Incorporação superficial de zinco em titânio por Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) para dispositivos de assistência ventricular : atividade antibacteriana e com células endoteliais

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Pessoa, Kennedy Queiros
• Orientador(a): Malfatti, Célia de Fraga
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Anodização do titânio; Zinco; Biomateriais; Revestimentos protetores
• Palavras-chave em Inglês: Plasma Electrolytic Oxidation; PEO; MAO; Antibacterial action; Surface modification; Biomaterials; HUVEC cells
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/277069

Este estudo investiga a funcionalização da superfície do titânio comercial puro (Ti-cp) por meio do processo de Plasma Electrolytic Oxidation (PEO), visando a incorporação de zinco no revestimento para melhorar a ação antibacteriana e promover adesão e viabilidade celular, especialmente para uso em Dispositivos de Assistência Ventricular (DAV). A técnica PEO se destaca por formar camadas de óxidos metálicos na superfície do material, utilizando eletrólitos ecologicamente conscientes, sob altas tensões elétricas, diferenciando-se da anodização por empregar maiores potenciais e densidades de corrente. Para a realização do processo PEO, foram utilizados eletrólitos compostos por glicerol fosfato sal dissódico, acetato de magnésio, e acetato de zinco, com parâmetros elétricos específicos (tensão de 500 V, corrente de 20 A, frequência de 400Hz, e duty cycle de 60%) e três tempos de duração do processo PEO: 50s, 120s e 180s. Os resultados obtidos mostraram que os revestimentos formados por PEO apresentaram poros e arcabouços. O tempo de 180s proporcionou melhor morfologia para processos de endotelização, isso devido à formação de poros dentro da faixa ideal de 5-20 µm. A superfície funcionalizada das amostras apresentou-se hidrofílica (θ < 30º), o que pode favorecer a resposta celular e a absorção de proteínas. A análise de rugosidade das amostras indicou que superfícies tratadas por tempos mais longos apresentam rugosidade mais próxima dos implantes comerciais (Ra = 1,0-2,0 μm), promovendo uma melhor interação célula-substrato. A incorporação de zinco no revestimento foi confirmada por Fluorescência de Raios X (FRX), que evidenciou aumento da concentração de zinco com o aumento do tempo de PEO. Os testes antibacterianos revelaram que o tratamento de 180s proporcionou efeito antibacteriano eficaz contra S. aureus e E. Coli. No entanto, os testes de viabilidade celular indicaram citotoxicidade, com apenas 44% de viabilidade celular, redução maior que 30% em relação ao controle. Portanto, esse estudo demonstrou a eficácia do processo PEO na incorporação de zinco em revestimentos de Ti-cp, resultando em propriedades antibacterianas melhoradas em relação ao substrato de titânio. Porém, a citotoxicidade observada sinaliza a necessidade de otimização dos parâmetros do processo para garantir a biocompatibilidade total dos revestimentos para aplicações biomédicas, destacando a relevância do PEO como uma técnica promissora para tratamentos eletroquímicos na área biomédica, permitindo ajustes finos nas características do revestimento para atender requisitos específicos.