As. Univ. Drd. Ing. Ionela Andreea NEACȘU [613894]

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE INGINERIE MEDICALĂ
Specializarea Biomateriale și Dispozitive Medicale

PROIECT DE DIPLOMĂ

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria
țesutului oso s

Student: [anonimizat] :
Prof. Dr. Ing. Ecaterina ANDRONESCU
As. Univ. Drd. Ing. Ionela Andreea NEACȘU

București
<Iulie 2018 >

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

1

Cuprins
PARTEA I ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 3
I.1 Stadiul actual al dezvoltării în domeniul temei ………………………….. ………………………….. … 3
I.1.1 Țesutul osos ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 4
I.1.1.1 Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………….. 4
I.1.1.2 Osteogeneza ………………………….. ………………………….. ………………………… 6
I.1.1.3 Compoziția chimică a osul ui ………………………….. ………………………….. ….. 7
I.1.1.4 Criterii de clasificare ………………………….. ………………………….. …………….. 8
I.1.2 Cancer ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 9
I.1.2.1 Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………….. 9
I.1.2.2 Cancerul osos ………………………….. ………………………….. …………………….. 12
I.1.3 Biomateriale utilizate în regenerarea țesutului osos ………………………….. ……………… 15
I.1.3.1 Hidroxiapatita ………………………….. ………………………….. …………………….. 16
I.1.3.2 Fosfat tricalcic ………………………….. ………………………….. ……………………. 18
I.1.3.3 Fosfat dicalcic ………………………….. ………………………….. ……………………. 19
I.1.4 Curcumina ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 19
I.2 Obiectivele lucrării ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 21
I.3 Descrierea problematicii abordate în proiect și metodelor folosite pentru soluționarea
acesteia ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 22
I.3.1 Obținerea nanoparticulelor de Hidroxiapatită ………………………….. ………………………. 22
I.3.2 Obținerea compozitelor Hidroxiapatită@Curcumină ………………………….. ……………. 22
PARTEA II ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 26
II.1 Prezentarea detaliată a metodelor specifice de rezolvare a problematicii abordate ……… 26
II.1.1 Difracția de raze X (XRD) ………………………….. ………………………….. …………………… 27
II.1.2 Microscopie el ectronică de baleiaj (SEM) ………………………….. …………………………. 27
II.1.3 FT -IR ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 28
II.1.4 EDS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 29
II.1.5 Teste de biocompatibilitate ………………………….. ………………………….. ………………….. 29
II.1.5.1 Efect antitumoral ………………………….. ………………………….. ………………. 29
II.2 Rezultatele obținute și interpretarea lor ………………………….. ………………………….. ……….. 30
II.2.1 Difracția de raze X (XRD) ………………………….. ………………………….. …………………… 30
II.2.2 EDS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 31

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

2
II.2.3 Microscopie electronică de baleiaj (SEM) ………………………….. …………………………. 32
II.2.4 FT -IR ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………… 34
II.2.5 Teste de biocompatibilitate ………………………….. ………………………….. ………………….. 36
II.3 Considerații asupra mediului și calcule economice ………………………….. ……………………. 38
III. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 39
IV. Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 40

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

3

PARTEA I
I.1 Stadiul actual al dezvoltării în
domeniul temei

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

4

I.1.1 Țesutul osos
I.1.1.1 Generalități
Țesutul reprezintă o grupare de celule care îndeplinesc în organism aceeași formă,
structură și funcție. Țesutul osos (fig. 1.1) face parte din cat egoria țesuturilor conjunctive,
fiind format din celule osoase (osteoblaste – celulele tinere care formează țesutul osos,
osteoclaste – celulele care distrug țesutul osos, osteocite – celulele mature), substanța
fundamentală (oseină) și fibre conjunctive. Țesutul osos este de două tipuri (fig.1.2):
compact (haversian), care se regăsește în diafizele oaselor lungi, și spongios (trabecular),
care se regăsește în epifizele oaselor lungi și în in teriorul celor scurte și late [1].

Fig. 1.1 Țesutul osos – secțiune prin os [2] Fig. 1. 2 Țesutul osos – secțiune fină [2]

Țesutul compact (fig. 1.3) alcătuiește stratul exterior al tuturor oaselor și cea mai
mare parte a structurii oaselor lungi. Este format din osteoane (sisteme haversiene – unități
morfofuncționale ale osului compact, detaliate în fig. 1.4), care prezintă c analul havers,
lamele concentrice și osteocite în osteoplaste [1].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

5
Fig 1.3. Țesut osos compact -organizare [2] Fig 1.4. Țesut osos compact -osteon [2]

Fiecare Sistem Harvesian (fig 1.5 ) are o structură cilindrică care constă din 4 părți:
– canalul Harvesian localizat central, care conține vasele de sânge și nervii
– lamelele osoase -inele concentrice ce alcătuiesc o structură puternică formată din
săruri minerale (ex: calciul, fosfații și fibrele de colagen) , acestea p ot să fie: circumferențiale
externe și interne sau interstițiale (lamele incomplete așezate între osteoane).
– lacune -spațiile mici dintre lamele (numite osteocite)
– lacunele sunt conectate între ele prin canale mici n umite canaliculi. Aceștia sunt
căile prin care nutrienții ajung la osteocite și substanțele nefolositoare sunt eliminate [1].

Fig 1.5. Țesut osos compact – secțiune a prin os [2]

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

6

Țesutul spongios (fig. 1.6) prezintă lamele (trabecule ) și cavități (areole), care se
regăsesc în măduva hematogenă. Fibrele de colagen din matrice pot să fie dispuse ordonat
în lamele (țesut osos matur) sau dezordonat (țesut osos imatur) [1].

Fig 1.6 . Țesutul osos spongios [2]
I.1.1.2 Osteogeneza
Osul este un țesut viu, care se dezvoltă în timpul copilăriei și al adolescenței. Acesta
reprezintă sprijin pentru mușchi, ligamente și tendoane și intervine împreună cu mușchii în
procesul de mișcare și locomoție al organismului.
Scheletul uman este alcă tuit din peste 200 de oase, fiind capabil să susțină corpul și
să asigure protecția unor organe interne sensibile precum creier, inimă, plămâni și măduva
spinării [3]. Oasele se dezvoltă prin procesul de osteogeneză, în care țesutul cartilaginos al
embrionului este transformat în scheletul osos al adultului.
Procesul de formare și dezv oltare al oaselor poartă denumirea de osteogeneză și are
loc în două faze principale, ilustrate în figura 1.7. Aceste faze sunt :
-faza de osificare primară, unde se regăsesc procesele constructive, ce determină osul
brut, nefuncțional;
-faza de osificare s ecundară, unde procesele constructive se realizează concomitent
cu cele de distrugere și care duc la formarea osului funcțional [1].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

