[pt] DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS HÍBRIDOS DE HIDROXIAPATITA COM ÓXIDO DE FERRO: CARACTERIZAÇÕES FÍSICO-QUÍMICAS E POTENCIAIS APLICAÇÕES

[en] DEVELOPMENT OF HYBRID MATERIALS OF HYDROXYAPATITE WITH IRON OXIDE: PHYSIC OCHEMICAL CHARACTERIZATIONS AND POTENTIAL APPLICATIONS

[pt] MATEUS DE OLIVEIRA DA CRUZ

[pt] HIDROXIAPATITA

[pt] OXIDO DE FERRO

[pt] MATERIAL HIBRIDO

[pt] NANOMATERIAL

[en] HIDROXI APATITE

[en] IRON OXIDE

[en] HYBRID MATERIAL

[en] NANOMATERIAL

[pt] Nos últimos anos, a pesquisa em materiais tem se concentrado no desenvolvimento de nanomateriais avançados e multifuncionais, impulsionada pelo avanço da nanotecnologia. A modificação de materiais convencionais por meio da integração com outros componentes permite aprimorar propriedades já existentes ou conferir novas funcionalidades. A hidroxiapatita (HAp) é um biomaterial amplamente utilizado em engenharia tecidual e odontologia como substituto ósseo, além de apresentar aplicações promissoras em remediação ambiental e catálise. Estudos demonstram que suas propriedades podem ser aprimoradas pela formação de nanocompósitos ou materiais híbridos. Dentre as diversas estratégias de modificação da HAp, a incorporação de óxidos de ferro tem emergido como um campo de pesquisa crescente, especialmente pela possibilidade de conferir propriedades magnéticas ao material com a presença de magnetita (Fe3O4) ou maghemita (gama-Fe2O3). Neste contexto, este trabalho investigou diferentes abordagens para a síntese de nanomateriais híbridos de hidroxiapatita com óxidos de ferro. A técnica de precipitação química foi utilizada para a síntese de HAp e de nanopartículas de óxido de ferro (IONP). Um procedimento de única etapa foi utilizado para a síntese de compósito como primeira estratégia, sendo obtida a amostra NC-UE. Em seguida, HAp ou IONP foi utilizada como ponto de nucleação para síntese do compósito, obtendo-se as amostras NC-NHAp e NC-NMag. Por fim, a mistura física entre partículas de HAp e IONP foi preparada e também avaliada, sendo obtida a amostra NC-MF. Os materiais foram caracterizados por MET, DRX, FTIR, TGA, BET e VSM. A presença de fases de HAp e IONP em todos os materiais foi confirmada pelas técnicas de DRX e FTIR, sendo possível visualizar a formação de ambas as partículas pelas micrografias obtidas, com a fase apatita em formato bastão e o óxido de ferro em formato esférico. A amostra NC-NMag se destacou em relação à porosidade, com o maior volume de poros (0,58 g/cm3) e maior diâmetro de poros (24,61 nm). A maior área específica foi obtida para a amostra NC-NHAp, com valor de 131,82 m2/g. As amostras NC-UE e NC-NHAp apresentaram magnetização com valores insignificantes. Por outro lado, as amostras NC-NMag e NC-MF apresentaram propriedade superparmagnética, com valores de saturação de magnetização de 14,1 e 15,3 emu/g, respectivamente, revelando o potencial das estratégias de síntese empregadas.

[en] In recent years, materials research has focused on the development of ad vanced and multifunctional nanomaterials, driven by the progress of nanotech nology. The modification of conventional materials through integration with other components enables the enhancement of existing properties or the intro duction of new functionalities. Hydroxyapatite (HAp) is a biomaterial widely used in tissue engineering and dentistry as a bone substitute, in addition to showing promising applications in environmental remediation and catalysis. Studies have demonstrated that its properties can be improved through the formation of nanocomposites or hybrid materials. Among the various strategies for modifying HAp, the incorporation of iron oxides has emerged as a grow ing field of research, particularly due to the possibility of imparting magnetic properties to the material in the presence of magnetite (Fe3O4) or maghemite (gamma-Fe2O3). In this context, this study investigated different approaches for the synthesis of hybrid nanomaterials based on hydroxyapatite and iron oxides. The chemical precipitation technique was used for the synthesis of both HAp and iron oxide nanoparticles (IONP). As a first strategy, a one-step procedure was employed for the synthesis of the composite, obtaining the NC-UE sam ple. Subsequently, HAp or IONP was used as a nucleation site for composite formation, resulting in the NC-NHAp and NC-NMag samples. Finally, a phys ical mixture of HAp and IONP particles was prepared and evaluated, yielding the NC-MF sample. The materials were characterized by TEM, XRD, FTIR, TGA, BET and VSM. The presence of HAp and IONP phases in all materials was confirmed by XRD and FTIR analyses, and the formation of both types of particles was observed in the micrographs, with the apatite phase exhibiting a rod-like morphology and the iron oxide a spherical shape. The NC-NMag sample stood out in terms of porosity, with the highest pore volume (0.58 cm3/g) and the largest pore diameter (24.61 nm). The highest specific surface area was obtained for the NC-NHAp sample, with a value of 131.82 m2/g. The NC-UE and NC-NHAp samples exhibited negligible magnetization values. On the other hand, the NC-NMag and NC-MF samples showed superparamag netic properties, with saturation magnetization values of 14.1 and 15.3 emu/g, respectively, revealing the potential of the synthesis strategies employed.

FRANCISCO JOSE MOURA

MARLA KAROLYNE DOS SANTOS HORTA

FRANCISCO JOSE MOURA

ARTUR SERPA DE CARVALHO REGO

MARLA KAROLYNE DOS SANTOS HORTA

GISELE MARIA LEITE DALMONICO

2025-11-27

2025-04-30

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.74378