Nome do Projeto
Produção, controle de qualidade e desenvolvimento de biomateriais sintéticos e semi-sintéticos para uso farmacêutico, cosmético, odontológico e medicinal
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
06/09/2021 - 30/08/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências da Saúde
Resumo
O impacto das atividades de pesquisa contribui de forma direta e indireta para o desenvolvimento de novos produtos/serviços em saúde, o fomento à atividade empresarial e a capacitação da comunidade acadêmica e da sociedade quanto ao empreendedorismo e inovação. Insumos sintéticos, medicamentos alopáticos e ingredientes bioativos naturais vem sendo cada vez mais utilizados no desenvolvimento de produtos odontológicos, farmacêuticos, cosméticos e medicinais. Dentre eles, destacam-se compósitos restauradores, sistemas adesivos dentinários, materiais para clareamento dental, cimentos, materiais de moldagem e impressão 3D. O uso cada vez maior desses insumos fez surgir a demanda por pessoal especializado em realizar consultorias e emitir laudos especializados quanto ao desempenho físico-químico-mecânico e biológico dos materiais, incluindo ensaios microbiológicos e de biocompatibilidade; novas formulações e síntese de novos materiais cosméticos, restauradores e de moldagem e impressão; controle de qualidade em materiais cosméticos, poliméricos e ionoméricos; aplicação de insumos sintéticos, medicamentos alopáticos ou extratos de origem vegetais em produtos médicos ou odontológicos, e cosméticos; preservação de blendas monoméricas de interesse industrial; testes de envelhecimento para avaliação de tempo de prateleira e longevidade dos biomateriais. A necessidade das parcerias com universidades públicas e empreendedoras, além de permitir o incentivo do governo com a aquisição de subsídios fiscais (Lei do Bem, Lei da Informática e Rota 2031), permite às empresas terem acesso à tecnologia de ponta nos diferentes centros de pesquisas localizados nas instituições de ensino superior (ICTs), viabilizando a geração de tecnologia nacional por essas organizações. Neste sentido, existe significativa demanda por parte de instituições publicas e privadas (pesquisadores e empresas) por ações nos segmentos cobertos por esse projeto, principalmente no quesito análise de desenvolvimento de novos produtos para a saúde, incluindo materiais odontológicos e cosméticos. Consequentemente, a formação de alunos graduandos e pós-graduandos como profissionais capacitados e empreendedores, aptos a desenvolverem as ações propostas no presente projeto, vem ao encontro das necessidades do mercado atual. Deste modo, o presente projeto tem o objetivo de formular, avaliar e desenvolver novos materiais odontológicos para a empresa parceira, bem como compará-los com as marcas comerciais dos concorrentes e competidores disponíveis no mercado. Esta avaliação é realizada através de ensaios físico-químico-mecânicos e biológicos. A ação será realizada mediante Projeto Específico no Cobalto, vinculado ao Presente Projeto/Programa, referente a cada interação que se pretende realizar, bem como cada interação será suportada por seu respectivo Acordo de Cooperação, formalizado via processo SEI encaminhado ao CCONC.

Objetivo Geral

Este projeto tem o objetivo de formular, avaliar, desenvolver novos materiais dentários e comparar marcas comerciais de composições odontológicas.

Justificativa

As empresas possuem marcas sólidas e respeitadas, sendo uma referência de inovação e qualidade no setor da saúde. Possuem referência como padrão de qualidade e inovação no ramo de produtos da área da odontologia, atuando por meio de uma postura inovadora, oferecendo produtos e serviços de alta qualidade e em conformidade com as novas tendências e necessidades do mercado. São empresas que atendem as normas nacionais e internacionais exigidas para o setor e pertinentes para um sistema de qualidade eficaz. Por fim, possuem sistema de gestão que implementa melhorias contínuas para atender a todos os requisitos regulamentares, de gestão e de clientes, buscando assim a satisfação de seus clientes a partir de parcerias público-privadas. A necessidade das parcerias com universidades públicas e empreendedoras, além de permitir o incentivo do governo com a aquisição de subsídios fiscais (Lei do Bem, Lei da Informática e Rota 2031), permite às empresas terem acesso à tecnologia de ponta nos diferentes centros de pesquisas localizados nas instituições de ensino superior (ICTs), viabilizando a geração de tecnologia nacional por essas organizações. Neste sentido, existe significativa demanda por parte de instituições publicas e privadas (pesquisadores e empresas) por ações nos segmentos cobertos por esse projeto, principalmente no quesito análise de desenvolvimento de novos produtos para a saúde, incluindo materiais odontológicos e cosméticos. Consequentemente, a formação de alunos graduandos e pós-graduandos como profissionais capacitados e empreendedores, aptos a desenvolverem as ações propostas no presente projeto, vem ao encontro das necessidades do mercado atual.

