Utilização do compósito P(VDF- TrFE)/Batio3 como revestimento de implantes da liga Ti-30Ta para aplicações biomédicas

• Autor(a) principal: RIBEIRO, Larissa Mayra Silva
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2651
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::MATERIAIS PARA ENGENHARIA; Liga Ti-30Ta; P(VDF-TrFE)/BaTiO3; Modificação de superfícies; Recobrimento de substratos; Recobrimento de substratos; Osseointegração

O titânio e suas ligas são amplamente utilizados como biomateriais para fixação e substituição do tecido ósseo devido às suas propriedades mecânicas e à sua biocompatibilidade. No entanto, o titânio comercialmente puro é considerado como um material bioinerte e seu módulo de elasticidade (110 GPa) é muito superior quando comparado ao módulo do tecido ósseo, o qual corresponde a faixa de 10-30GPa. Por este motivo, busca-se adicionar elementos ao titânio mantendo suas características biocompatíveis. Assim, a liga Ti-30Ta foi escolhida para a realização deste estudo, a qual possui módulo de elasticidade próximo mais próximo ao do osso quando comparado ao titânio cp. Não obstante, para promover características bioativas ao implante, é possível recobrir sua superfície utilizando filmes biocompatíveis e biofuncionais. Por este motivo, biomateriais com propriedades piezoelétricas, como o copolímero P(VDF TrFE) e a cerâmica BaTiO3, foram adotados com o intuito de recobrir a liga de titânio a fim de promover a eletroestimulação das células ósseas e favorecer o processo de osteogênese. Para tal, o material foi sintetizado e depositado no substrato de Ti-30Ta através da técnica de pulverização à baixas temperaturas. A caracterização do compósito foi realizada através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Energia de Superfície e Molhabilidade. Já para a avaliação da adesão do filme no substrato foi utilizado a técnica de Esclerometria (ou Scratch Test) e o comportamento mecânico do material foi avaliado pela Microdureza Vickers e Módulo de Elasticidade. Já a resistividade elétrica foi obtida através do Ensaio de Impedância em corrente alternada. Para avaliar a atividade microbiológica do material, foram realizados os ensaios utilizando cepas de bactérias Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis. O comportamento das células sanguíneas quando em contato com o material foi avaliado pelo ensaio de hemocompatibilidade. Os resultados obtidos por meio das técnicas citadas anteriormente indicam que o material de recobrimento indica características de superfície como molhabilidade – com superfície hidrofílica correspondente a um ângulo de contato de 80°, rugosidade média de 0,24µm e energia de superfície correspondente a 40,7 mN/m2 , as quais são consideradas adequadas para promover a interação entre célula-implante. Além disso, também foi constatado que o material de recobrimento possui estabilidade térmica até 450°C e apresenta fase piezoelétrica até aproximadamente 140°C. Em relação a adesão do filme no substrato, foi observado que através da técnica de lixamento realizado na superfície, o filme se comportou de forma superior às demais amostras, sendo a carga crítica para ocasionar falha no recobrimento correspondente a 8MPa. Os ensaios biológicos mostraram que o material apresenta características hemocompatíveis quando em contato com as células sanguíneas. Já o ensaio microbiológico mostrou que para a bactéria Staphylococcus aureus o crescimento bacteriano na liga recoberta não mostrou diferenças significativas quando comparada com a liga sem recobrimento. Já no caso da Staphylococcus epidermidis, houve um crescimento considerável na liga recoberta em relação a liga sem recobrimento, indicando que a superfície do filme pode ter propiciado o crescimento bacteriano. No entanto, com base nos resultados apresentados, pode-se concluir que a liga Ti-30Ta recoberta com P(VDF-TrFE)/BaTiO3 é promissora para aplicações biomédicas, principalmente quando utilizada como implantes odontológicos e faciais.