7

Fig 1.7. Osteogeneza: 1.cartilaj hialin; 2.centru primar de osificare; 3.capilare
epifizare; 4.centri secundari de osificare; 5.cavitate medulară; 6.os spogios; 7.os compact 8.periost;
9.epifize; 10.diafiză [1]
I.1.1.3 Compoziția chimică a osului
Țesu tul osos este format preponderent din apă, colagen și hidroxiapatită. Din punct
de vedere compozițional, raportul dintre componentele osului depinde de anumiți fact ori
precum: vârstă, sex, stare de sănătate etc.
Osul conține 20% apă și 80% reziduu uscat și este alcătuit dintr -o matrice osoasă
(fig. 1.8), formată din două părți: organică și minerală.
Matricea organică este alcătuită 90% din fibre de colagen, iar restul de 10% este
reprezentată de substanța fundamentală (oseină). Tipul I de colagen este cel mai abundent în
os, însă există și mici cantități de colagen de tipul III, V, XI, XII. Fibrele de colagen se
extind de -a lungul liniilor de forță de tensiune și dau osului o mare rezistență la tensiune.
Matricea minerală este alcătuită din hidroxiapatită și fosfați de calciu. Hidroxiapatita
este un mineral cristalin care îi conferă matricei organice duritate, rigiditate, proprietăți
mecanice, capabile să îi permită osului să reziste la comp resiune, întindere sau efort [1].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

8

Fig 1.8 . Matricea osoasă [2]

I.1.1.4 Criterii de clasificare
În funcție de formă și dimensiune, oasele se pot clasifica în:
– oase lungi – lungimea este mai mare decât grosimea: humerus, radius, ulna, femur,
tibie, fibula
-oase late – grosimea este mai mică decât lungimea și lățimea: parietal, frontal,
occipital, st ern, scapulă, coxal
-oase scurte – cele trei dimensiuni sunt aproximativ egale: tarsiene, carpiene [3]

Datorită faptului că forma unor oase este neregulată, se utilizează și alte cri terii de
clasificare, cum ar fi caracterele arhitecturale (oasele pneumatice), respectiv situarea lor în
organism (oasele sesa moide și oasele suturale). Astfel, celor trei categorii de oase amintite se
adaugă alte patru tipuri:
-oase pneumatice – sunt oase neregulate ce au spații cavitare pline cu aer, tapetate cu
membrane mucoa se: etmoid, sfenoid, maxilar
-oase sesamoide – sunt oase, mici, și se dezvoltă în vecinătatea unor articulații sau
chiar în tendoanele unor mușchi: rotula
-oase suturale – sunt oase mici și plane. Se dezvoltă independent de oasele învecinate,
fie la nivelul suturilor craniului, fie la nivelul fontane lor.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

9

-oase neregulate – datorită formei și arhitecturii lor complicate nu pot fi încadrate în
nici unul din grupurile precedente: palatinul, sfenoidul [1].

Oasele îndeplinesc mai multe roluri funcționale:
1. Rol de pârghii ale aparatului locomotor. Asupra lor acționează mușchii, asigurând
susținerea corpului și locomoția.
2. Rol de protecție a unor organe vitale:
-cutia craniană protejează encefalul
-canalul rahidian protejează măduva spinării
-cutia toracică protejează inima și plămânii
-bazinul osos protejează organele pelviene
3. Rol antitoxic – oasele rețin diferite substanțe toxice, care pătrund accidental în
organism și sunt eliberate treptat, fi ind în final eliminate renal. Astfel, concentrația sangvină
a toxicului nu crește foarte mult și se previn efectele nocive asupra altor organe.
4. Rol de sediu principal al organelor hematopoietice. La adult, măduva din canalul
central al diafizei oaselor lungi este galbenă (țesut adipos cu rol de rezervă), iar la vârstnici,
este cenușie, nefuncțională.
5. Rol în metabolismul calciului, fosforului și electroliților. Oasele reprezintă
principalul rezervor de substanțe minerale ale organismului [1].
I.1.2 Cancer
I.1.2.1 G eneralități
Cancerul reprezin tă incapacitatea sistemului imunitar de a elimina celulele anormale
înainte ca acestea să se dezvolte și să devină cancerigene. Apare atunci când celulele devin
anormale și se divid arhaic, fără să mai poată să fie controlate (fig.1.9) .
O celulă canceroasă este în realitate o celulă sănătoasă care a devenit nesănătoasă
datorită expunerii la agenți patogeni, toxine și alți factori maligni. Fiecare organ are la bază
numeroase celule, care cresc doar atunci când este nevoie. În cazul în care celulele cresc
atunci când nu este necesar, se formează tumoarea, ce poate să fie benignă sau malignă
(fig.1.10).

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

10

Fig 1.9. Reprezentarea c elulelor benigne vs. maligne [2]

Când sistemul imunitar este slăbit, celula cancerigenă se răspândește în întreg
organismul, putând afecta diverse organe [4].
Termenul de tumoare provine din latinescul “tumor ”, care reprezintă o umflătură
patologică, indiferent dacă este de natură inflamatorie, chistică, edematoasă sau de alt ordin.
În oncologie se utilizată termenul de boală tumorală sau canceroasă și neoplasm.
Neoplasmele pot să prolifereze local, să invadeze țesuturile adiacente sau să
diminueze. Celulele se detașează din tumorile primitive, putând fi transportate pe cale
sanguină sau limfatică spre alte organe, unde ele vor dezvolta tumori secundare, proces ce
poartă numele de metastazare.
Tumoarea benignă e ste o creștere lentă a unui țesut, o proliferare locală, fără a
invada țesuturile limitrofe, fără a produce metastaze și fără a recidiva după ablație. Aceste
caracteristici au făcut să fie denumită tumoare de bună natură.
Tumoarea malignă se caracterizeaz ă prin proliferare a rapidă, invazia structurilor
învecinate, recidivează după operație și produce metastaze, determinând aproape întotdeauna
moartea subiectului bolnav. Aceste caracteristici au determinat folosirea expresiei de
tumoare de rea natură [5].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

11

Fig 1.10. Reprezentare tumorilor benigne și maligne [5]

Dezvoltarea cancerului ar trebui văzută ca un fenomen treptat, capabil să evolueze
neobservat și în timp de mai mulți ani, sau chiar mai multe decenii, înainte să apară
simptomele. Deși fiecare caz de cancer are propriile fenomene de declanșare, toate tipurile
de cancer prezintă trei etape de evoluție: inițierea, avansarea și progresia.
Potrivit unui raport al Organizație i Mondiale a Sănătății din 2012, cancerul a devenit
una dintre principalele cauze a mortalității, răspândind viețile a peste 3,2 milioane de oameni
pe an.
Institutul național al cancerului a estimat în 2016 în SUA, 1.685.210 noi cazuri de
cancer, ceea ce î nseamnă 4.617 cazuri noi pe zi, 192 cazuri noi pe oră și mai mult de 3 cazuri
noi pe minut. De asemenea, tot în 2016 au murit de cancer 595.690 de oameni sau, mai
precis, au murit din cauza tratamentelor precum chimioterapia și radiațiile; ceea ce înseamnă
1.632 de decese pe zi, 68 de decese pe oră și mai mult de un deces pe minut.
Peste 14 milioane de noi cazuri de cancer au fost diagnosticate în 2017, dar se
estimează că această cifră se va dubla în 2036, ajungând la 22 de milioane de cazuri pe an.
Aproxi mativ 40% din populație va fi diagnosticată cu cancer într -un anumit moment
din viață ( aproape unul din doi oameni) [4].
Profesorul Rosalie David a afirmat în cadrul unei co nferințe faptul că, cancerul este
o boală a lumii moderne, o boală creată de om, datorit ă poluării, alimentație și a stilului de
viață.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

