On mechanical properties and bioactivity of PVDF-BCP composites

• Published in: Cerâmica Vol. 64; no. 371; pp. 359 - 366
• Main Authors: Silva, L. M., Rosso, J. M., Bonadio, T. G. M., Silva, D. M., Dias, G. S., Weinand, W. R., Tominaga, T. T., Miyahara, R. Y., Cótica, L. F., Santos, I. A., Freitas, V. F.
• Format: Magazine Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Sao Paulo Associacao Brasileira de Ceramica 01.09.2018; Associação Brasileira de Cerâmica
• Subjects: bioatividade; biocompósitos; biomateriais; hidroxiapatita; Polyvinylidene fluorides; PVDF
• ISSN: 0366-6913; 1678-4553; 1678-4553
• DOI: 10.1590/0366-69132018643712325

Abstract A ceramic/polymer biocomposite with high potential for multifunctional practical applications in bone tissue engineering was synthesized by using a well-known piezoelectric polymer, polyvinylidene fluoride (PVDF), and a high bioactive biphasic calcium phosphate (BCP) ceramic obtained from recycled fish bones. High-bioactivity was observed for the PVDF-BCP composite when it was subjected to conditions that simulate the animal body once a very thick apatite layer (9 μm) was grown on its surface in an immersion experiment (7 days) in simulated body fluid. The structural characteristics of the PVDF-BCP composite showed similarities with highly bioactive young animal bones, overlapped with PVDF polymorphic phases. Mechanical tests revealed properties very similar to those of the human bone tissue with a resistance strength reaching 80 MPa. Together, all these factors indicated a very promising material for application in osseous implants/replacement with postoperative recovery controlled/accelerated by external stimuli. Resumo Um biocompósito cerâmico/polimérico com alto potencial para aplicações práticas multifuncionais em engenharia de tecidos ósseos foi sintetizado usando o conhecido polímero piezoelétrico, fluoreto de polivinilideno (PVDF), e a cerâmica altamente bioativa, fosfato de cálcio bifásica (BCP), obtida a partir de ossos de peixes reciclados. Uma alta bioatividade foi observada no compósito PVDF-BCP quando este foi submetido a condições que simulam um corpo animal. De fato, uma camada de apatita muito espessa (9 μm) cresceu em sua superfície no experimento de imersão (7 dias) em fluido corpóreo simulado (SBF). As características estruturais do compósito PVDF-BCP mostraram semelhanças com ossos de animais jovens, altamente bioativos, sobrepostos com fases polimórficas de PVDF. Ensaios mecânicos revelaram propriedades muito semelhantes às do tecido ósseo humano, com uma resistência à compressão atingindo 80 MPa. Juntos, todos esses fatores indicaram um material muito promissor para aplicação em implantes e/ou substituições ósseas com recuperação pós-operatória controlada/acelerada por estímulos externos.