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Comparação entre recobrimentos de hidroxiapatita depositados em aços inoxidáveis austeníticos com alto teor de nitrogênio por aspersão a plasma. Fabio Augusto Fabozzi Claudia P. O. Ossa André Paulo Tschiptschin

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Presentation Transcript


Comparação entre recobrimentos de hidroxiapatita depositados em aços inoxidáveis austeníticos com alto teor de nitrogênio por aspersão a plasma

Fabio Augusto Fabozzi

Claudia P. O. Ossa

André Paulo Tschiptschin

Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo – Brasil


Biomateriais

  • Biocompatibilidade

  • Biofuncionabilidade

  • Bioatividade


Biocompatibilidade

  • Biodegradabilidade controlada

  • Quimicamente inerte (geralmente)

  • Não causar reação a corpo estranho

  • Não causar prejuízo ao tecido hospedeiro


Bioatividade

Propriedades relacionadas com:

  • Proliferação celular

  • Diferenciação celular


Próteses Ortopédicas

  • Adesão

  • Resistência mecânica

  • Resistência à corrosão

  • Preço

  • Alergia a Ni

  • Peso


Resistência mecânica maior

Mais barato

Possui, geralmente, níquel na composição.

Resistência à corrosão maior

Mais leve

Não possui níquel na composição

Aço Inox. Aust. X Ligas de Titânio


Melhor resistência à corrosão:

Generalizada;

Por pite;

Sob tensão;

Sob fadiga.

Alta pureza:

Livres de ferrita delta;

Livres de fase sigma;

Livres de precipitados;

Baixa quantidade de inclusões.

Não-magnéticos;

Aços Inox. Austen. com alto teor de Nitrogênio


Hidroxiapatita

  • Fosfato de cálcio

  • Frágil

  • Natural ou artificial

  • Biocompatível e bioativa

  • Recobrimento poroso.


Objetivos

  • O objetivo deste estudo foi o de comparar os efeitos dos recobrimentos feitos por aspersão a plasma em diferentes regimes de voltagem/amperagem, a fim de controlar-se propriedades essenciais ao sucesso do recobrimento para o fim proposto.


Materiais e Métodos

Hidroxiapatita:

  • Artificial;

  • comercializada em forma de pó;

  • tamanho médio das partículas = 8,5µm.


Elemento

%Cr

% Mn

%Mo

%N

%C

%Si

%Ni

%Nb

F138

17,50

1,69

2,70

0,068

0,01

0,16

14,50

--

F1586

21,06

3,62

2,44

0,37

0,017

0,16

10,60

0,40

P558

16,70

9,90

3,30

0,48

0,16

0,40

0,014

--

Materiais e Métodos

Aços utilizados como substratos.


Materiais e Métodos

  • Recobrimento utilizando 60V e 300, 400 e 500 A.

  • Microscopia eletrônica de varredura (MEV);

  • Difração de raios-X (DRX);

  • Dissolução em Simulated Body Fluid (SBF);

  • Quantificação de Ca e P nas soluções por espectroscopia de emissão atômica.


1.MEV

Não sofrem influência dos diferentes aços.

Porosidade varia com a amperagem.

Camadas Depositadas


Camadas Depositadas

  • P558 - 60V / 300A – 2000X


Camadas Depositadas

2. P558 - 60V / 400A – 2000X


Camadas Depositadas

3. P558 - 60V / 500A – 1000X


Camadas depositadas

2.DRX

  • Hidroxiapatita substituída

  • > amperagem

    > número de fases diferentes

Difratograma representativo com as principais fases formadas na camada depositada sobre o aço P558 com 500A/60V


Camadas depositadas

3.Dissolução da camada em SBF

  • Razão 0,05

  • Períodos de 1, 7, 14, 21 e 28 dias

  • 37 ºC

  • pH = 7,25


Parâmetros

1dia Ca-P

7dias Ca-P

14dias Ca-P

21dias Ca-P

28dias Ca-P

300 A/60V

24,6 - 100,6

48,67 - 204,6

55,01 - 285,4

62,04 - 363,46

74,49 - 433,36

500A/60V

21,63 - 98,7

42,24 - 205,5

55,01 - 279,2

80,77 - 365,3

105,69 - 447,2

Camadas depositadas

Concentrações de Ca e P em soluções com amostras recobertas com 300 e 500 A, em ppm, com o tempo de dissolução.

4.Quantificação de Ca e P nas soluções.


Camadas depositadas

5.DRX nas amostras após ensaio de dissolução

Os ensaios de DRX após os ensaios de dissolução mostram o aparecimento de apatita nas superfícies das amostras.


Conclusões

  • A microscopia eletrônica de varredura mostra que recobrimentos em regimes de maior amperagem resultam em camadas mais irregulares; com maior superfície de contato e maior porosidade.


Conclusões

  • Por difração de raios-X observa-se que, com o aumento da amperagem, mais fases diferentes da hidroxiapatita aparecem na camada de recobrimento.


Conclusões

  • A análise das concentrações de Ca e P revelam que as amostras com mais fases diferentes da hidroxiapatita (recobertas usando-se maior amperagem) têm menor taxa de dissolução nos primeiros 7 dias, embora a diferença seja muito pequena; e que este resultado se inverte a partir dos 21 dias.


Agradecimentos

Ao Prof. Dr. André Paulo Tschiptschin e a Cláudia P.O. Ossa pelo apoio, amizade, suporte e ensinamentos.

Ao CNPQ e ao PIBIC.


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