dc.creator |
RIBEIRO, Larissa Mayra Silva |
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dc.date.issued |
2019-02-15 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2651 |
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dc.description.abstract |
Titanium and its alloys are widely used as biomaterial for fixation and replacement of bone
tissue due to their mechanical properties and their biocompatibility, which can promote to the
patient a fast recovery. However, commercially pure titanium is considered as bioinert material
and his Young’s modulus (110GPa) is higher when compared to the bone tissue modulus, which
corresponds to the range of 10-30 GPa. For this reason, it is sought to add elements to the
titanium while maintaining its biocompatible characteristics. Thus, the Ti-30Ta alloy was
chosen for this study, which has Young’s modulus more compatible with the bone when related
to titanium. Nevertheless, in order to promote osseointegrative properties to the implant, it is
possible to cover its surface using biocompatible and biofunctional films. Therefore,
biomaterials with piezoelectric properties, such as P(VDF-TrFE) copolymer and BaTiO3
ceramics, were adopted with purpose of covering Ti-30Ta substrates in order to promote the
electrostimulation of bone cells and favor the osteogenesis process. For this research, the
material was synthesized and deposited on the Ti-30Ta substrate using the spray technique at
low temperature. The characterization of the composite was carried out using Scanning Electron
Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR), Thermogravimetric Analysis (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Surface
Energy, Wettability and Roughness. For the evaluation of the adhesion of the film in the
substrate was used the technique of Scratch Test and the mechanical behavior of the material
was evaluated by the Microhardness Vickers and Modulus of Elasticity. The electrical
resistivity was obtained through the Impedance Test (AC). In order to evaluate the
microbiological activity of the material, were used Staphylococcus aureus and Staphylococcus
epidermidis bacteria. The behavior of blood cells when in contact with the material was
evaluated by the hemocompatibility test. The results obtained by means of the techniques
mentioned above indicate that the coating film demonstrate surface characteristics as wettability
– with hydrophilic surface corresponding to a contact angle of 80°, average roughness of 0,24
µm and surface energy corresponding of 40,7 mN/m2
, which are considered adequate to
promote cell-implant interaction. In addition, it has also been found that the coating material
has thermal stability up to 450°C and presents the piezoelectric phase up to approximately
140°C. Regarding the adhesion of the film on substrate, was observed that through the sanding
technique performed on surface, the film behaved in a superior way to the other samples, being
the critical load to cause failure in the covering corresponding to 8MPa. Biological assays have
shown that the material presents hemocompatible characteristics when in contact with blood
cells. The microbiological assay showed that for the Staphylococcus aureusthe bacterial growth
in the coated did not present significant differences when compared with de uncoated alloy. In
the case of Staphylococcus epidermides, there was a considerable growth in coated alloy in
relation with the uncoated alloy. These results can indicate that the film surface may have
provided bacterial growth. However, based on the results presented, it can be concluded that
the Ti-30Ta alloy coated with P(VDF-TrFE)/BaTiO3 is promising for biomedical applications,
especially when used as dental and facial implants. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Liga Ti-30Ta |
pt_BR |
dc.subject |
P(VDF-TrFE)/BaTiO3 |
pt_BR |
dc.subject |
Modificação de superfícies |
pt_BR |
dc.subject |
Recobrimento de substratos |
pt_BR |
dc.subject |
Recobrimento de substratos |
pt_BR |
dc.subject |
Osseointegração |
pt_BR |
dc.title |
Utilização do compósito P(VDF- TrFE)/Batio3 como revestimento de implantes da liga Ti-30Ta para aplicações biomédicas |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2021-11-30 |
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dc.date.available |
2021-11-30T17:05:13Z |
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dc.date.accessioned |
2021-11-30T17:05:13Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9521858553317912 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
GIMENES, Rosano |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/7645844936272652 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
CAPELLATO, Patrícia |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3017735348931846 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
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. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Ciência e Engenharia de Materiais |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::MATERIAIS PARA ENGENHARIA |
pt_BR |
dc.relation.references |
RIBEIRO, Larissa Mayra Silva. Utilização do compósito P(VDF- TrFE)/Batio3 como revestimento de implantes da liga Ti-30Ta para aplicações biomédicas. 2019. 147 f. Dissertação (Mestrado em Materiais para Engenharia) - Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2019. |
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