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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Filmes bioativos produzidos em superfícies de titânio por meio da técnica de oxidação por micro-arcos para aplicações odontológicas = análises de corrosão, tribocorrosão e respostas biológicas = Bioactive coatings produced on titanium surfaces by micro-arc oxidation for dental applications : corrosion, tribocorrosion and biological responses
Title Alternative: Bioactive coatings produced on titanium surfaces by micro-arc oxidation for dental applications : corrosion, tribocorrosion and biological responses
Author: Marques, Isabella da Silva Vieira, 1986-
Advisor: Barão, Valentim Adelino Ricardo, 1983-
Abstract: Resumo: O titânio (Ti) e suas ligas são comumente utilizados em aplicações odontológicas. Na cavidade bucal, os implantes dentários são submetidos a tribocorrosão (interação sinérgica entre desgaste e corrosão), o que pode levar a falhas dos implantes. Como alternativa para superar esse problema, tratamentos de superfície têm sido aplicados para produzir superfícies resistentes à tribocorrosão e, ao mesmo tempo, melhorar as propriedades biológicas dos implantes dentários. Os objetivos neste estudo foram: (i) avaliar a biofuncionalização de superfícies de titânio comercialmente puro (Ticp) produzida por oxidação por micro-arcos (MAO) com incorporação de cálcio (Ca), fósforo (P), prata (Ag) e silício (Si), (ii) investigar a corrosão e tribocorrosão sobre essas superfícies modificadas e (iii) avaliar as respostas antibacterianas e celulares dos filmes produzidos. Após o tratamento, testes de corrosão, tribocorrosão e biológicos foram realizados. As amostras foram divididas em função de diferentes concentrações de Ca/P (0,3 M/0,02 M ou 0,1 M/0,03 M) incorporadas ou não com Ag (0,62 g/L) ou Si (0,04 M) e diferentes durações de tratamento (5 e 10 min). MAO foi realizado a 290 V e 250 Hz por meio de uma fonte de alimentação DC. Superfícies polidas e superfícies jateadas foram utilizadas como controles. Caracterizações de superfície foram realizadas para compreender as propriedades dos filmes. Análise de variância (ANOVA) e testes de Tukey HSD foram utilizados (? = 0,05). Superfícies porosas enriquecidas com elementos bioativos foram obtidas. Os grupos com maior Ca/P produziram camadas de óxido porosas com maior espessura (5 a 6.26 µm) e dureza (? 325 VHN) quando comparados com os outros grupos (p<0,001), devido à presença de rutilo. MAO melhorou o comportamento eletroquímico do Ticp quando comparado aos controles (p<0,05). Com relação à tribocorrosão, menores potenciais foram obtidos durante os teste de potencial livre (-0,6 V) e ainda maior sobrevida do filme anódico (5 e 7 minutos) durante o deslizamento para os grupos com maior Ca/P, enquanto que os grupos com menor Ca/P promoveram maiores quedas de potencial (-0,8 V), semelhantes àquelas obtidas nos grupos controle, em que a queda ocorreu imediatamente após o início do movimento. A perda de massa devido ao desgaste (Kw), perda de massa devido à corrosão (Kc) e perda total de massa (Kwc) foram determinados. O mecanismo dominante de desgaste foi encontrado para grupos com maior Ca/P (Kc/Kw ? 0,05) e um mecanismo de desgaste-corrosão para os grupos controle e aqueles com menor Ca/P (Kc/Kw ? 0,11). O grupo tratado durante 10 min e enriquecido com Ag apresentou o menor Kwc (p<0,05). Além disso, superfícies enriquecidas com Ag apresentaram efeito antibacteriano em células planctônicas de Streptococcus sanguinis, com redução de 53% a 70% de células viáveis quando comparado com os outros grupos (p<0,001). As superfícies tratadas por MAO melhoraram a adsorção, adesão e espalhamento das células mesenquimais e ainda aumentaram os níveis de expressão gênica (ALP, BMP-2, OC, Col-1, RUNX2, TGF-?1) relacionados à osteogênese. Considerando a biofuncionalização das superfícies de titânio, aquelas com maior Ca/P apresentaram melhores características de superfície, com melhoria também no comportamento corrosivo, tribocorrosivo e biológico