Metodologia

Ensaios físico/mecânicos

Processo de Envelhecimento Acelerado Dentro de Câmara Climática
Os materiais serão submetidos a um protocolo de armazenamento acelerado baseado com o protocolo utilizado no estudo de Guimarães et al., 2020 e de acordo com o modelo de Arrhenius.
Os materiais serão caracterizados assim que forem comprados no mercado online e recebidos, considerando-os como estando em condição de "recebidos". Os materiais serão caracterizados como estando na “meia-vida” e “final” das condições de vida de prateleira após simulação de vida de prateleira. O modelo de envelhecimento será feito em uma estufa com temperatura controlada a 40ºC por um período de 2 meses. O envelhecimento acelerado será dentro de câmara climática (MA 835/UR, Marconi, Piracicaba, Brasil) com temperatura controlada e umidade relativa de 75%. De acordo com o modelo de Arrhenius, estas condições, quando mantidas por 6 meses, equivalem a um período de armazenagem de 18 meses a temperatura ambiente. Segundo este modelo, as propriedades químico-mecânicas do material, serão monitoradas em 3 tempos diferentes: 0, 1, 2 meses, os quais serão equivalentes aos períodos previamente determinados para a avaliação em tempo real. Os produtos não serão armazenados em dessecador com a finalidade de avaliar a influência da umidade nas propriedades químico-mecânicas do material.

Procedimentos de reparo e teste de resistência ao cisalhamento
Este ensaio será conduzido de acordo com o estudo de Isolan et al., 2018. Os espécimes envelhecidos serão divididos em grupos de acordo com os materiais a serem avaliados (n = 12). A máquina de ensaio universal com célula de carga de 100 N (DL500, EMIC, São José dos Pinhais, PR, Brasil) será usada para medir o SBS a uma velocidade da cruzeta de 0,5 mm/min. A resistência da união de reparo será calculada considerando a força de descolamento medida e o tamanho da área de colagem (1,77 mm2). As falhas serão observadas com uma ampliação de até 40 usando um estereomicroscópio para determinar os modos de falha: adesiva, mista ou coesiva. Espécimes representativos de cada modo de falha serão selecionados e observados por microscopia eletrônica de varredura (JSM - 6610LV, Jeol, Tóquio, Japão).

Resistência à microtensão (µTBS) e análise do modo de falha
Este estudo será conduzido de acordo com os estudos de Cuevas-Suárez et al., 2020 e Isolan et al., 2020. Incisivos bovinos extraídos (n = 15) serão coletados, limpos de tecido mole, e armazenado em solução de cloramina-T 0,5% por sete dias. Então, eles irão ser removidos da solução desinfetante, abundantemente lavados e armazenados em água destilada a 4°C até o uso [10]. Para a preparação do corpo de prova, a raiz será seccionada e suas coroas serão embutidas em resina acrílica, permitindo que a superfície do esmalte bucal fosse expor. Em seguida, o esmalte será lixado com polidor ortodôntico até a exposição do uma superfície plana de dentina média. A superfície de dentina exposta será então úmida com Lixa de carboneto de silício P600 por 30 segundos para padronizar a camada de esfregaço de dentina. Os espécimes serão divididos aleatoriamente de acordo com os grupos de materiais testados. Posteriormente, os espécimes serão divididos em subgrupos (n = 5) de acordo com a condição do material: como recebido, meia-vida e fim da vida útil. Após imersão em água destilada a 37°C por 24 horas, as amostras serão seccionadas em baixa velocidade serra de diamante (Isomet Saw 1000 Precision, Buehler Ltd., Lake Bluff, IL, EUA) para obter material-dentina em palitos com uma área transversal de aproximadamente 0,9 mm2. Após o armazenamento em água destilada a 37°C por 24 horas, os palitos serão fixados individualmente a um dispositivo de teste de tração com cola de cianoacrilato e o µTBS será testado em um máquina de ensaio mecânico universal (DL500, EMIC, São José dos Pinhais, PR, Brasil), em uma velocidade da cruzeta de 1 mm/min com célula de carga 100 N. As porções fraturadas do as amostras serão observadas sob um microscópio de luz com ampliação de 40x para classificar as falhas como adesiva, coesiva ou mista. Para cada dente, os resultados obtidos nas cinco palhetas testadas serão calculados, 130 e a média obtida será então utilizada para fins estatísticos. As amostras com falhas no pré-teste serão incluídas no valor médio do dente; para este propósito, a média valor entre zero e o menor valor de resistência de união obtido em cada dente será usado.

