Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Santana, Joseane de Andrade
Orientador(a): Sarmento, Victor Hugo Vitorino
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Pós-Graduação em Química
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11202
Resumo: The Ti-6Al-4V alloy is one of the most widely used metallic biomaterials due to the corrosion resistance, high static and fatigue strength, relatively low elasticity modulus, low weight, high biocompatibility and direct bone apposition. However, the exposure this alloy to body fluid for a long period of time, has low wear resistance and allows the release of Al and V ions may cause adverse reactions in tissues and neurological disorders. In an attempt to overcome these problems, hybrid Siloxane-PMMA coatings were synthesized by the sol-gel method and deposited by immersion on the surface alloy Ti-6Al-4V treated. Calcium chloride was added to some compositions to facilitate the formation of hydroxyapatite and promote osteosynthesis. At the start, was studied the hybrids formation by means of the FTIR and TG techniques and it was observed that the addition of the calcium salt to the hybrid matrix favored the formation of more regular polymer chains, influenced in hydrolysis and condensation reactions, besides having higher thermal resistance to hybrids. As regards morphological tests, these showed the formation of homogeneous, low thickness, substrate adherent, hydrophilic coatings with some micro-roughness as the molar ratio of calcium salt to the composition was increased. Electrochemical simulated body fluid (SBF) tests at 37 °C and monitored by electrochemical techniques indicated higher corrosion resistance for the hybrid coatings than for the uncoated alloy in the first few hours of immersion, however, the film without addition of salt showed is more resistive during longer immersion time due to the more compact silica network. In vitro bioactivity assays demonstrated that hybrid coatings further the formation of hydroxyapatite in SBF. While viability and cell density using murine osteoblastic MC3T3 cells, demonstrated high cell viability and non-toxic effect for all systems and high cell proliferation for the system without addition of calcium chloride. Finally, the results showed that hybrid coating without calcium chloride effectively improved the bioactivity, biocompatibility and corrosion resistance of Ti-6Al-4V substrates.
id UFS-2_a8654ac5928971d2de47f3591a6f839d
oai_identifier_str oai:ufs.br:riufs/11202
network_acronym_str UFS-2
network_name_str Repositório Institucional da UFS
repository_id_str
spelling Santana, Joseane de AndradeSarmento, Victor Hugo VitorinoKunst, Sandra Raquel2019-05-27T19:47:02Z2019-05-27T19:47:02Z2019-02-28SANTANA, Joseane de Andrade. Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas. 2019. 112 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11202The Ti-6Al-4V alloy is one of the most widely used metallic biomaterials due to the corrosion resistance, high static and fatigue strength, relatively low elasticity modulus, low weight, high biocompatibility and direct bone apposition. However, the exposure this alloy to body fluid for a long period of time, has low wear resistance and allows the release of Al and V ions may cause adverse reactions in tissues and neurological disorders. In an attempt to overcome these problems, hybrid Siloxane-PMMA coatings were synthesized by the sol-gel method and deposited by immersion on the surface alloy Ti-6Al-4V treated. Calcium chloride was added to some compositions to facilitate the formation of hydroxyapatite and promote osteosynthesis. At the start, was studied the hybrids formation by means of the FTIR and TG techniques and it was observed that the addition of the calcium salt to the hybrid matrix favored the formation of more regular polymer chains, influenced in hydrolysis and condensation reactions, besides having higher thermal resistance to hybrids. As regards morphological tests, these showed the formation of homogeneous, low thickness, substrate adherent, hydrophilic coatings with some micro-roughness as the molar ratio of calcium salt to the composition was increased. Electrochemical simulated body fluid (SBF) tests at 37 °C and monitored by electrochemical techniques indicated higher