12

Studii din lit eratura clasică atestă faptul că s -au făcut cercetări pe fosile ș i trupuri
mumificate pentru a găsi o urmă a existenței cancerului mai veche de 200 de ani. Au fost
examinate sute de mumii egipt ene, dintre care doar una care indică prezența cancerului.
Acest lucru se datorează faptului că, în trecut oamenii consumau o hrană mult mai sănătoasă
și nu erau expuși la poluare , radiații și la toxine chimice ca în zilele noastre .
Substanțele chimice dec lanșează cancerulul în multe moduri, precum disfuncții
hormonale, afectarea sintezei de ADN, inflamarea țesuturilor, activarea sau dezactivarea
genelor [4]. Pesticidele utilizate în agricultură sunt cele mai nocive substanțe chimice , ele
afectând atât oamenii, cât și alimentele.
Poluare este un alt factor care duce la apariția cancerului. Poluanții de mediu sunt
vizibili atunci când ies printr -o țeavă de eșapament sau printr -un coș, dar cei mai n ocivi se
ascund în apă sau alimente. Cei mai nocivi poluenți sunt următorii: aflatoxine, acid
aristolochic, arsenic, azbest, benzidină, beriliu, 1,3 -butadienă, cadmiu, gudron, erionit, oxid
de etilenă, formaldehidă, compuși de nichel, acid sulfuric, rumegu ș și fumul de țigară.
Radiațiile telefoanelor mobile și undele electromagnetice sunt cancerigenice pentru
oameni. Telefonul mobil acționează ca un cuptor cu microunde asupra organismului,
încălzind moleculele de apă cu care vin în contact. Un telefon lipit de cap poate să distrugă
celulele creierului, deoarece acesta este alcătuit în principal din apă [4].
I.1.2.2 Cancerul oso s
Cancerul osos reprezintă unul dintre cele mai rare ti puri de cancer (1% din numărul
total de cancere), dezvoltându -se la nivelul oaselor lungi ale brațelor sau picioarelor. Acesta
presupune existența unei tumori în interiorul osului (fig 1.11) , care ulterior di struge țesutul
osos al acestuia. Poate să fie de două tipuri: cancer osos primar unde celulele maligne se
dezvoltă în interiorul osului și cancer osos secundar, care apare ca urmare a meta stezelor
altor organe, precum sâ ni, plămâni sau prostată [6].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

13

Fig 1.11. Reprezentare tumorilor osoase [4]

Cel mai frecvent apare la copii (3 -5% la copiii cu vârsta sub 15 ani) și adoles cenți (7 –
8% la adolescenți cu vârsta cuprinsă între 15 -19 ani) decât la adulți [7].
Cancerul osos primar poate să fie de mai multe tipuri:
-osteosarcom (fig 1.12) -este cel mai întâlnit tip d e cancer osos , ce apare în general la
persoanele de sex masculin sub 20 de ani , fiind al treilea tip de cancer la copii, după
leucemie și tumo rile cer ebrale . De asemenea, este un tip de cancer agresiv, putând afecta
plămâni i. Debutează de cele mai multe ori la nivelul genunchiului sau umărului.

Fig 1.12. Osteosarcom [5]

– sarcomul Ewing -este cel mai agresiv tip de cancer oso s, ce apare la copiii până în
15 ani. Debutează de cele mai multe ori la nivelul u mărului, genunchiului și pelvisului.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

14
– condrosarcomul -reprezintă 25% din cancerele osoase, ce ap are la persoanele cu
vârstă cuprinsă între 40 -70 de ani și foarte rar în cazul copiilor sau adolescenți. Afectează
oasele picioarelor, șoldurilor, brațelor sau umerilor.
– fibrosarcomul -este o formă rară de cancer osos ce apare la persoanele cu vârstă
cuprinsă între 35 -55 de ani și afectează genunchii.
– histiocitomul fibros -apare la persoanele în vârstă și afectează ligamentele, mușchii
și tendoanele [8].
Cel mai adesea printre simptomele cancerului osos se numără : durere a la nivelul
articulațiilor apărută la efort sau în timpul nopții , amorțeli la nivelul coloanei vertebra le,
oboseală accentuată, febră și frisoane , fragilitatea osului ce poate duce la apariția fracturilor ,
pierderi nejustificate în greutate [9].

Stabilirea diagnosticului cancerului osos (tabel 1.1):

Tabel 1.1 Diagnosticul cancerului osos
DIAGNOSTIC PRIMAR Examen clinic
Examen radiologic
Investigații de laborator (Proteina C reactivă)
DIAGNOSTIC SPECIAL RMN
Scintigrafie osoasă
CT
Angiografie (ocazional)
BIOPSIE OSOASĂ
DIAGNOSTIC HISTOPATOLOGIC Malign/benign

Prima etapă în dignosticul cancerului osos îl reprez intă examenul clinic, în care
pacientul este consultat de către doctor și în funcție de acesta, se va decide care sunt t ehnicile
imagistice necesare pentru confirmarea diagnosticului.
Radiografia este prima metodă de evaluarea a leziunilor osului. Un radio log po ate
identifica tipul de tumoare cu o rată mare a preciziei, evaluând rezultatele de la radiografie.
Tomografia computerizată (CT) e ste cea mai precisă tehnică de imagistică care dă
posibilitatea anal izării în cele mai mici detalii.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

15

Imagistica prin re zonanță magnetică nucleară (RMN) este o tehnică care nu folosește
radiații și este utilizată în evaluarea tumorilor maligne de os, deoarece dă posibilitatea de a
se obține date de mare rezoluție în 3 planuri diferite asupra localizării și dimensiunii tumo rii.
Scintigrafia osoasă este o tehnică de examinare care pune în evidență nivelul de
activitate al unei leziuni de os cunoscute, cât și existența altor leziuni [10].
Metode de tratare ale cancerului osos:
– chirurgia și reconstrucția -reprezintă îndepărtatea tumorii, cu sau fără păs trarea
membrului afectat. Reconstrucți a se poate face fie cu țesut propriu, fie cu proteze.
– radioterapia -utilizează radiații cu energii înalte pentru a distruge celulele
canceroase. Se recomandă fie înainte de chirurgie, pentru a micșora tumora sau după
chirurgie pentru a stopa creșterea oricărei celule canceroase.
-chimioterapia -utilizează medicamente ce au efecte toxice asupra celulelor tumorale.
Se utilizează în mai multe cicluri, oferind o pauză de refacere a celulelor sănătoase afectate
[10].
I.1.3 Biomateriale utilizate în regenerarea țesutului osos
Un biomaterial poate fi definit ca fiind orice material utilizat pentru a reali za
dispozitive destinate înlocuirii unei părți sau a unei funcții din organism, într -un mod sigur,
eficient, economic și acceptabil fiziologic.
Una din definițiile biomaterialului poate să fie exprimată astfel: biomaterialul este un
material utilizat pentr u a înlocui o parte a unui sistem viu sau care ia contact cu țesuturile vii.
Termenul de biomaterial face referire în general la materiale sintetice sau naturale,
prelucrate și utilizate pentru producerea dispozitivelor de implantare, care vor înlocui sau
susține un țesut ori organ.
Rolul unui biomaterial este de a intra în contact cu un sistem biologic. Atunci când
un biomaterial este plasat în corpul uman, țesutul reacționează la implantarea acestuia în
diferite moduri, în funcție de biomaterial.
Pentru o utilizare cu o rată cât mai mare de succes a unui biomaterial, este foarte
important să se țină cont de proprietățile acestuia: densitate, duritate, parametri mecanici
[11].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

