Hydrogels are promising materials for biomedical applications due to their tunable properties. Despite significant research on optimizing the mechanical and rheological properties of chitosan hydrogels, a comprehensive analysis incorporating pH and molarity of the neutralizing solution is still lacking. This study addresses this gap by evaluating how these factors influence the rheological characteristics of chitosan hydrogels. The hydrogels were prepared using an acidic blend and were neutralized with sodium hydroxide solutions. Rheological characterization demonstrated that all samples exhibited pseudoplastic behavior, with viscosity decreasing under shear stress. Hydrogels with higher pH values exhibited lower viscosity, which is attributed to the reduced protonation and weaker electrostatic repulsion between chitosan chains. In contrast, more acidic conditions resulted in increased viscosity and greater chain entanglements. NaOH concentration impacted gel stability; lower concentrations resulted in more stable gels, whereas higher concentrations increased crosslinking but compromised integrity at elevated pH. These findings provide essential insights for optimizing chitosan hydrogels with customized properties, making them highly suitable for specific biomedical applications, such as advanced 3D-printed wound dressings.

Hydrogels are promising materials for biomedical applications due to their tunable properties. Despite significant research on optimizing the mechanical and rheological properties of chitosan hydrogels, a comprehensive analysis incorporating pH and molarity of the neutralizing solution is still lacking. This study addresses this gap by evaluating how these factors influence rheological characteristics of chitosan hydrogels. The hydrogels were prepared using an acidic blend and were neutralized with sodium hydroxide solutions. Rheological characterization demonstrated that all samples exhibited pseudoplastic behavior, with viscosity decreasing under shear stress. Higher pH values’ hydrogels showed reduced viscosity, linked to decreased protonation and electrostatic repulsion between chitosan chains, while more acidic conditions led to higher viscosity and entanglements. NaOH concentration impacted gel stability; lower concentrations resulted in more stable gels, whereas higher concentrations increased crosslinking but compromised integrity at elevated pH. These findings are critical for designing chitosan hydrogels with tailored properties for targeted biomedical uses.

RESUMO O elevado número de pacientes com problemas de saúde por doenças ósseas ou traumas tem promovido o desenvolvimento de pesquisas em biomateriais de modo a garantir uma melhor qualidade de vida. Dentre os diversos biomateriais, os cimentos ósseos poliméricos (PMMA) ou cerâmicos (fosfatos e silicatos de cálcio) destacam-se para aplicações em cirurgias ortopédicas e odontológicas, tais como: reconstrução óssea, artoplastia. Diante do exposto o objetivo da pesquisa foi avaliar a influência da incorporação de fosfatos de cálcio (β-TCP (amostra 1 -A1) e hidroxiapatita – HAp (amostra 2 – A2) na proporção de 2% (m/m) para a formação de cimento ósseo de silicato de cálcio (wollastonita/brushita) pelo método de dissolução/precipitação. A mistura do pó (wollastonita) foi homogeneizada, posteriormente uma solução de ácido fosfórico adicionada para formação do cimento ósseo, foram colocadas em um molde de teflon baseado com a norma ABNT NBR ISO 5833, e finalmente deixados a 25ºC por 24 horas obtendo os corpos de prova. A análise por DRX das amostras indicaram a presença das fases cristalinas do fosfato de cálcio (β-TCP e HAp) e silicato de cálcio (wollastonita e Brushita). As imagens das amostras por MEV apresentaram tamanho de partículas características da wollastonita/brushita/HAp/β-TCP. Foi realizado uma análise granulométrica a partir das micrografias, onde se observou que a incorporação dos fosfatos influencio na aglomeração dos tamanhos das partículas quando comparados ao cimento ósseo puro. O ensaio de compressão indica que a incorporação dos fosfatos melhora a propriedade mecânica, devido à redução das partículas o qual provoca uma maior compactação. Conclui-se que a A2 com a incorporação da HAp essa melhora da resistência mecânica foi mais intensa em relação a A1, no entanto, às duas amostras tiveram melhorias significativas em comparação ao cimento ósseo de silicato de cálcio.

O avanço científico e tecnológico para desenvolvimento de cimentos ósseos, vem sofrendo modificações, de modo a obter propriedades que se adéquem para aplicações específicas. A incorporação de outros materiais tais como quitosana, colágeno, óxidos, polietilenoglicol, entre outros, que substituam ou até mesmo incorporem características não presentes, são bem exploradas, entretanto, a influência do beneficiamento dos pós cerâmicos, vem sendo pouco estudadas. Neste sentido, o presente trabalho obteve o cimento ósseo de brushita/SrO/quitosana através do método de dissolução/precipitação, utilizando uma mistura de pó wollastonita/estrôncio aplicado os métodos de remoção de umidade por estufa e dessecador. As amostras foram caracterizadas através da análise do tempo de cura e de pega, resistência a compressão, difração de raios X (DRX) e microscopia ótica (MO). Os resultados mostraram que o método de remoção de umidade, promove variação de fases formadas nos cimentos, conforme observado no DRX, gerando uma melhora na resistência compressiva. A temperatura e tempo dos cimentos apresentaram redução durante sua cura para as amostras MPC. A análise microscópica mostrou que o método de remoção da umidade, promoveu uma maior porosidade na estrutura interna do cimento, o que pode proporcionar uma melhora em sua compatibilidade a região óssea aplicada.