Antioxidant and pro-oxidant properties of bioglass dopped with cerium and iron | Propriedades antioxidantes e pró-oxidantes de biovidros dopados com cério e ferro

Bioglasses are one of the most used biomaterials due to their composition that promotes bioactivity. The modification of composition through the incorporation of different ions, such as Cerium and Iron, enables this biomaterial to acquire new characteristics, such as the promotion of reactions with reactive oxygen species, allowing bioglass to function as an antioxidant or pro-oxidant agent. In this work, different compositions of 45S5 Bioglass with CeO₂ and Fe₂O₃ were studied to understand which reactions are promoted with reactive oxygen species. Thus, structural, morphological, electrochemical, and biological characterizations were conducted. The produced samples revealed thermal and structural changes at higher concentrations; however, these changes did not compromise the expected results. It was observed that an increase in the concentration of Ce resulted in a decrease in the Ceᶟ⁺/C⁴⁺ ratio, indicating that Ce samples with higher concentrations will have an antioxidant effect. Through electrochemical analysis, it was determined that the insertion of ions into the bioglass composition facilitated the charge transfer process. Based on the acquired data, the 5Ce sample was selected to act as an antioxidant agent and the 5Fe sample as a pro-oxidant agent.

Os biovidros são um dos biomateriais mais utilizados, devido à sua composição característica que promove bioatividade. A alteração da composição através da incorporação de diferentes iões, como o Cério e o Ferro permite que este biomaterial adquira novas características, como a promoção de reações com as espécies reativas de oxigénio permitindo que o biovidro atue como um agente antioxidante ou prooxidante. Nesta dissertação foram estudadas diferentes composições de Biovidro 45S5 com CeO₂ e Fe₂O₃ de forma a perceber quais as reações que são promovidas com as espécies reativas de oxigénio. Foram assim realizadas caracterizações estruturais, morfológicas, eletroquímicas e biológicas. As amostras produzidas reveleram alterações térmicas e estruturais nas concentrações mais elevadas, no entanto estas alterações não comprometeram os resultados esperados. Foi possível verificar que um aumento da concentração de Ce resultou numa diminuição do rácio Ceᶟ⁺/C⁴⁺, revelando que as amostras de Ce com maior concentração irão ter um efeito antioxidante. Através da análise eletroquímica foi possível determinar que a inserção dos iões na composição do biovidro facilitou o processo de transferência de carga. Com os dados adquiridos foi possível selecionar a amostra de 5Ce para atuar como agente antioxidante e a amostra de 5Fe como agente pró-oxidante.

Mestrado em Engenharia Biomédica