16

I.1.3.1 Hidroxiapatita
Hidroxiapatita (
) este similară chimic cu partea minerală a
țesuturilor dure ale mamiferelor fiind osteoconductivă, astfel că permit e creșterea osului în
interiorul implantului și în consecință osteointegrarea. Cu toate că hidroxiapatita prezintă o
rezistență la rupere din cauza fragilității, slabă rezistență la compresiuni cât și la tensiuni,
aceasta (HAp) poate fi totuși utilizată pe ntru a acoperi implantul metalic cu succes, datorită
proprietăților biologice superioare pe care le posedă. Hidroxiapatita poate repara sau
reconstrui țesuturile dure ale organismului uman, demonstrând de -a lungul anilor abilitatea
de a crea o interfață pe rfectă cu țesutul osos natural. Astfel putem afirma faptul că abilitatea
acestor materiale bioactive de a se integra în mediul intern justifică aplicația lor pentru
acoperirea implanturilor metalice utilizate în implantologie, pentru repararea defectelor
osoase și pentru multe alte aplicații.
Pentru obținerea hidroxiapatitei există mai multe metode de obținere, iar alegerea
acestora depinde atât de compoz iția ce se dorește a fi obținută cât și de proprietățile vizate.
Așadar , metodele de obținere pentru h idroxiapatită sunt următoarele:
➢ Reacții în fază solidă
➢ Reacții de co -precipitare
➢ Procese sol -gel
➢ Reacții hidrotermale
➢ Preparare biomimetică
➢ Piroliza unui sol
Hidroxiapatita obținută prin reacții în fază solidă. Ca materii prime sunt folosiți
compușii de ca lciu și fosfor în prezența vaporilor de apă. În urma acestui proces sunt
obținute pulberi cu forme neregulate și compoziție neomogenă. În ceea ce privește etapele
acestei metode pentru obținerea hidroxiapatitei, acestea încep cu dozarea materiilor prime și
omogenizarea lor într -o moară cu bile, timp de 30 de minute. În urma acestor 2 etape
inițiatoare, se va obține o pulbere ce urmează a fi analizată (ATD), iar mai apoi se realizează
procesul de calcinare timp de 2 ore, pornindu -se de la o temperatură de 650°, până ce se
ating 800° . Din nou, după încheierea acestui proces se va analiza pu lberea obținută cu
ajutorul difractometrului. În continuare, se va presa pulberea cu ajutorul unei prese uniaxiale,
ca în cele ce urmează să i se aplice un tratament termic (sinterizare) prin care acest sistem se

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

17

va consolida și se va densifica sub influența temperaturii (se va porni de la o temperatură de
1000° până se va ajunge la 1300° , timp de 3 ore).
Hidroxiapatita obținută prin reacții de co -precipitare. Pentru această metodă se vor
folosi compuși de calciu și fosfor ca materii prime, iar pentru reglarea pH -ului la valori la
care este stabilă hidroxiapatita, se utilizează
. În cadrul acestei metode, o primă etapă
este reprezentată de dozarea materiilor prim e pentru a pregăti ulterior soluțiile și a le
amesteca sub agitare magnetică permanentă. De asemenea, în același timp este reglat și pH –
ul cu amoniac, la o valoare cuprinsă între 9 -12. În continuare, precipitatul obținut anterior va
fi maturat la temperatu ra camerei, timp de o săptămână, pentru ca mai apoi să fie spălat și
uscat. Pulberile ce au fost obținute vor fi analizate (ATD) și supuse procesului de calcinare
timp de 2 ore până se atinge temperatura de 800° C. La încheierea acestei etape, pulberea va
fi din nou analizată cu ajutorul difractometrului și presată pentru a se compacta. Sistemul
polidispers obținut va fi suspus tratamentului termic numit sinterizare timp de 3 ore, iar la
sfârșit materialul cerami c va fi caracterizat din punct de vedere al densității, porozității,
biocompatibilității și al rezistenței mecanice prin analiza difractometrică.
Hidroxiapatita obținută prin procese sol -gel. Această metodă este una dintre cele mai
utilizate metode pentru sinteza hidroxiapatitei din ultimii ani. Materiile prime utilizate în
această metodă sunt precursori de Ca și P.
Solul este definit ca fiind o suspensie coloidală (particule foarte mici dispersate într –
un lichid). Gelul reprezintă o masă non -fluidă, alcă tuită dintr -o rețea continuă, în care se
regăsește o fază lichidă.
Reacțiile sol -gel implică hidroliza și condensarea unor alco oxizi anorganici, utilizați
pentru dezvoltarea particule coloidale și convertirea acestora într -o rețea cu structuri
interconect ate.
Hidroxiapatita obținută prin reacții hidrotermale. Această sinteză se realizează în
condiții de reacții blânde față de celelalte metode de obținere a hidroxiapatitei, și anume la
temperaturi de până la 350° . Prin intermediul metodei hidrotermale, s -a constatat faptul că
mărimea și morfologia particulele pot fi foarte bine controlate. Procesele hidrotermale pot fi
clasificate în două categorii: conversie hidrotermală și tehnica hidrotermală de creștere a
cristalelor.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

18

Conversia hidrotermală implică hidro liza altor fosfați de calciu (
,
x5
O,
), fluoroapatite și clorapatit , ducând la formarea de
hidroxiapatita în mediu apos . De asemenea, cu ajutorul calciului, fosfatului și/sau surselor
alcaline se poate controla raportul Ca/P din particulele de hidroxiapatită.
Tehnica hidrotermală de creștere a cristalelor implică tratamentul post -hidrotermal al
nanoparticulelor de hidroxiapatită cu cristalinitate scăzută. În majoritatea cazurilor,
hidroxiapatita este real izată prin precipitare chimică.
Hidroxiapatita obținută prin preparare biomimetică. În cadrul acestei sinteze, s -au
preparat materiale biomimetice de substituție, pentru os, prin precipitarea Hap pe suprafața
fibrelor de colagen. Cel mai simplu mod de a ab orda prepararea biomimetică a apatitelor îl
constituie utilizarea ca mediu de reacție, putând fi adăugate enzime în mediul de reacție.
Prepararea hidroxiapatitei în prezența surfactanților a condus la obținerea unor
cristale lamelare. În această etapă est e foarte important controlul pH -ului și a concentrației
ionilor, astfel că la precipitarea din soluții neutre pH -ul scade din cauza eliberării protonilor
imobilizați în sărurile de fosfați de calciu.
Hidroxiapatita obținută prin piroliza unui sol. În aceas tă metodă se urmărește piroliza
unui aerosol produs prin pulverizare în ultrasunete, generate de către o ceramică
piezoelectrică. Lungimea de undă a vibrațiilor depinde de frecvența ultrasunetelor și de
caracteristicile soluției iradiate. Aerosolul astfel format este antrenat de un gaz purtător, cu
un debit fixat, într -un cuptor de înaltă temperatură, unde suferă transformări fizico – chimice
specifice. Temperatura înaltă provoacă evaporarea solventului și precipitarea speciilor
solubile, omogen în volumul particulelor de aerosol, cu formarea unor granule dense, de
formă sferică. La ieșirea din cuptorul de piroliză, un filtru electrostatic va asigura
recuperarea particulelor. Parametrii experimentali ce influențează caracteristicile particulelor
astfel obțin ute sunt: debitul gazului purtător, frecvența ultrasunetelor, temperatura de
piroliză, concentrația soluției de precursori [12].
I.1.3.2 Fosfat tricalcic
Fosfatul tricalcic β -Ca3(PO 4)2 reprezintă un amestec de fosfați de calciu obținuți prin
neutralizarea acidului fosforic cu hidroxid de calciu .

