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Document Type: Tese
Title: Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
Other Titles: Hybrid coatings development and applied to substrates of Ti-6Al-4V for biomedical applications
Authors: Santana, Joseane de Andrade
Issue Date: 28-Feb-2019
Advisor: Sarmento, Victor Hugo Vitorino
Co-advisor: Kunst, Sandra Raquel
Resumo : A liga Ti-6Al-4V é um dos biomateriais metálicos mais utilizados, pois possui resistência à corrosão, alta resistência estática e a fadiga, módulo de elasticidade relativamente baixo, baixo peso, alta biocompatibilidade e aposição óssea direta. No entanto, a exposição dessa liga em fluído corpóreo por um longo período de tempo possui baixa resistência ao desgaste, e possibilita a liberação de íons Al e V que podem causar reações adversas nos tecidos e distúrbios a neurológicos. Na tentativa de superar esses problemas, revestimentos híbridos Siloxano- PMMA foram sintetizados pelo método sol-gel e depositados por imersão na liga Ti-6Al-4V tratada superficialmente. Cloreto de cálcio foi adicionado para facilitar a formação de hidroxiapatita e promover a osteossíntese. Inicialmente estudouse a formação dos híbridos por meio das técnicas FTIR e TG e observou-se que a adição do sal de cálcio à matriz híbrida favoreceu a formação de cadeias poliméricas mais regulares, influenciou nas reações de hidrólise e condensação. Os ensaios morfológicos, mostraram a formação de revestimentos híbridos homogêneos, de baixa espessura, com aderência ao substrato, hidrofílicos e com algumas microrugosidades a medida que foi acrescida a razão do sal de cálcio. Os ensaios eletroquímicos em fluido corpóreo simulado (SBF) à 37 ºC e monitorados por técnicas eletroquímicas indicaram cor à corrosão maior para os revestimentos híbridos em comparação a liga sem revestimento nas primeiras horas de imersão. No entanto, o filme sem adição do sal mostrou-se mais resistivo durante maior tempo de imersão devido a rede de sílica mais compacta. Os ensaios in vitro de bioatividade demonstraram que os revestimentos híbridos favorecem a formação da hidroxiapatita em SBF. Enquanto os ensaios de viabilidade e densidade celular usando células do tipo murino MC3T3 E1 da linhagem de células pré-osteoblásticas derivadas da calota craniana de camundongos C57BL/6, demostraram alta viabilidade celular e efeito não tóxido para todos os sistemas e alta densidade celular para o sistema sem adição do cloreto de cálcio. Por fim, os resultados mostraram que o revestimento híbrido na ausência do cloreto de cálcio melhorou efetivamente a bioatividade, biocompatibilidade e resistência à corrosão dos substratos Ti-6Al-4V.
Abstract: The Ti-6Al-4V alloy is one of the most widely used metallic biomaterials due to the corrosion resistance, high static and fatigue strength, relatively low elasticity modulus, low weight, high biocompatibility and direct bone apposition. However, the exposure this alloy to body fluid for a long period of time, has low wear resistance and allows the release of Al and V ions may cause adverse reactions in tissues and neurological disorders. In an attempt to overcome these problems, hybrid Siloxane-PMMA coatings were synthesized by the sol-gel method and deposited by immersion on the surface alloy Ti-6Al-4V treated. Calcium chloride was added to some compositions to facilitate the formation of hydroxyapatite and promote osteosynthesis. At the start, was studied the hybrids formation by means of the FTIR and TG techniques and it was observed that the addition of the calcium salt to the hybrid matrix favored the formation of more regular polymer chains, influenced in hydrolysis and condensation reactions, besides having higher thermal resistance to hybrids. As regards morphological tests, these showed the formation of homogeneous, low thickness, substrate adherent, hydrophilic coatings with some micro-roughness as the molar ratio of calcium salt to the composition was increased. Electrochemical simulated body fluid (SBF) tests at 37 °C and monitored by electrochemical techniques indicated higher corrosion resistance for the hybrid coatings than for the uncoated alloy in the first few hours of immersion, however, the film without addition of salt showed is more resistive during longer immersion time due to the more compact silica network. In vitro bioactivity assays demonstrated that hybrid coatings further the formation of hydroxyapatite in SBF. While viability and cell density using murine osteoblastic MC3T3 cells, demonstrated high cell viability and non-toxic effect for all systems and high cell proliferation for the system without addition of calcium chloride. Finally, the results showed that hybrid coating without calcium chloride effectively improved the bioactivity, biocompatibility and corrosion resistance of Ti-6Al-4V substrates.
Keywords: Química
Implantes artificiais
Corrosão de alumínio
Materiais biomédicos
Implantes
Corrosão
Materiais híbridos
Biocompatibilidade
Bioatividade
Implants
Corrosion
Hybrid materials
Biocompatibility
Bioactivity
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe
Program Affiliation: Pós-Graduação em Química
Citation: SANTANA, Joseane de Andrade. Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas. 2019. 112 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11202
Appears in Collections:Doutorado em Química

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