entanto, alguns estudos têm mostrado que fatores genéticos e ambientais podem influenciar no desenvolvimento da doença. Dentre esses fatores incluem, resposta imunológica e inflamatória, auto-imunidade mediada por anticorpos e por células T, descontrole na produção de citocinas pró-inflamatórias e alteração da sinóvia em tecido celular invasivo, como o pannus (CICONELLI, 2010).

O diagnóstico da AR é clínico, O American College of Rheumatology publicou entre 1987-88, os critérios revisados para diagnóstico da AR, a saber, rigidez matinal com duração mínima de 60 minutos, artrite de tres ou mais áreas articulares em mínimo de tres articulações diferentes, acometidas ao mesmo tempo, com presença edema avaliado pelo Médico, artrite de articulações das mãos, nódulos reumatóides subcutâneos sobre proeminências ósseas. Demonstração do fator reumatóide por qualquer método que seja positivo em menos que 5% dos controles normais, alterações radiográficas de mãos e punhos, que incleum: osteopenia periarticular e erosões ósseas (MOREIRA; CARVALHO, 2001).

Quanto ao tratamento do paciente portador de AR pode ser medicamentoso ou não – medicamentoso, como a Fisioterapia, Psicoterapia e Laserterapia. As drogas terapêuticas para uso na AR, inicam-se com antiinflamtórios não-hormonais (AINH), corticóide e drogas modificadoras da doença.  Dentre os tratamentos não-medicamentosos, destaca-se nesse estudo a Laserterapia de baixa intensidade. O termo laser é um acrônimo para Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, que significa ampliação da luz por emissão incitada da radiação. O laser utilizado para tratamento de patologias humanas, emite luz terapêutica corresponde a uma pequena porção do espectro que compreende os comprimentos de onda do visível ao infravermelho próximo (330 a 1100 nm), potência menor que 500 mW e dosagens menores que 35 J/cm (ANDRADE; LIMA; ALBUQUERQUE, 2010).

Apesar do laser terapeutico não apresentar efeito diretamente curativo, atua como um importante coadjuvante para dimuição da dor, proporcionando ao organismo uma melhor resposta a inflamaçao, com reducão do edema e minimizacão da sintomatologia dolorosa (LINS ET AL, 2010).

No tratamento da AR o laser de baixa intensidade pode ser utilizado com o objetivo de promover um controle do processo inflamatório e alívio da dor.  Há a pressuposição de que a irradiação pode diminuir a dor pelo fato de controlar a atividade inflamatória (SILVA ET AL 2009).

Destaca-se a necessidade de que para a utilização do laser terapêutico, alguns parâmetros deverão ser observados, como comprimento de onda, energia emitida ao tecido, área do feixe, tempo de aplicação, potência de pico, densidade de energia, e densidade de potência. Essa especificidade de ação tem a função de orientar o profissional que aplica a laserterapia com um determinado fim a reproduzir e interpretar clinicamente os achados encontra­dos durante a periodicidade de tratamento. Aspecto relevante sobre a aplicação do laser é em relação à dose, que é a quantidade de radiação oferecida ao tecido a ser irradiado de forma que se ajuste o tempo de irradiação e a área a ser irradiada (FUKUDA; MALFATTI, 2008).

Conclui-se, que o laser de baixa intensidade pode contribuir como um importante tratamento não – medicamentosos utilizado no alívio da dor de pacientes com AR e  colabora para a diminuição do processo inflamatório  promovendo a redução da sintomatologia dolorosa do paciente após a aplicação.

REFERÊNCIAS

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CICONELLI, R. M. Guias de medicina ambulatorial e hospitalar da UNIFESP-EPM: reumatologia. São Paulo: Manole, 2010

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