SPFI 2026

Um vidro bioativo é um material vítreo capaz de interagir quimicamente com fluidos biológicos, desencadeando respostas que promovem a regeneração de tecidos. Sua bioatividade decorre principalmente da liberação iônica no meio em que está inserido. Os vidros bioativos de borato apresentam degradação e liberação de íons mais rápidas do que os vidros convencionais, tornando-se materiais promissores para a regeneração tecidual, especialmente para a cicatrização de feridas. Entretanto, controlar a dissolução dos vidros bioativos sem comprometer seu desempenho biológico ainda representa um desafio. A incorporação de nióbio tem se destacado como uma estratégia promissora para modificar a estrutura vítrea e aprimorar suas propriedades. Neste trabalho, investigou-se o efeito da adição de Nb₂O₅ sobre a estrutura de vidros boratos bioativos obtidos por melt-quenching e sua relação com a degradação, a bioatividade, a citocompatibilidade e a hemostasia. Foram produzidos vidros com composição nominal 60B₂O₃–(19 − x/2)CaO–(19 − x/2)Na₂O–2P₂O₅–xNb₂O₅, com x variando de 0 a 10% em massa. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X, FTIR-ATR, espectroscopia Raman, densidade, fator de empacotamento atômico, calorimetria exploratória diferencial e nanoindentação. Também foram avaliadas a interação com a água, a liberação de íons, a bioatividade, a citocompatibilidade e o potencial hemostático (Gibbin et al., 2025). Os difratogramas confirmaram a natureza completamente amorfa de todas as composições, indicando que a incorporação de Nb₂O₅ não induziu cristalização. A adição de nióbio modificou progressivamente a rede vítrea de borato, revelando um papel estrutural duplo dependente da concentração. Até 5% de Nb₂O₅, o nióbio atuou predominantemente como formador de rede, aumentando a densidade, o fator de empacotamento atômico e a temperatura de transição vítrea. A formação de unidades estruturais NbO₆ e as alterações observadas nas unidades boratadas demonstraram que o nióbio passou a integrar a estrutura vítrea como formador de rede. Acima de 5% em massa de Nb₂O₅, o nióbio passou a atuar progressivamente como modificador de rede, promovendo a conversão de unidades BO₄ em BO₃ e a despolimerização parcial da estrutura vítrea, o que resultou em alterações na dureza e no módulo elástico. A incorporação de nióbio modificou a adsorção de água e a liberação de íons, retardando a formação de hidroxiapatita carbonatada durante a imersão em fluido corpóreo simulado. Apesar da menor taxa de degradação, todas as composições apresentaram excelente citocompatibilidade com células-tronco mesenquimais derivadas de tecido adiposo humano, evidenciando a importância do controle da liberação iônica para a resposta celular. Os ensaios de coagulação sanguínea mostraram que o desempenho hemostático está diretamente relacionado à disponibilidade de íons. Vidros com maior liberação de cálcio promoveram uma formação mais rápida de coágulos, enquanto concentrações crescentes de nióbio retardaram progressivamente a coagulação, provavelmente devido à formação de complexos de niobato que reduzem a disponibilidade de Ca²⁺. Em conjunto, os resultados estabelecem uma relação direta entre estrutura, propriedades e função em vidros boratos bioativos contendo nióbio. A transição do nióbio de formador para modificador de rede controla a conectividade da estrutura vítrea e, consequentemente, a cinética de degradação, a liberação de íons e o desempenho biológico. Esses resultados demonstram o potencial da incorporação de nióbio como estratégia para o desenvolvimento de vidros bioativos multifuncionais com propriedades ajustáveis para diferentes aplicações biomédicas.

• Gibbin, M. S., Zanuto, V. S., Munguia-Lopez, J. G., Muniz, R. F., Hudon, P., Encalada, A. I., Chromik, R. R., Sato, F. e Nazhat, S. N. (2025). Dual structural role of niobium in bioactive borate glasses modulates bioactivity, cytocompatibility, and hemostatic potential. ACS Applied Materials & Interfaces, 17(44), 60213–60226. DOI: 10.1021/acsami.5c13713.