Modificação de superfície da liga Ti6A14V para apliacação biomédica

Abstract

The aim of this work is to modify the Ti6A14V titanium alloy by deposition of TiO2 thin films (with and without calcium) and apatite. The presence of apatite, including hydroxyapatite (HA), in implant materials is important since it is the main mineral component of the bone. It plays an important role on biomineralization, namely: the bioactivity and reabsorption of apatites induce a specific biological response on the interface with the living tissue which allows a chemical bond formation. Such chemical bond is fundamental on osseointegration activation, connection between neoformed bone and implant's surface and ensuring a good mechanical anchorage. This anchorage also depends on micromorphological surface structure. In this work, the mentioned alloy's surface modification was performed by chemical treatment followed by TiO2 thin film deposition, with and without calcium and apatite, by sol-gel method combined to dip coating technique (immersion). After each deposition, the materials were treated under temperatures previously established based on results of thermogravimetry combined with differential thermal analysis (TG/DTA) of both precursors. Then, the surface were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X ray diffractometry (DRX) and also Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR). Adhesion tests in the films were performed by pull off technique. Electrochemical methods (polarization curves) were applied in order to evaluate the behavior of the surfaces under corrosion in balanced saline Hank's solution. Finally, cytotoxicity tests were done based on cellular viability of L929 fibroblasts arranged in contact with the modified surfaces. As a comparison standard, the preparation and the tests were also performed in Ti c.p. (commercially pure titanium). This project brought several challenges, such as the materials synthesis and applications test. The synthesis results show that it was possible to obtain TiO2 with...

O presente trabalho tem por objetivo modificar, a liga de titânio Ti6A14V, pela deposição de filmes finos de TiO2 (contendo ou não cálcio) e apatita. A presença de apatita, que inclui hidroxiapatita (HA), em materiais de implantes é importante por ser o principal componente mineral ósseo. Desempenha um papel importante na biomineralização, a saber: a bioatividade e reabsortividade das apatitas induzem uma resposta biológica específica na interfacecom o tecido vivo que possibilita a formação de uma ligação química. Essa ligação é fundamental para ativar a osseointegração, conexão entre o osso neoformado e a superfície do implante e assegurar a boa ancoragem mecânica. Essa ancoragem depende também da estrutura superficial micromorfológica. Nesse estudo, a modificação superficial da liga mencionada foi feita por tratamento químico seguida de deposição de filmes de TiO2, contendo ou não cálcio e apatita, pelo método sol-gel associado a dip coating (imersão). Após cada deposição, foram tratados em temperaturas previamente estabelecidas com base nos resultados de termogravimetria associada à análise térmica diferencial (TG/DTA) dos sois precursores. Em seguida, tais superfícies foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), diframetria de raios X (DRX), e também por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Testes de adesão de filmes foram efetuados por pull off. Métodos eletroquímicos (curva de polarização) foram empregados para avaliar o comportamento das superfícies frente à corrosão em solução salina balanceada de Hanks. Por fim, testes de citotoxidade foram feitos com base na viabilidade celular de fibroblastos L929 plaqueadas em contato com as superfícies modificadas. Para comparação, tanto a preparação como os testes foram realizados também em Ti c.p. (titânio comercialmente puro). Os resultados de caracterização por DRX mostraram que...