Morphological and chemical analysis of bone substitutes by scanning electron microscopy and microanalysis by spectroscopy of dispersion energy

ABSTRACT

This study evaluated the morphological and chemical composition of the following bone substitutes cancellous and cortical organic bovine bone with macro and microparticle size ranging from 1.0 to 2.0 mm and 0.25 to 1.0 mm, respectively; inorganic bovine bone with particle size ranging from 0.25 to 1.0 mm; hydroxyapatite with particle size ranging from 0.75 to 1.0 mm; and demineralized freeze-dried bone allograft with particle size ranging from 0.25 to 0.5 mm. The samples were sputter-coated with gold in an ion coater, the morphology was observed and particle size was measured under vacuum by scanning electron microscopy (SEM). The chemical composition was evaluated by spectroscopy of dispersion energy (EDS) microanalysis using samples without coating. SEM analysis provided visual evidence that all examined materials have irregular shape and particle sizes larger than those informed by the manufacturer. EDS microanalysis detected the presence of sodium, calcium and phosphorus that are usual elements of the bone tissue. However, mineral elements were detected in all analyzed particles of organic bovine bone except for macro cancellous organic bovine bone. These results suggest that the examined organic bovine bone cannot be considered as a pure organic material.

RESUMO

Neste estudo foram avaliados a morfologia, o tamanho e a composição química dos seguintes substitutos ósseos osso bovino orgânico cortical e esponjoso com micropartículas medindo entre 0,25 e 1,0 mm e macropartículas medindo entre 1,0 e 2,0 mm; osso bovino cortical inorgânico com partículas medindo entre 0,25 e 1,0 mm; hidroxiapatita com partículas medindo entre 0,75 e 1,0 mm; e osso humano descalcificado, congelado e seco medindo entre 0,25 a 0,5 mm. Para a analise da morfologia e tamanho das partículas, as amostras foram preparadas em porta-espécime, metalizadas em ouro e analisadas a vácuo em microscopia eletrônico de varredura (MEV). Para a análise da composição química, as partículas não foram metalizadas e foram analisadas por microanálise por espectroscopia por dispersão de energia (EDS). A análise em MEV, demonstrou que as partículas substitutos ossos apresentaram formato irregular e tamanho variável, maior do que o mencionado pelo fabricante. A microanálise por EDS detectou a presença de elementos como sódio, cálcio e fósforo, que são comuns à composição do tecido ósseo, porém revelaram a presença de elementos químicos nas partículas de osso bovino orgânico, exceto para a macropartícula de osso bovino orgânico esponjoso. Esses resultados sugerem que o osso bovino orgânico não pode ser considerado um material orgânico puro.