corrosion resistance for the hybrid coatings than for the uncoated alloy in the first few hours of immersion, however, the film without addition of salt showed is more resistive during longer immersion time due to the more compact silica network. In vitro bioactivity assays demonstrated that hybrid coatings further the formation of hydroxyapatite in SBF. While viability and cell density using murine osteoblastic MC3T3 cells, demonstrated high cell viability and non-toxic effect for all systems and high cell proliferation for the system without addition of calcium chloride. Finally, the results showed that hybrid coating without calcium chloride effectively improved the bioactivity, biocompatibility and corrosion resistance of Ti-6Al-4V substrates.A liga Ti-6Al-4V é um dos biomateriais metálicos mais utilizados, pois possui resistência à corrosão, alta resistência estática e a fadiga, módulo de elasticidade relativamente baixo, baixo peso, alta biocompatibilidade e aposição óssea direta. No entanto, a exposição dessa liga em fluído corpóreo por um longo período de tempo possui baixa resistência ao desgaste, e possibilita a liberação de íons Al e V que podem causar reações adversas nos tecidos e distúrbios a neurológicos. Na tentativa de superar esses problemas, revestimentos híbridos Siloxano- PMMA foram sintetizados pelo método sol-gel e depositados por imersão na liga Ti-6Al-4V tratada superficialmente. Cloreto de cálcio foi adicionado para facilitar a formação de hidroxiapatita e promover a osteossíntese. Inicialmente estudouse a formação dos híbridos por meio das técnicas FTIR e TG e observou-se que a adição do sal de cálcio à matriz híbrida favoreceu a formação de cadeias poliméricas mais regulares, influenciou nas reações de hidrólise e condensação. Os ensaios morfológicos, mostraram a formação de revestimentos híbridos homogêneos, de baixa espessura, com aderência ao substrato, hidrofílicos e com algumas microrugosidades a medida que foi acrescida a razão do sal de cálcio. Os ensaios eletroquímicos em fluido corpóreo simulado (SBF) à 37 ºC e monitorados por técnicas eletroquímicas indicaram cor à corrosão maior para os revestimentos híbridos em comparação a liga sem revestimento nas primeiras horas de imersão. No entanto, o filme sem adição do sal mostrou-se mais resistivo durante maior tempo de imersão devido a rede de sílica mais compacta. Os ensaios in vitro de bioatividade demonstraram que os revestimentos híbridos favorecem a formação da hidroxiapatita em SBF. Enquanto os ensaios de viabilidade e densidade celular usando células do tipo murino MC3T3 E1 da linhagem de células pré-osteoblásticas derivadas da calota craniana de camundongos C57BL/6, demostraram alta viabilidade celular e efeito não tóxido para todos os sistemas e alta densidade celular para o sistema sem adição do cloreto de cálcio. Por fim, os resultados mostraram que o revestimento híbrido na ausência do cloreto de cálcio melhorou efetivamente a bioatividade, biocompatibilidade e resistência à corrosão dos substratos Ti-6Al-4V.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESSão Cristóvão, SEporQuímicaImplantes artificiaisCorrosão de alumínioMateriais biomédicosImplantesCorrosãoMateriais híbridosBiocompatibilidadeBioatividadeImplantsCorrosionHybrid materialsBiocompatibilityBioactivityCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICADesenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicasHybrid coatings development and applied to substrates of Ti-6Al-4V for biomedical applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPós-Graduação em QuímicaUniversidade Federal de Sergipereponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessTEXTJOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.txtJOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.txtExtracted texttext/plain173213https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/4/JOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.txt82a1dd182f56c4d83efe9de2acf3dbdcMD54THUMBNAILJOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.jpgJOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1582https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/5/JOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.jpgd6ae1680c38a35db6c6120043c312247MD55ORIGINALJOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdfJOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdfapplication/pdf5118143https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/2/JOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf0d42a5c4e69de9827ee8af69ad982101MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/3/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD53riufs/112022019-05-27 