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

19

Este o ceramică biodegradabilă și osteoconductivă, utilizată în domenii precum:
stomatologie, ortopedie și inginerie tisulară, putâ nd să fie folosit ă sub formă de pulberi,
granule, structuri poroase sau dense .
Fosfatul tricalcic pur nu se regă sește î n surse naturale și nu poate să fie ob ținut
artificial din suspensii cu con ținut de apã [13].

I.1.3.3 Fosfat dicalcic
Fosfatul dicalcic ( CaHPO 4) este o sare ionică, formată din particule încărcate pozitiv
de calciu și particule încărcate negativ de fosfat acid.
Este utilizat în producerea anumitor alimente ca un supliment de calciu [14].
I.1.4 Curcumina
Curcumina este un polifenol hidrofobic derivat din rizomul plantei Curcuma longa .
Aceasta p rezintă numeroase proprietăți anti -inflamatorii, anti -microbiene și anti -neoplazice,
utilizate în tratarea bolilor precum cance r, diabet sau artrită [15].

Fig 1.13 Str uctura chimică a curcuminei [15]

Studii clinice și preclinice, au arătat efecte le benefice ale curcuminei asupra câtorva
tipuri de cancer precum : sân, creier, vezică urinară, colon, gât, col uterin, ficat, plămân, ovar,
pancreas și cancer de prostată . Are rolul de a crește sensibilitatea celulelor față de
medicament, fără a produce r eacții adverse și de a proteja celulele sănătoase [16].
Curcumina inhibă radicalii liberi din grăsimi și ajută la formarea enzime lor în ficat.
De asemenea, reduce angiogeneza și previne dezvolatarea celulelor canceroase din organism.
Din punct de vedere farmacologi c, curcumina este o substan ță sigură pentru
organism. Multiple studii clinice au dem onstrat netoxicitatea curcuminei, ch iar și la
administrarea a 10g/zi [17].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

20

Fig 1.14. Pulbere de curcumină

În septembrie 2005, în cadrul Universității din Texas a avut loc un experiment
realizat pe șoareci d iagnosticați cu cancer de sân. În urma cercetărilor, s -a putut observa
efectulul curcumine i asupra cancerului.
Șoarecii au fost împărțiți în patru grupe: prima grupă a servit drept martor, a doua
grupă a fost tratată cu Taxol , a treia grupă a fost tratată cu curcumină și ultima grupă atât cu
Taxol, cât și cu curcumină.
După cinci săptămâni, 75 % din șoarecii tratați cu Taxol și 95% din grupa martor, au
dezvoltat cancer la plămâni. 50% din grupa tratată cu curcumină și 22% din grupa tratată cu
Taxol și curcumină, au dez volvat tumori pulmonare.
În urma acestui experiment, s -a dovedit că potențialu l anti -cancerigen al curcuminei
provine din capacitatea acestuia de a înlătura o cantitate mare de celule tumorale, fără a fi
răspândite în organism [18].

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

21
I.2 Obiectivele lucrării
Hidroxiapatit a, componenta mi nerală a țesuturi lor d ure din organismele vii, a
reprezentat sub iectul a num eroase cercetări în decursul ultimilor 40 de ani. Bioceram icile
pe bază de hidroxi apatită pr ezintă un inter es deosebit pentru aplica țiile clinice, datori tă
înaltei bioco mpatibili tăți cu țesutul osos [12].
Curcumina est e constituentul primar derivat din planta Curcuma longa și recent utilizat
în diferite aplicații biomedicale datorită proprietăților sale antioxidante, anti -bacteriene, anti –
inflamatorii și antitumorale [18].
Cancerul osos poate debuta la nivelul oricărui os din organism, dar cel mai frecvent
afectează oasele lungi care intră în alcătuirea brațelor și picioarelor.
Scopul acestei lucrări este de a studia înlătura rea efectelor adverse produse de această
boală, prin util izarea unor sisteme antitumorale pe bază de hidroxiapatită și curcumină.
Studiu de literatură: au fost prezentate generalități ale țesutul ui osos și ingineria
țesutului osos, au fost descrise principalele caracteristici ale afecțiunii, precum și generalită ți
despre biomateriale și metode de obținere ale biomateri alelor.
Partea experimentală:
– s-a realizat sinteza următorilor compuși: nanoparticule pe bază de hidroxiapatită și
compozite hidroxiapatită@curcumină . În urma sintezei compozitelor, au rezultat trei probe,
după cum urmează : hidroxiapatită, hidroxiapatită+ 5% curcumină și hidroxiapatită+ 10%
curcumină.
– prezentarea tehnicilor de caracterizare: difracția de raze X (XRD), microscopia
electronică de baleiaj (SEM), EDS, analiză spectroscopică în i nfraroșu cu transformată
Fourier (FT -IR) și teste de biocompatibilitate.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

22

I.3 Descrierea problematicii abordate în proiect și metodelor folosite
pentru soluționarea acesteia
I.3.1 Obținerea nanoparticulelor de Hidroxiapatită
S-au obținut 6 g de hid roxiapatită prin co -precipitarea a 4,422 g hidroxid de calciu
Ca(OH) 2 și 4,732 g fosfat de amoniu dibazic (NH 4)2HPO 4.
În prima etapă s-au solubilizat precursorii prin continuă agitare magnetică, astfel:
hidroxidu lui de calciu în 420 ml apă și fosfatul de calciu în 50 ml de apă , iar în final fosfatul
fiind picurat peste hidroxid.
În a două etapă probele au stat la maturat trei z ile, după care au fost filtrate și spălate
cu 100 ml apă disti lată. După spălare, au fost uscate în etuvă timp de 24 h la 16°C și lăsate la
calcinat.
I.3.2 Obținerea compozitelor Hidroxiapatită@Curcumină
S-au folosit 4,5 g hidroxiapatită, care au fost împărțite în trei probe:
-1,5 g hidroxiapatită
-1,5 g hidroxiapatită + 0,075 g curcumină (5%)
-1,5 g hidroxiapatită + 0,15 g curcumină (10%)
Cele două probe ce conțin curcumină au fost dizolvate în etanol, astfel: proba 5%
curcumină a fost dizolvată în 100 ml etanol și proba 10% curcumină în 200 ml etanol. După
dizolvare au fost lăsate la agitat timp de 72 h la 18 °C.