Abstract: Titanium (Ti) and its alloys are commonly used in dental applications. Into the oral cavity, dental implants are submitted to a synergistic interaction of wear and corrosion (tribocorrosion), which may lead to implant failures. As an alternative to overcome this problem, surface treatments have been applied targeting new tribocorrosion resistant surfaces, while enhancing the biological properties of Ti dental implants. The objectives of this study were: (i) to evaluate the biofunctionalization of commercially pure titanium surfaces (cpTi) produced by micro-arc oxidation (MAO) with incorporation of calcium (Ca), phosphorus (P), silver (Ag) and silicon (Si), (ii) to investigate the phenomenon of corrosion and tribocorrosion on these modified surfaces and (iii) to assess the antibacterial and cellular responses on cultured on the produced anodic films. After MAO treatment, corrosion, tribocorrosion and biological experiments were performed. The samples were divided according to different Ca/P concentrations (0.3 M/0.02 M or 0.1 M/0.03 M) incorporated or not with Ag (0.62 g/L) or Si (0.04 M) and different treatment durations (5 and 10 min). MAO was performed at 290 V and 250 Hz using a DC power supply. Polished and sandblasted surfaces were used as controls. Surface characterization was performed to understand the properties of the produced anodic films. ANOVA and Tukey's HSD tests were used (? = 0.05). Porous TiO2 surfaces enriched with bioactive elements were obtained. Groups with higher Ca/P produced thicker (5 to 6.26 µm) and harder (? 325 VHN) porous surfaces compared to the other groups (p < .001), due to the presence of rutile crystalline structure. MAO process improved electrochemical behavior of cpTi when compared to controls (p < 0.05). Regarding tribocorrosion, free potentials experiments showed lower drops (-0.6 V) and higher coating lifetime during sliding (5 and 7 minutes) for higher Ca concentration, whereas lower Ca concentrations presented similar drops (-0.8 V) in comparison to untreated group wherein the drop occurred immediately after the sliding started. The mass loss due to wear (Kw), the mass loss due to corrosion (Kc) and total mass loss (Kwc) were determined. The dominant wear regime was found for higher Ca/P groups (Kc/Kw ? 0.05) and a mechanism of wear-corrosion for controls and lower Ca/P groups (Kc/Kw ? 0.11). The group treated for 10 min and enriched with Ag presented the lowest Kwc (p < .05). In addition, Ag-rich surfaces presented antibacterial effect on planktonic Streptococcus sanguinis, reducing approximately from 53% to 70% of viable cells when compared to the other groups (p<0.001). Surfaces treated by MAO improved the spreading, attachment and osteogenic gene expression levels (ALP, BMP-2, OC, Col-1, RUNX2 and TGF-?1) of hMSCs. Considering the biofunctionalization of titanium surfaces, those with higher Ca/P presented enhanced surface features, with an improved corrosion and tribocorrosion behavior and biological responses
Subject: Implantes dentários
Titânio
Corrosão
Propriedades de superficie
Células-tronco
Editor: [s.n.]
Citation: MARQUES, Isabella da Silva Vieira. Filmes bioativos produzidos em superfícies de titânio por meio da técnica de oxidação por micro-arcos para aplicações odontológicas: análises de corrosão, tribocorrosão e respostas biológicas = Bioactive coatings produced on titanium surfaces by micro-arc oxidation for dental applications : corrosion, tribocorrosion and biological responses. 2015. 141 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/290198>. Acesso em: 28 ago. 2018.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:FOP - Tese e Dissertação

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