16:47:03.121oai:ufs.br:riufs/11202TElDRU7Dh0EgREUgRElTVFJJQlVJw4fDg08gTsODTy1FWENMVVNJVkEKCkNvbSBhIGFwcmVzZW50YcOnw6NvIGRlc3RhIGxpY2Vuw6dhLCB2b2PDqiAobyBhdXRvcihlcykgb3UgbyB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvcikgY29uY2VkZSDDoCBVbml2ZXJzaWRhZGUgRmVkZXJhbCBkZSBTZXJnaXBlIG8gZGlyZWl0byBuw6NvLWV4Y2x1c2l2byBkZSByZXByb2R1emlyIHNldSB0cmFiYWxobyBubyBmb3JtYXRvIGVsZXRyw7RuaWNvLCBpbmNsdWluZG8gb3MgZm9ybWF0b3Mgw6F1ZGlvIG91IHbDrWRlby4KClZvY8OqIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBGZWRlcmFsIGRlIFNlcmdpcGUgcG9kZSwgc2VtIGFsdGVyYXIgbyBjb250ZcO6ZG8sIHRyYW5zcG9yIHNldSB0cmFiYWxobyBwYXJhIHF1YWxxdWVyIG1laW8gb3UgZm9ybWF0byBwYXJhIGZpbnMgZGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIHRhbWLDqW0gY29uY29yZGEgcXVlIGEgVW5pdmVyc2lkYWRlIEZlZGVyYWwgZGUgU2VyZ2lwZSBwb2RlIG1hbnRlciBtYWlzIGRlIHVtYSBjw7NwaWEgZGUgc2V1IHRyYWJhbGhvIHBhcmEgZmlucyBkZSBzZWd1cmFuw6dhLCBiYWNrLXVwIGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIGRlY2xhcmEgcXVlIHNldSB0cmFiYWxobyDDqSBvcmlnaW5hbCBlIHF1ZSB2b2PDqiB0ZW0gbyBwb2RlciBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gVm9jw6ogdGFtYsOpbSBkZWNsYXJhIHF1ZSBvIGRlcMOzc2l0bywgcXVlIHNlamEgZGUgc2V1IGNvbmhlY2ltZW50bywgbsOjbyBpbmZyaW5nZSBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcyBkZSBuaW5ndcOpbS4KCkNhc28gbyB0cmFiYWxobyBjb250ZW5oYSBtYXRlcmlhbCBxdWUgdm9jw6ogbsOjbyBwb3NzdWkgYSB0aXR1bGFyaWRhZGUgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzLCB2b2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBvYnRldmUgYSBwZXJtaXNzw6NvIGlycmVzdHJpdGEgZG8gZGV0ZW50b3IgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIHBhcmEgY29uY2VkZXIgw6AgVW5pdmVyc2lkYWRlIEZlZGVyYWwgZGUgU2VyZ2lwZSBvcyBkaXJlaXRvcyBhcHJlc2VudGFkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EsIGUgcXVlIGVzc2UgbWF0ZXJpYWwgZGUgcHJvcHJpZWRhZGUgZGUgdGVyY2Vpcm9zIGVzdMOhIGNsYXJhbWVudGUgaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3Ugbm8gY29udGXDumRvLgoKQSBVbml2ZXJzaWRhZGUgRmVkZXJhbCBkZSBTZXJnaXBlIHNlIGNvbXByb21ldGUgYSBpZGVudGlmaWNhciBjbGFyYW1lbnRlIG8gc2V1IG5vbWUocykgb3UgbyhzKSBub21lKHMpIGRvKHMpIApkZXRlbnRvcihlcykgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIGRvIHRyYWJhbGhvLCBlIG7Do28gZmFyw6EgcXVhbHF1ZXIgYWx0ZXJhw6fDo28sIGFsw6ltIGRhcXVlbGFzIGNvbmNlZGlkYXMgcG9yIGVzdGEgbGljZW7Dp2EuIAo=Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2019-05-27T19:47:03Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Hybrid coatings development and applied to substrates of Ti-6Al-4V for biomedical applications
title Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
spellingShingle Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
Santana, Joseane de Andrade
Química
Implantes artificiais
Corrosão de alumínio
Materiais biomédicos
Implantes
Corrosão
Materiais híbridos
Biocompatibilidade
Bioatividade
Implants
Corrosion
Hybrid materials
Biocompatibility
Bioactivity
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
title_short Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
title_full Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
title_fullStr Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
title_full_unstemmed Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
title_sort Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas
author Santana, Joseane de Andrade
author_facet Santana, Joseane de Andrade
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Santana, Joseane de Andrade
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Sarmento, Victor Hugo Vitorino
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Kunst, Sandra Raquel
contributor_str_mv Sarmento, Victor Hugo Vitorino
Kunst, Sandra Raquel
dc.subject.por.fl_str_mv Química
Implantes artificiais
Corrosão de alumínio
Materiais biomédicos
Implantes
Corrosão
Materiais híbridos
Biocompatibilidade
Bioatividade
topic Química
Implantes artificiais
Corrosão de alumínio
Materiais biomédicos
Implantes
Corrosão
Materiais híbridos
Biocompatibilidade
Bioatividade
Implants