Fig 3.1 Probe: 5% curcumină, 10% curcumină

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

23

În urma dizolvării , probele au fost centrifugate timp de 20 de minute la 3000 rpm.
Centrifugarea a fost efectuată pent ru separa rea fazei solidă de cea lichidă (Fig. 3.2) .
Faza solidă a fost uscată la temperatura camerei timp de două zile. Pulberea obținută
prin procesul de uscare a fost supusă următoarelor analize: difracț ie de raze X (XRD),
microscopie electronică de bale iaj (SEM), EDS ș i teste de biocompatibilitate.

Fig 3.2. Separarea fazei lichide de cea solidă

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

24

Schema tehnologică pentru obținerea nanoparticulelor de hidroxiapatită

CA(OH) 2 (NH 4)2HPO 4
+ +

apă ultrapură apă ultrapură

Cele dou ă suspensii se țin sub continuă agitare magnetică
până la dizolvarea completă a precursorilor
Fosfatul de amoniu este picurat peste
hidroxidul de calciu
Se regleaz ă ph-ul cu hidroxid de
amoniu
Calcinare Uscare timp de 24 h la 16 °C

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

25

Schema tehnologică pentru obținerea compozitelor Hidroxiapatită@Curcumină

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

26

PARTEA II
II.1 Prezentarea detaliată a
metodelor specifice de rezolvare a
problematicii abordate

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

27

II.1.1 Difracția de raze X (XRD)
Difracț ia de raze X reprezintă o tehnică instrumentală, rapidă și reproductibilă,
necesară at ât identificării componentelor solide analizate cat și a proprietăților diferitelor
minerale componente. Permite obținerea informațiilor calitative și cantitative a prob ei
analizate și poate furniza informații privitoare la gradul de cristalinitate, identificarea fazelor
componente și estim area dimensiunii medii de cristalit .
Radiațiile X sunt unde electromagnetice cu lungimi de undă cuprinse între 0,1 –100 Å
unde e nergia cinetică este transformată în energie de radiație
În urma interacției radiației X cu proba, rețeaua cristalografică a probei determină
difracția radiației. Efectul de difracție al probei este format prin interferarea pozitivă a
difracțiilor individuale ale tuturor atomilor rețelei cristalografice. Înregistrarea radiației
difractate este posibilă datorită detectorului Geiger -Müller, care este poziționat pe același ax
rotativ cu suportul probei, ce este caracterizat de o viteză unghiulară dublă , față de c ea a
goniometrului pe care este poziționată proba. Impulsurile detectorului sunt prelucrate ulterior
de un program ce aplică semnalelor primite modelul matematic al transformatei Fourier,
asigurând astfel amplificarea impulsurilor și conversia. Impulsurile obținute sunt înregistrate
sub forma difractogramelor, unde maximele ascuțite reprezintă unghiurile de difracție a
radiației X.
Analiza de difracție de raze X a fost efectuată utilizând un echipament PANalytrical
Empyrean în geometrie Bragg -Brentano echip at cu un tub de raze X cu anod de Cu , cu
focalizare în linie, fantă divergentă programabilă pe partea incidentă si fantă anti –
împrăștiere. Spectrul a fost achiziționat pe domeniul de unghiuri 10 -80° 2θ , cu pas de
achiziție de 0.02° ș i timp de achiziție pe pas de 100s.
II.1.2 Microscopie electronică de bale iaj (SEM)
Principiul de bază al mic roscopului elect ronic de bale iaj este asemănă tor cu cel al
microscopului optic, diferența făcâ nd-o înlocuirea luminii cu un flux de electro ni. Astfel,
aceasta este format din:
-în partea superioară – o coloană în care se creează un flux de electro ni (tun);
-în partea inferioară – o cameră a probei unde fluxul de electroni interacționează cu
proba;

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

28

-în jurul camerei – detectori care monitorizează o varietate de sem nale rezultate din
interacția probă – flux de electroni.
În afara acestor componente , microscopul este prevăzut cu un sistem de vizualizare
care transformă semnalele captate de detectori î n imagini.
Scopul microscopiei electronice de bale iaj este de a p une în evidență morfologia
materialelor, dimensiunii și gradului de aglomerare a particulelor, oferind obținerea de
informații într -un timp redus și a unei rezoluții spațiale de 10-100 nm .
Bombardarea în vid a unei probe cu un fascicul de electroni determ ină încetinirea
vitezei de propagare a fasciculului incident, astfel energia cinetică a electronilor incidenți
este transferată electronilor aflați pe straturile orbitale ale probei iradiate. Electronii
secundari obținuți sunt transportați prin probă către suprafața materialului și sunt eliberați la
interfață probă -vid.
Înregistrarea intensităților electronilor secundari poate duce la formarea unor imagini
virtuale asociate texturii materialului iradiat, unde contrastul micrografiei obținute se
datorează t opografiei probei. Zonele mai înalte ale materialului analizat favorizează interacții
puternice cu fasciculul incident de electroni și emiterea unui număr mare de electroni
secundari, ce asigură o imagine mai luminoasă în zonele înalte ale probei.
Achiziți a de micrografii s -a realizat cu ajutorul unui microscop electronic de baleiaj
de înaltă rezoluție, Inspect F50, l a 30KeV și diverse magnificații .

II.1.3 FT -IR
Tehnica de analiză spectroscopică în infraroșu cu transformată Fourier (FT -IR) a fost
utilizată pentru investigarea naturii interacțiunilor stabilite între nanoparticulele de
hidroxiapatită și curcumină.
Radiațiile infraroșii sunt caracterizate de valorile reduse ale energiei și interacția
acestora cu un compus determină absorbția radiației ele ctromagnetice de către moleculele
substanței iradiate și apariția unor vibrații spec ifice grupărilor funcționale din moleculele
compusului chimic , care reprezintă capacitatea de absorbție la anumite valori ale lungimilor
de undă.
Investigarea prin metoda F T-IR a pulberilor sintetizate a presupus analizarea unor
cantități reduse de probă prin intermediul spectrometrului model Nicolet iS50R.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

