Modificação superficial de ossos para aplicações em ortopedia

Abstract

Este trabalho teve como propósito proceder à preparação de sistemas de libertação de antibióticos com recurso a matriz óssea de origem bovina, por forma a conferir aos enxertos ósseos, utilizados rotineiramente em cirurgias ortopédicas reconstrutivas, a capacidade de prevenir e combater infecções bacterianas. A Ceftriaxona, uma cefalosporina de terceira geração, foi o antibiótico utilizado neste trabalho. Inicialmente, procedeu-se à imobilização química do antibiótico à superfície do osso. Esta imobilização foi feita através da reacção dos grupos carboxílicos presentes à superfície do osso (provenientes do colagénio) com o grupo amina disponível na estrutura do antibiótico. Os resultados obtidos nesta fase não foram conclusivos, uma vez que não foi possível inferir se existia, ou não, essa ligação entre o antibiótico e o osso, quer através da análise dos espectros FTIR-ATR, quer pelos mapas de enxofre obtidos pela técnica de caracterização EPMA. Numa outra situação foi ainda feita a imobilização prévia de cadeias de pectina à superfície do osso e posterior ligação da Ceftriaxona a essas mesmas cadeias, mas também neste caso não foi possível concluir nada acerca da imobilização do antibiótico. Seguindo uma outra estratégia, a Ceftriaxona foi impregnada em placas de matriz óssea e essa matriz revestida posteriormente com um filme formado por camadas alternadas de pectina e quitosano. Os perfis de libertação in vitro da Ceftriaxona a partir destas placas revestidas revelaram que o revestimento da superfície do osso não tem um efeito muito significativo no perfil de libertação do antibiótico. Verificou-se igualmente que apenas cerca de 15% do fármaco impregnado foi libertado durante o ensaio de libertação in vitro, o que sugere que o antibiótico interage fortemente com a matriz óssea, podendo estar fisicamente adsorvido à superfície desta. Numa segunda fase deste trabalho optou-se por utilizar a matriz óssea na forma de partículas e misturá-la com uma fase polimérica, de forma a obter matrizes V porosas. Neste caso, e ao contrário das estratégias anteriores, o antibiótico foi imobilizado na fase polimérica, recorrendo a diferentes métodos A fase polimérica, na forma de gel, foi preparada através da complexação polielectrolítica da pectina e quitosano numa solução aquosa. Aos géis de pectina e quitosano assim formados adicionou-se e misturou-se as partículas de osso. Procedendo-se à liofilização dessa mistura, obtiveram as matrizes porosas (esponjas). O antibiótico foi imobilizado nas matrizes, durante a sua preparação, de três formas diferentes. i) Por simples dispersão física; ii) Imobilizado covalentemente, por ligação com a pectina; iii) Encapsulado em micropartículas de poli(ácido láctico), que por sua vez foram incorporadas na matriz-compósito. A utilização destas esponjas enquanto sistemas de libertação controlada de antibióticos foi testada através de um estudo de libertação in vitro da Ceftriaxona. Os ensaios de libertação in vitro mostraram que o antibiótico incorporado nos sistemas i) e ii) é libertado praticamente todo durante o primeiro dia. Este perfil de libertação seria expectável para o primeiro sistema, onde o fármaco foi incorporado por uma simples dispersão física. Pelo contrário, para o sistema onde o antibiótico foi encapsulado nas partículas de PLA, esperava-se uma libertação gradual do antibiótico ao longo de várias semanas (ou até meses), controlada pela difusão deste através da matriz de PLA e pela biodegradação desta mesma matriz. O sistema onde a Ceftriaxona foi imobilizada por uma ligação química às cadeias de pectina apresentou o perfil de libertação do antibiótico mais sustentado ao longo do tempo. Apesar de não se ter obtido nenhum sistema de libertação com a capacidade de libertar a Ceftriaxona de uma forma controlada pelo período de tempo desejado (entre quatro a seis semanas), em cada um dos sistemas de libertação desenvolvidos e apresentados neste trabalho foi possível obter algumas conclusões, que poderão ser utilizadas como bases para a continuação do trabalho no futuro.