Corrosion
Hybrid materials
Biocompatibility
Bioactivity
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Implants
Corrosion
Hybrid materials
Biocompatibility
Bioactivity
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
description The Ti-6Al-4V alloy is one of the most widely used metallic biomaterials due to the corrosion resistance, high static and fatigue strength, relatively low elasticity modulus, low weight, high biocompatibility and direct bone apposition. However, the exposure this alloy to body fluid for a long period of time, has low wear resistance and allows the release of Al and V ions may cause adverse reactions in tissues and neurological disorders. In an attempt to overcome these problems, hybrid Siloxane-PMMA coatings were synthesized by the sol-gel method and deposited by immersion on the surface alloy Ti-6Al-4V treated. Calcium chloride was added to some compositions to facilitate the formation of hydroxyapatite and promote osteosynthesis. At the start, was studied the hybrids formation by means of the FTIR and TG techniques and it was observed that the addition of the calcium salt to the hybrid matrix favored the formation of more regular polymer chains, influenced in hydrolysis and condensation reactions, besides having higher thermal resistance to hybrids. As regards morphological tests, these showed the formation of homogeneous, low thickness, substrate adherent, hydrophilic coatings with some micro-roughness as the molar ratio of calcium salt to the composition was increased. Electrochemical simulated body fluid (SBF) tests at 37 °C and monitored by electrochemical techniques indicated higher corrosion resistance for the hybrid coatings than for the uncoated alloy in the first few hours of immersion, however, the film without addition of salt showed is more resistive during longer immersion time due to the more compact silica network. In vitro bioactivity assays demonstrated that hybrid coatings further the formation of hydroxyapatite in SBF. While viability and cell density using murine osteoblastic MC3T3 cells, demonstrated high cell viability and non-toxic effect for all systems and high cell proliferation for the system without addition of calcium chloride. Finally, the results showed that hybrid coating without calcium chloride effectively improved the bioactivity, biocompatibility and corrosion resistance of Ti-6Al-4V substrates.
publishDate 2019
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-05-27T19:47:02Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-05-27T19:47:02Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-02-28
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SANTANA, Joseane de Andrade. Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas. 2019. 112 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11202
identifier_str_mv SANTANA, Joseane de Andrade. Desenvolvimento de revestimentos híbridos aplicados aos substratos de Ti-6Al-4V para aplicações biomédicas. 2019. 112 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2019.
url http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/11202
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.program.fl_str_mv Pós-Graduação em Química
dc.publisher.initials.fl_str_mv Universidade Federal de Sergipe
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFS
instname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron:UFS
instname_str Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron_str UFS
institution UFS
reponame_str Repositório Institucional da UFS
collection Repositório Institucional da UFS
bitstream.url.fl_str_mv https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/4/JOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.txt
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/5/JOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf.jpg
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/2/JOSEANE_ANDRADE_SANTANA.pdf
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/11202/3/license.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 82a1dd182f56c4d83efe9de2acf3dbdc
d6ae1680c38a35db6c6120043c312247
0d42a5c4e69de9827ee8af69ad982101
098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44c
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@academico.ufs.br
_version_ 1793351079480524800