29

Măsurătorile au fost efectuate la temperatura camerei, utilizându -se modulul de
atenuare totală a reflexiei (ATR), fiin d efectuate 32 de scanări ale probelor între 4000 și 500
cm-1, la o rezoluție de 4 cm-1. Înregistrarea spectrală a datelor a fost posibilă prin conectarea
spectrometrului la o unitate de preluare și prelucrare a datelor, prin intermediul programului
de luc ru Omnic.
II.1.4 EDS
Bombardarea unui material cu un fascicul de electroni, determină expulzarea
electronilor de pe straturile orbitale ale atomilor și completarea locuril or vacante cu alți
electroni. Acest lucru determină emisia specifică de cua nte energetice sub formă de radiații
X caracteristice.
Analiza calitativă a unei probe investigate prin intermediul EDS presupune
identificarea energiilor specifice ma ximelor înregistrate în spectru, iar analiza
semicantitativă permite determinarea unui pr ocentaj a tomic privind compoziția probei.
Spectrele de dispersie în energie a razelor X caracteristice diferitelor materiale
propuse în activitatea experimentală au fost obținute prin utilizarea unui detector EDAX din
dotarea unui microscop electronic de baleiaj de înaltă rezoluție produs de FEI, model Inspect
F50.
II.1.5 Teste de biocompatibilitate
II.1.5.1 Efect antitumoral
Citotoxicitatea probelor a fost evaluată in vitro pe linia celulară DOBC Watson cu
ajutorul kiturilor CellTox™ Green Cytotoxicity Ass ay (Promega). Pulberile au fost testate
după spălare în TFS (pentru îndepărtarea unor posibile impurități). Kitul CellTox™ Green.
Cytotoxicity Assay (G8743, Promega) cuantifică modificările integrității
membranare ce apar în urma morții celulei. Această me todă utilizează un colorant cianinic
asimetric care este exclus din celulele vii, însă patrunde în celulele moarte și marchează
ADN -ul acestora. După legarea de ADN, f luorescența colorantului crește semnalul
fluorescent produs de legarea colorantului la AD N-ul celulei moarte , fiind proporțional cu
citotoxicitatea. Celulele viabile nu determină creșterea fluorescenței.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

30
II.2 Rezultatele obținute și interpretarea lor
II.2.1 Difracția de raze X (XRD)
Analiza de difracție de raze X a fost efectuată utilizând u n echipament PANalytrical
Empyrean în geometrie Bragg -Brentano echipat cu un tub de raze X cu anod de Cu, cu
focalizare în linie, fantă divergentă programabilă pe partea incidentă si fantă anti –
împrăștiere. Spectrul a fost achiziționat pe domeniul de unghi uri 2θ cuprinse între 10-80°, cu
pas de achiziție de 0.02° și timp de achiziție pe pas de 100s.
Difracția de raze X s -a efectuat pentru anticiparea ulterioară a proprietăților aferente
în cazul utilizării acestora în cadrul sistemelor antitumorale utilizat e în ingineria țesutului
osos.

Fig 3.3 Difracția de raze X pentru Hidroxiapatită

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

31

Fig 3.4 Difracția de raze X pentru Hidroxiapatită@Curcumină

În difractogramele reprezentate se pot observa maximele de difracție ce corespund
indicilor Miller (002), (120), (121), (130), (222), (123), (004), (233), conform datelor
tabelare disponibile în fi șele ASTM (American Society for Testing and Materials).
De asemenea se poate observa prezența unei singure faze (hidroxiapatita). Se
evidențiază un grad scăzut de cristali nitate, reprezentat de intensitățile reduse ale
interferenței de difracție. Lățimea p eak-urilor fiind caracte rizată de particule mici și
numeroase.
II.2.2 EDS
Spectrele de dispersie a razelor X caracteristice diferitelor materiale propuse în
activitatea experimentală au fost obținute obținute prin utilizarea unui detector EDAX din
dotarea unui microscop electronic de baleiaj de înaltă rezoluție produs de FEI, model Inspect
F50.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

32

Fig. 3.5 Spectru de dispersie a razelor X

În spectrele din figura 3.5 s e observă prezența com pușilor C, O, P, Ca , ce sunt
caracteristice hidroxiapatiei. De asemenea nu se poate observa prezența altor elemente , ceea
ce demonstrează că proba are un grad ridicat de puritate.
II.2.3 Microscopie electronică de baleiaj (SEM)
Achiziți a de micrografii s -a realizat cu ajutorul unui microscop electronic de baleiaj
de înaltă rezoluție, Inspect F50, l a 30KeV și diverse magnificații .
Rezultatele acestor analize sunt prezentate î n figurile 3 .6, 3.7 respe ctiv 3.8

Figura. 3.6 Imagi ni de microscopie electronică de baleiaj pentru pulberea de Hidroxiapatită

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

33

Figura. 3.7 Imagini de microscopie electronică de baleiaj pentru pulberea de Hidroxiapatită
și 5% curcumină

Figura. 3.8 Imagini de microscopie electronică de baleiaj pentru pulberea de Hidroxiapatită
și 10% curcumină

În imaginile de microscopie electronică de baleiaj (fig 3.6 , 3.7, și 3,8 ) sunt
reprezentate nanoparticulele de hidroxiapatită sub formă de baghetă, cu dimensiun i cuprins e
între 13 -15 nm pentru proba care conține doar hidroxiapatită, între 12 -18 nm pentru proba cu
adaos de 5% curcumină respectiv 10-25 nm pentru proba cu adaos de 10% curcumină . De
asemenea, dup ă cum se poate observa în figura 3.8, un adaos de 10% curcumină determină o
schimba re a morfologiei probei – pe langă creșterea în dimensiune, particulele prezintă
formă aciculară.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

34
II.2.4 FT -IR
Investigarea prin metoda FT -IR a pulberilor sintetizate a presupus analizarea unor
cantități reduse de probă prin intermediul spectrometrului mod el Nicolet iS50R.
Măsurătorile au fost efectuate la temperatura camerei, utilizându -se modulul de atenuare
totală a reflexiei (ATR), fiind efectuate 32 de scanări ale probelor între 4000 și 500 cm-1, la o
rezoluție de 4 cm-1. Înregistrarea spectrală a date lor a fost posibilă prin conectarea
spectrometrului la o unitate de preluare și prelucrare a datelor, prin intermediul programului
de lucru Omnic.

Fig 3. 9 Spectrul FT -IR 5%curcumină

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

35

Fig 3.10 Spectrul FT -IR 10%curcumină

Fig 3.11 Spectrul FT -IR al hap+5%curcumină și hap+10%curcumină

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

36

În spectrele HAP -Curcumină (5%, 10%) se observă că benzile de absorbție în
intervalul 3200 -3500 cm-1 aparțin întinderii legăturii O -H, datorită prezenței apei, care se
îmbină cu vibrația de întindere O -H a grupu lui fenolic de curcumină. Ca o consecință a
acestui fapt, se observă o aplatizarea a benzii specifice legăturii O -H .
Moleculele de apă adsorbite pe supraf ață sunt confirmate prin prezenț a benzilor
specifice apei, observate în intervalul 1600 -1650 cm-1 ce apar în toate spectrele, în timp ce în
eșantioanele HAP -Curcumină vârfurile de absorbție în ceea ce privește C = O și C = C sunt
observate în aproximativ 1590 cm-1 și respectiv 1512 cm-1, care se îmbină cu vârfurile de
absorbție ale apei și, în final, are ca rezultat o absorbție lărgită în intervalul 1500 -1650 cm-1.
Absorbțiile corespunzătoare P -O asimetrice și simetrice sunt observate în intervalul
1000 -1200 cm-1, 900 -950 cm-1 și respectiv 530 -550 cm-1.
În fig ura 3.11 se observă prezența unor ntensități mai scăzute, ale benzilor specifice
Hap+10%curcumină, deoarece o cantitate mai mare de medicament ecranează vibrația
legaturilor PO 43- (cuprinse între 500 cm-1-600cm-1). De asemenea se observă absorbțiile
corespunzătoare legăturilor P -O asimetrice și simet rice, observate în intervalul 1000 -1200
cm-1.

