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Autores
Resumo(s)
Fraturas de compressão vertebral (VFs) constituem um problema grave de saúde, que afeta dramaticamente a qualidade de vida. Vertebroplastias e kyphoplastias são duas técnicas eficientes e frequentemente usadas no tratamento destas fraturas. Atualmente, e devido às limitações inerentes aos autoenxertos e aloenxertos, existe uma crescente procura de substitutos ósseos sintéticos. Estes materiais constituem uma forma eficaz de acelerar e melhorar a qualidade da regeneração óssea. Os cimentos de fosfato de cálcio (CPC) são substituintes frequentemente utilizados na reparação óssea, devido à excelente bioatividade e biocompabilidade que apresentam. No entanto, estes materiais possuem propriedades mecânicas que limitam o seu potencial clínico apenas a locais não sujeitos a grandes tensões. A adição de fibras constitui uma solução eficiente para melhorar a performance mecânica destes materiais e, desta forma, expandir o seu potencial de aplicação. O objetivo deste estudo é o desenvolvimento de um cimento de fosfato de cálcio, reforçado com fibras de álcool polivinílico (PVA), com propriedades de manuseamento adequadas e com uma maior performance mecânica. Neste sentido, foram realizados ensaios de injetabilidade, tempo de presa inicial e final, coesão da formulação. Para além disso, realizaram-se ensaios mecânicos com o intuito de discernir a performance mecânica. A adição de carboximetilcelulose (CMC) foi também testada para melhorar a injetabilidade e a coesão da formulação. Foi alcançada a otimização de uma formulação de um cimento de fosfato de cálcio reforçado com fibras de PVA. A adição de carboximetilcelulose permitiu o desenvolvimento de uma formulação de cimento de fosfato de cálcio injetável, reforçada com 3 wt% de fibras de álcool polivinílico, com uma coesão substancialmente melhorada e um tempo de prensa aceitável. Adicionalmente, a adição de fibras melhorou consideravelmente o trabalho de fratura e resistência à flexão da formulação.
O trabalho realizado neste estudo constitui um passo adiante no desenvolvimento de cimentos de fosfato de cálcio reforçados com fibras, com propriedades indicadas para a aplicação em técnicas minimamente invasivas.
Vertebral compression fractures (VFs) are regarded as a major health problem, which severely affects the quality of life. Vertebroplasty and kyphoplasty are two efficient techniques frequently used to treat VCFs. Nowadays, there is an increasing demand for the development of synthetic bone substitutes, justified by the limitations of autografts and allografts. Calcium phosphate cements (CPC) are well-established bone substitutes applied in bone repair, due to their excellent bioactivity and biocompability. However, the inherent brittleness of CPC seriously limits their application in bone substitution to non-load bearing regions. The addition of fibers is an efficient way to improve the mechanical properties of these materials and in this way expand their application potential. The goal of this study was to develop an injectable CPC formulation, reinforced with polyvinyl alcohol (PVA) fibers, with suitable handling properties and improved mechanical performance. For this purpose, injectability, setting time, cohesion and mechanical assays were performed to optimize the properties of this FRCPC. Furthermore, the addition of carboxymethylcellulose (CMC) was also tested to improve the injectability and cohesion of the FRCPC. An optimized formulation of a fiber reinforced CPC was successfully developed. The addition of CMC allowed for the development of an injectable CPC formulation reinforced with 3 wt% PVA fibers with improved flexural strength and work-of-fracture, enhanced cohesion and acceptable setting time. The present work constitutes a step forward towards the development of fiber-reinforced calcium phosphate cements with adequate properties for vertebroplasty and kyphoplasty procedures.
Vertebral compression fractures (VFs) are regarded as a major health problem, which severely affects the quality of life. Vertebroplasty and kyphoplasty are two efficient techniques frequently used to treat VCFs. Nowadays, there is an increasing demand for the development of synthetic bone substitutes, justified by the limitations of autografts and allografts. Calcium phosphate cements (CPC) are well-established bone substitutes applied in bone repair, due to their excellent bioactivity and biocompability. However, the inherent brittleness of CPC seriously limits their application in bone substitution to non-load bearing regions. The addition of fibers is an efficient way to improve the mechanical properties of these materials and in this way expand their application potential. The goal of this study was to develop an injectable CPC formulation, reinforced with polyvinyl alcohol (PVA) fibers, with suitable handling properties and improved mechanical performance. For this purpose, injectability, setting time, cohesion and mechanical assays were performed to optimize the properties of this FRCPC. Furthermore, the addition of carboxymethylcellulose (CMC) was also tested to improve the injectability and cohesion of the FRCPC. An optimized formulation of a fiber reinforced CPC was successfully developed. The addition of CMC allowed for the development of an injectable CPC formulation reinforced with 3 wt% PVA fibers with improved flexural strength and work-of-fracture, enhanced cohesion and acceptable setting time. The present work constitutes a step forward towards the development of fiber-reinforced calcium phosphate cements with adequate properties for vertebroplasty and kyphoplasty procedures.
Descrição
Palavras-chave
Cimento de fosfato de cálcio Fibras de álcool polivinílico Injectabilidade Tempo de prensa Coesão Propriedades mecânicas Carboximetilcelulose Calcium phosphate cement Polyvinyl alcohol fibers Injectability Setting time Cohesion Mechanical properties Carboxymethylcellulose