Resistência à flexão e módulo de elasticidade
Espécimes em formato de barras serão identificados quanto à origem e localização, armazenadas por 1 semana e analisadas em lupa estereoscópica para detecção de trincas ou defeitos, e submetidas ao teste de flexão de 3 pontos em máquina de ensaio mecânico (DL500, EMIC, São José dos Pinhais, PR, Brasil) com velocidade de 0,5mm/min, conforme especificações da ISO 178:2019. As cargas máximas foram obtidas e a resistência à flexão (σ) foi calculada em megaPascals (MPa).

Ensaio Biológico

Ensaio de biocompatibilidade
Os materiais testados (n = 4) serão avaliados de acordo com a ISO 10993-5:2009 (International Standards Organization) e os estudos de Cocco et al., 2018 e Arruda et al., 2020. Cada eludato dos materiais será diluído em meio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM), em concentrações de 0,001 a 10 Mm.

Cultivo celular
Para os ensaios de citotoxidade dos materiais avaliados, será utilizada a linhagem celular de fibroblastos de ratos L929. Os fibroblastos de ratos de uma linhagem imortalizada L929 provenientes do Laboratório de Cultivo Celular da Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Pelotas (NCT-BIO/FOUFPel), serão utilizados para os experimentos. O protocolo de pesquisa será submetido ao Comitê de Ética em Pesquisa da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Pelotas (FO/UFPel). O tubo de criogenia graduado de 4,5 ml (Techno Plastic Products, Trasadingen, Suiça) contendo a linhagem celular L929 será levado à temperatura de 37ºC através da parcial imersão em banho-Maria (Biopar, Mod BM 03, Brasil) por 5 minutos e a seguir, dentro de capela de fluxo laminar vertical, o conteúdo será adicionado a uma garrafa de cultivo celular de área de superfície 25 cm2 (Techno Plastic Products), a qual tinha 5 ml de DMEM completo à temperatura de 37ºC. A garrafa de cultivo será colocada em estufa de 5% CO2 à 37ºC e permaneceu por um período de 3 horas para promover a adesão celular no fundo da mesma. Após este período, o meio de cultura contendo DMSO (protetor criogênico) será removido da garrafa com pipeta Pauster estéril acoplada à bomba a vácuo (AspiraMax Indústria de Aparelhos Médicos Ltda. Brasil). A pipeta será apoiada no fundo da garrafa na parede oposta a área de cultivo para a sucção do meio. Por fim, novo meio de cultura (DMEM, completo) será adicionado à linhagem celular e esta permaneceu em atmosfera úmida, à 37ºC, até que se obteve a confluência de aproximadamente 70% da superfície cultivável da garrafa.

Ensaio microbiológico
O efeito antimicrobiano dos materiais será verificado pelo teste de contato direto modificado (TCDM) de acordo com o estudo de Rossato et al., 2017, contra cepas de Streptococcus mutans, Enterococcus faecalis e Candida albicans. As cepas armazenadas no laboratório de microbiologia da Faculdade de Odontologia da Universidade Federal de Pelotas serão doações do Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde (INCQS) da Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ).

Indicadores, Metas e Resultados

Indicadores de resultados ao final do projeto
- Realizar todas as etapas das metodologias propostas;
- Desenvolver e otimizar as metodologias da pesquisa de biomateriais;
- Apresentação de trabalhos em congressos científico nacional (SBPqO/GBMD) e/ou internacional (IADR);
- Publicar artigos em periódico internacional;
- Depositar patente da tecnologia.

Repercussão e/ou impactos dos resultados
- Obter informações e dados técnicos para o desenvolvimento de novos processos e produtos que contenham valor agregado, especialmente quanto ao desenvolvimento de biomateriais com melhores propriedades físico/mecânicas e biológicas.

Riscos e dificuldades
- Manutenção de equipamentos;

Inovação pretendida para o setor empresarial e potencial de impacto dos resultados
Este projeto apresenta características multidisciplinares entre áreas de Dentística, Materiais Dentários, Ciência e Engenharia de Materiais, e Microbiologia Oral. Trata-se de um projeto de desenvolvimento tecnológico no setor odontológico, em que serão testados materiais odontológicos com potencial antimicrobiano. A presente proposta visa atender as necessidades mercadológicas, por meio de desenvolvimento de produtos com tecnologia nacional, atendendo os interesses governamentais de autossuficiência, proteção intelectual e produção de materiais para a área da saúde com elevado valor agregado. Aliado a isso, os critérios de produtividade tecnológica, formação de recursos humanos e transferência de tecnologia para empresas que atualmente já nos relacionamos, são metas propostas para recomendação da concessão de bolsa em produtividade e extensão inovadora.

Fontes Financiadoras

Sigla / NomeValorAdministrador
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível SuperiorR$ 3.000,00Coordenador

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