Avaliação da bioatividade de revestimentos produzidos sobre Tântalo por oxidação eletrolítica assistida por plasma

Abstract

O tântalo vem se destacando entre os biomateriais metálicos devido a propriedades como baixa reatividade química, ótima duc¬tibilidade, elevada resistência à corrosão e ótima bioatividade. Neste trabalho foi utilizada a técnica de oxidação eletrolítica assistida por plasma (PEO- do ingês, Plasma Electrolytic Oxidation) em substrato de tântalo, utilizando-se como eletrólito uma solução de acetato de cálcio e glicerofosfato dissódio, com a finalidade de se crescer um revestimento de hidroxiapatita sobre a superfície metálica. No processo PEO empregou-se pulsos de tensão contínua com frequência de 100 Hz e foram avaliados os efeitos da variação da diferença de potencial aplicada entre os eletrodos, que foi variada de 350 a 500 V, e do tempo de tratamento, que variou de 60 a 600 s. Para análises da composição química e estrutural dos revestimentos foram utilizadas espectroscopias de reflexão/absorção no infravermelho (IRRAS) e de energia dispersiva de raios X (EDS) e difração de raios X (XRD), enquanto que a morfologia da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Empregando-se a técnica de perfilometria determinou-se a rugosidade das superfícies tratadas. A bioatividade dos revestimentos foi avaliada a partir de ensaios de adesão e crescimento de células osteoblásticas. Os melhores resultados foram obtidos com amostras tratadas em 500V com um tempo mínimo de 300 s. Nestas condições foi possível a formação de um revestimento de hidroxiapatita cristalina, confirmada por XRD. Os espectros obtidos com IRRAS também confirmaram a presença de espécies químicas responsáveis pela formação de hidroxiapatita como fosfatos (PO43-), hidroxilas (OH-) e carbonatos (CO3-2). As amostras tratadas apresentaram bioatividade e viabilidade celular maiores que as observadas com o tântalo como recebido, devido às estruturas cristalinas de hidroxiapatita juntamente com a elevada rugosidade superficial obtida com o tratamento. A energia térmica gerada nas amostras durante o tratamento foi um fator determinante para se explicar a formação da hidroxiapatita.

Tantalum is becoming increasingly important amongst metallic biomaterials due to its special properties such as low reactivity, excellent ductility, high resistance to corrosion as well as high bioactivities. In this work Plasma Electrolytic Oxidation technique PEO, was employed on Tantalum substrate using a calcium acetate and glycerophosphate sodium with the goal of generating a coating of hydroxyapatite on the metallic surface. In this PEO process, DC pulses of 100 Hz were used. The differential of potential between the electrodes in the range of 350 V to 500 V were applied that lasted from 60s to 600s and their *effects were evaluated. For chemical composition and structural analysis of coating, Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS) were employed together with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and diffraction of X-ray (XRD). The morphology of the surface was evaluated with Electronic Scanning Microscopy. With profilometry techniques the roughness of the treated surface was determined. The bioactivity of the coating was assessed by testing the adhesion and development of osteoblastic cells. The best results were obtained with samples undergoing a tension of 500 V lasting for a minimum of 300 s. Under these conditions it was possible to form hydroxyapatite crystal that was confirmed by DRX. The spectra obtained with IRRAS also confirmed the presence of chemical species responsible for the formation of hydroxyapatite such as phosphate groups (PO43-), hydroxyls (OH-) and carbonates (CO32-). The treated samples show greater cellular bioactivity and viability than those observed in raw tantalum due to the crystal structure of hydroxyapatite together with high surface roughness obtained as a result of the treatment. The thermal energy generated in samples during the treatment was a determining factor for explaining the formation of hydroxyapatite.