II.2.5 Teste de biocompatibilitate
Testele de biocompatibilitate au fost efectuate in vitro pe linia celulară DOBC
Watson (eșantion). În urma acestor teste se poate observa că proba cu hidroxiapatită nu
permit e inhibarea celulelor, pe când probele hidroxiapatită+5%curcumină și
hidroxiapatită+10%curcumină, inhibă celulele și astfel nu le mai permite dezvoltarea. Ca
urmare, testele de biocomptibilitate efectuate determină un efect antitumoral.
Rezultatele testulu i sunt prezentate în figura 3.12.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

37

Fig. 3.12 Teste de biocompatibilitate

În fig ura 3.12. faza G1 reprezintă faza în care celulele se află în interfază (înainte de
mitoză=distribuirea în mod egal al materialului genetic) unde ele cresc și adună nutrien ți
pentru a fi pregătită de replicarea celulară. F aza S (sinteză) este faza în care celulele își
dublează cromozomii , iar faza G2 este faza a doua de creștere. Se poate observa în toate
cele 4 i magini că faza G1 își menține proliferarea pentru toate probe le celulare.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

38
II.3 Considerații asupra mediului și calcule economice
În vederea evaluării oportunității economice de obținere a acestor sisteme, s -a realizat
un calculul economic pentru obținerea a 6 g de hidroxiapatită, după cum urmează:

Materiale utili zate Cantitatea folosită Preț
(lei)
Hidroxid de calciu 4.43 g 1.82
Fosfat amoniu 4.73 g 10.35
Hidroxid de amoniu 24 ml 95
Apa distilata 470 ml 18.26
Curcumină 0,23 g 7.36
Alcool etilic 300 ml 176
Total=309 lei

Aparatură Timp (h) Consum(kW/h)
1kW/ h=0.45 lei Preț
(lei)
Agitator magnetic 73 0.55 18.00
Etuvă 23 0.35 4
Centrifugă 0.20 0.55 0.05
Total=22.06 lei

Total= 332 lei

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

39
III. Concluzii
Hidroxiapatita a atras în ultimii ani o mare atenție ca material de substituție pentru
oase și dinți. Est e osteoconductivă, permițând creșterea osului în interiorul implantului și în
consecință osteointegrarea [12].
Curcumina este derivat ă din planta Curcuma longa și utilizat ă în diferite aplicații
biomedicale datorită proprietăților sale antioxidante, anti -bacteriene, antiinflamatorii și
antitumo rale, aceasta fiind folosită în tratarea bolilor precum cancer, diabet sau artrită [16].
Sinteza hidroxiapatitei a fost efectu ată prin procesul de co -precipitare , având ca scop
obține rea unor nanopart icule fine monodispersate și evita rea depunerii necontrolată a
acestor nanoparticule în fazele viitoare , pornind de la Ca (OH) 2 și (NH 4)2HPO 4. Precipitatul
uscat obținut în urma pr ocesului de co -precipitare, a fost tratat termic la 600 ° C / 3h, apoi a
fost suspendat în soluția de curcumină (5%, 10% în etanol) timp de 72 ore sub agitare
magnetică.
Caracterizarea morfologică și structu rală, precum și caracterizarea în vitro a
nanopar ticulelor de hidroxiapatită și a hidroxiapatitei încărcate cu curcumin ă, a fost realizată
utilizând următoarele analize: difracția cu raze X (XRD) , microscopia electronică de baleiaj
(SEM), EDS, analiză spectroscopică în infraroșu cu transformată Fourier ( FT-IR) și teste de
biocompatibilitate.
Toate probele au fost testate din punct de vedere al biocompatibilității, în timp ce
pentru eșantioanele cu conținut diferit de curcumin ă au fost implicate și studii antitumorale.
În urma întregului proces concluziona t mai sus, s -a demonstrat că materialul
compozit pe bază de hidroxiapatită și curcumină prezintă un efect antitumoral asupra
cancerului osos.

Sisteme antitumorale utilizate în ingineria țesutului osos

40
IV. Bibliografie
1. Dan Cristescu, C.S., Bogdan Voiculescu, Cezar Th.Niculescu, Radu Cârmaciu ,
Manual de biologie pentru clasa a XI -a. 2008.
2. Curs țesut epitelial . 2017, Universitatea Carol Davila
3. Ficai, A., Biomatriale compozite pe bază de colagen și hidroxiapatită. 2009.
4. Bollinger, T.M., Adevărul despre cancer . 2014: Adevărul.
5. Oncolog ie veterinara . 3, Facultat de medicină veterinară, Cluj -Napoca.
6. Liu, S., et al., IL-18 Contributes to Bone Cancer Pain by Regulating Glia Cells and
Neuron Interaction. The Journal of Pain, 2018. 19(2): p. 186 -195.
7. Chambard, L., et al., Bone, muscle, and metabolic parameters predict survival in
patients with synchronous bone metastases from lung cancers. Bone, 2018. 108: p.
202-209.
8. Kuo, M.C., et al., Cancer stemness in bone marrow micrometastases of human breast
cancer. Surgery, 2018. 163(2): p. 33 0-335.
9. Lucchesi, M., et al., Developing drugs in cancer -related bone pain. Critical Reviews
in Oncology/Hematology, 2017. 119: p. 66 -74.
10. Tehnici și sisteme de imagistică medicală . 3, Facultea de Inginerie Medicală.
11. I.Pătrașcu, L.T.C., F.Miculesc u, Biomateriale și tehnologii protetice în implantologia
orală . 2009.
12. Ingineria țesuturilor dure . 3, Facultatea de Inginerie Medicală.
13. Ruiz -Aguilar, C., et al., Characterization of β -tricalcium phosphate powders
synthesized by sol –gel and mechanosy nthesis. Boletín de la Sociedad Española de
Cerámica y Vidrio, 2018.
14. Liu, S. -j., et al., Strontium and magnesium substituted dicalcium phosphate
dehydrate coating for carbon/carbon composites prepared by pulsed
electrodeposition. Applied Surface Scienc e, 2015. 359: p. 288 -292.
15. Curylofo -Zotti, F.A., et al., Differential effects of natural Curcumin and chemically
modified curcumin on inflammation and bone resorption in model of experimental
periodontitis. Archives of Oral Biology, 2018. 91: p. 42 -50.
16. Bordoloi, D. and A.B. Kunnumakkara, Chapter 2 – The Potential of Curcumin: A
Multitargeting Agent in Cancer Cell Chemosensitization , in Role of Nutraceuticals in
Cancer Chemosensitization , A.C. Bharti and B.B. Aggarwal, Editors. 2018,
Academic Press. p . 31-60.
17. Shah, S.A.A., et al., Curcumin incorporated polyurethane urea elastomers with
tunable thermo -mechanical properties. Reactive and Functional Polymers, 2018.
128: p. 97 -103.
18. Rivera -Mancía, S., J. Trujillo, and J.P. Chaverri, Utility of curcu min for the treatment
of diabetes mellitus: Evidence from preclinical and clinical studies. Journal of
Nutrition & Intermediary Metabolism, 2018.