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Título: Deposição e caracterização de revestimentos de hidroxiapatita com incorporação de talco de pedra-sabão.
Autor(es): Mota, Laureana Moreira
Orientador(es): Manhabosco, Taíse Matte
Barboza, Ana Paula Moreira
Palavras-chave: Biomateriais
Titânio
Hidroxiapatita
Talco
Data do documento: 2017
Membros da banca: Barboza, Ana Paula Moreira
Junqueira, Rosa Maria Rabelo
Perpétuo, Genivaldo Júlio
Referência: MOTA, Laureana Moreira. Deposição e caracterização de revestimentos de hidroxiapatita com incorporação de talco de pedra-sabão. 2017. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Resumo: Implantes metálicos, tais como o titânio e suas ligas, têm sido cada vez mais utilizados como próteses ortopédicas e dentárias devido às suas propriedades, tais como biocompatibilidade, resistência à corrosão, leveza e alta ductilidade. No entanto, são materiais que não possuem uma alta resistência ao desgaste e nem formam ligações químicas fortes com os tecidos duros humanos, o que torna o seu uso limitado. Uma forma de melhorar a bioatividade destes materiais é por meio do desenvolvimento de revestimentos, tais como a hidroxiapatita – um material biocerâmico que apresenta composição química e semelhança biológica com os tecidos duros humanos e que promove a ligação entre implante e os tecidos circundantes. Como toda cerâmica, a hidroxiapatita é um material frágil e de baixa resistência ao impacto. Neste trabalho é proposta a eletrodeposição de hidroxiapatita com incorporação de talco de pedra-sabão para melhora das propriedades mecânicas. O talco de pedra-sabão é um material bidimensional com propriedades similares às do grafeno (grande resistência à ruptura, rigidez moderada, baixa energia de ligação entre camadas e capacidade de suportar deformações sem romper). Os revestimentos compósitos de hidroxiapatita com incorporação de talco foram avaliados através de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, polarização potenciodinâmica, difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, ensaios de desgaste e testes de biocompatibilidade. Diversos parâmetros foram utilizados para a deposição dos filmes de hidroxiapatita sendo que, na melhor condição de deposição, imagens ao microscópio eletrônico de varredura indicaram a formação de filmes compactos e uniformes para revestimentos de hidroxipatita pura e com incorporação de menores quantidades de talco. Espectros de energia dispersiva mostraram a formação de hidroxiapatita com razão Ca/P = 2,7. Da espectroscopia Raman foi possível obter a banda característica da presença de cristais de hidroxiapatita, em torno de 959 cm􀀀1. Por DRX foram identificadas as fases hidroxiapatita, talco e óxido de cálcio (CaO) nos filmes; a presença de CaO pode estar relacionada à alta concentração de cálcio nas amostras depositadas. Curvas de polarização potenciodinâmica indicaram que os filmes de hidroxiapatita depositados durante 1 hora aumentaram a resistência à corrosão do substrato de titânio em solução salina tamponada com fosfato (PBS), enquanto que os filmes com incorporação de talco apresentaram um comportamento idêntico ao do titânio sem o revestimento. Os ensaios de desgaste indicaram que os revestimentos de hidroxiapatita com incorporação de 10 g/L de talco melhoraram de forma significativa a resistência ao desgaste do substrato de titânio. Testes de biocompatibilidade in vitro indicaram que, apesar de uma baixa viabilidade celular, todas as amostras apresentaram atividade ALP (fosfatase alcalina) e produção de colágeno, importantes indicadores da diferenciação celular de osteoblastos.
Resumo em outra língua: Metallic implants, as titanium and its alloys, have often been used as orthopedic and dental prosthesis due to properties such as biocompatibility, corrosion resistance, lightness and high ductility. However, they are materials that do not present high wear resistance neither make strong chemical bond with hard human tissues, which impose limits to their use in biomedical applications. A possible way to improve the bioactivity of those materials is through the development of protecting coatings such as hydroxyapatite – a bioceramic material whose chemical composition and biological characteristics are alike to those of hard human tissues which fosters the bond between implants and surrounding tissues. Like any other ceramic, hydroxyapatite is a fragile material with low resistance to impact. In order to improve its mechanical properties, we propose, in this dissertation, the incorporation of soapstone talc in hydroxyapatite films obtained by means of electrochemical deposition. Soapstone talc is a biodimensional material with properties similar to those of graphene (great tensile resistance weak interaction between layers and moderate hardness, being able to bear deformations without breaking). The hydroxyapatite coating with incorporation of soapstone talc has been investigated through scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, potentiodynamic polarization, x-ray diffraction, Raman spectroscopy, wear and biocompatibility tests. Several parameters were evaluated in hydroxyapatite films electrodeposition process. At right deposition conditions, scanning electron microscopy images microscope showed compact and uniform films of hydroxyapatite with incorporation of little amount of talc. Energy dispersive spectra showed hydroxyapatite formation in the ratio Ca/P=2.7. From Raman spectroscopy it was possible to obtain the characteristic band of hydroxyapatite crystal around 959 cm􀀀1. By means of DRX, hydroxyapatite phases, talc and calcium oxide (CaO), were identified. The presence of CaO may be related to high calcium concentration in the deposited samples. Potentiodynamics polarization curves indicate that hydroxyapatite films (electrodeposited during 1 hour) increase the titanium corrosion resistance, in saline solution with phosphate (PBS), meanwhile talc incorporated films showed an identical behavior to that of bare titanium. The wear tests showed that hydroxyapatite with 10 g/L of talc coating increased significantly the wear resistance of the titanium substrate. Biocompatibility tests in vitro indicated that, in spite of the little cell viability, all the samples showed ALP (alkaline phosphatase) activity and the production of collagen, an important indicator of osteoblasts cells differentiation.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/7969
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 06/06/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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