Biofuncionalização da superfície de titânio e suas ligas para aplicações biomédicas

Abstract

O desenvolvimento de próteses destinadas a substituir, mimicar ou reparar partes do te- cido ósseo perdidas devido a doenças sistêmicas ou lesões tem sido uma área de pesquisa crucial. Entre os materiais estudados para esses implantes, o titânio e suas ligas destacam-se devido às suas características mecânicas, resistência à corrosão e biocompatibilidade. No en- tanto, mesmo com sua alta qualidade, aproximadamente 10% dos casos enfrentam insucesso nos primeiros cinco anos de implante devido a problemas relacionados à osseointegração. Para lidar com esse desafio, diversas abordagens têm sido exploradas, incluindo a busca pela biofun- cionalidade das próteses de titânio e suas ligas. Este trabalho se propôs a abordar essa questão em três vertentes principais, focando na obtenção de discos de titânio e algumas de suas ligas com diferentes recobrimentos para funcionalização das superfícies. A primeira etapa do es- tudo concentrou-se na fabricação de discos de titânio comercialmente puro (Ti c.p.), Ti6Al4V (titânio-alumínio-vanádio) e Ti35Nb7Zr5Ta (titânio-nióbio-zircônio-tântalo) por meio da pul- vimetalurgia convencional e da pulvimetalurgia convencional associada a técnica de space holder. Foram obtidos substratos fully-dense e loose sintering, além de discos com porosidade controlada. Caracterizações utilizando Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS) e método de Arquimedes foram realizadas, seguidas por ensaios biológicos para avaliar a viabilidade ce- lular e a atividade fosfatase alcalina em culturas de células pré-osteoblásticas (MC3T3E1). Os resultados indicaram que todas as ligas apresentaram viabilidade celular superior a 85% no sétimo dia e acima de 60% no décimo quinto dia. A liga Ti6Al4V com 30% de volume de poro e tamanhos de poros de 355-500 μm destacou-se em desempenho geral. Na segunda etapa, os discos de Ti cp foram submetidos à deposição de T iO2 e SiO2 por Deposição Física de Vapor por Feixe de Elétrons (PVD-EB). As análises revelaram distribuição uniforme das deposições na superfície do material. Estruturas colunares, características da deposição por ângulo de con- tato foram observadas nas deposições a 80°e uma camada mais densa, com baixa rugosidade e pouco espaço entre as colunas foi observada nas deposições a 0°. A terceira vertente envolveu a caracterização do tanino condensado obtido das cascas de Mimosa tenuiflora e Anadenanthera macrocarpa, plantas típicas da caatinga nordestina, conhecidas por seu potencial bactericida. As técnicas de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectros- copia UV-Vis, ressonância magnética nuclear de carbono-13 (C RMN), ressonância magnética nuclear de prótons (H RMN) e espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) foram empregadas para caracterização físico-química. Observou-se que a estrutura molecular não variou entre as espécies, e a Mimosa tenuiflora apresentou efeito bacteriostático quando exposta a cepa de Staphylococcus aureus. Além dessas vertentes, um estudo adicional abordou o crescimento de monocristais de Y Cd6 por método de fluxo, visando estudar propriedades físicas relacionadas a aproximantes de quasicristais. Caracterizações usando EDS, DRX e densi- dade foram conduzidas, revelando a obtenção bem-sucedida de monocristais com propriedades desejadas, e uma magnetorresistência gigante em altos campos e baixas temperaturas foi ob- servada.