Comparação entre Comparação entre recobrimentos de recobrimentos de

hidroxiapatita depositados em hidroxiapatita depositados em aços inoxidáveis austeníticos aços inoxidáveis austeníticos

com alto teor de nitrogênio por com alto teor de nitrogênio por aspersão a plasmaaspersão 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

BiomateriaisBiomateriais

Biocompatibilidade

Biofuncionabilidade

Bioatividade

BiocompatibilidadeBiocompatibilidade

1. Biodegradabilidade controlada

2. Quimicamente inerte (geralmente)

3. Não causar reação a corpo estranho

4. Não causar prejuízo ao tecido hospedeiro

BioatividadeBioatividade

Propriedades relacionadas com:

Proliferação celular

Diferenciação celular

Próteses OrtopédicasPróteses Ortopédicas

Adesão Resistência mecânica Resistência à corrosão Preço Alergia a Ni Peso

Aço Inox. Aust. X Ligas de TitânioAço Inox. Aust. X Ligas de Titânio

Resistência mecânica maior

Mais barato

Possui, geralmente, níquel na composição.

Resistência à corrosão maior

Mais leve

Não possui níquel na composição

Aços Inox. Austen. com alto Aços Inox. Austen. com alto teor de Nitrogênioteor de Nitrogênio

Melhor resistência à corrosão:

Generalizada; Por pite; Sob tensão; Sob fadiga.

1. Alta pureza: Livres de ferrita delta; Livres de fase sigma; Livres de precipitados; Baixa quantidade de

inclusões.

2. Não-magnéticos;

HidroxiapatitaHidroxiapatita

Fosfato de cálcio Frágil Natural ou artificial Biocompatível e

bioativa Recobrimento poroso.

ObjetivosObjetivos

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.

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Materiais e MétodosMateriais e Métodos

Hidroxiapatita:Hidroxiapatita:

Artificial;

comercializada em forma de pó;

tamanho médio das partículas = 8,5µm.

Materiais e MétodosMateriais e Métodos

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 --

Aços utilizados como substratos.Aços utilizados como substratos.

Materiais e MétodosMateriais 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.

Camadas DepositadasCamadas Depositadas

1.1. MEVMEV Não sofrem influência

dos diferentes aços. Porosidade varia com

a amperagem.

Camadas DepositadasCamadas Depositadas1. P558 - 60V / 300A – 2000X

Camadas DepositadasCamadas Depositadas2. P558 - 60V / 400A – 2000X

Camadas DepositadasCamadas Depositadas3. P558 - 60V / 500A – 1000X

Camadas depositadasCamadas depositadas

2.2. DRXDRX 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 depositadasCamadas depositadas

3.3. Dissolução da camada em SBF Dissolução da camada em SBF

Razão 0,05

Períodos de 1, 7, 14, 21 e 28 dias

37 ºC

pH = 7,25

Camadas depositadasCamadas depositadas

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

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

500 A/60V 21,63 - 98,7 42,24 - 205,5 55,01 - 279,2 80,77 - 365,3 105,69 - 447,2

4.4. Quantificação de Ca e P nas soluções.Quantificação de Ca e P nas soluções.

Camadas depositadasCamadas depositadas

5.5. DRX nas amostras após ensaio de dissoluçãoDRX nas amostras após ensaio de dissolução Os ensaios de DRX após os ensaios de dissolução

mostram o aparecimento de apatita nas superfícies das amostras.

ConclusõesConclusões

A microscopia eletrônica de varredura A microscopia eletrônica de varredura mostra que recobrimentos em regimes de mostra que recobrimentos em regimes de maior amperagemmaior amperagem resultam em camadas resultam em camadas mais mais irregularesirregulares; com ; com maior superfície de maior superfície de contatocontato e e maior porosidademaior porosidade..

ConclusõesConclusões

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

ConclusõesConclusões

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

AgradecimentosAgradecimentos

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

suporte e ensinamentos.

Ao CNPQ e ao PIBIC.