Avaliação do uso de filme híbrido com deposição de titânio em substrato de aço inoxidável AISI 316L para potencial aplicação como biomaterial - Longhi, Marielen (2021)
Os biomateriais metálicos são os materiais mais utilizados, devido às excelentes propriedades mecânicas quando comparados a outros materiais, como os cerâmicos e poliméricos. Dentre os metais mais aplicados em implantes, destacam-se os aços inoxidáveis ASTM F138, AISI 316L e o AISI 304L, além do titânio puro e suas ligas. Quando em contato com fluidos corpóreos, os biomateriais devem apresentar biocompatibilidade, especificamente para os biomateriais metálicos, além de não sofrerem degradação precipitadamente, e que não haja liberação de íons e desgaste a tal ponto de induzir processos inflamatórios patológicos. O aço inoxidável usualmente denominado AISI 316L apresenta boas propriedades mecânicas e características de material inerte, sendo amplamente utilizado como biomaterial. Entretanto, a presença do cromo e níquel na liga pode desencadear processos alérgicos e inflamatórios no corpo humano. Além disso, implantes de aço inoxidável podem sofrer o crescimento de uma película de tecido fibroso, já existente devido a micromovimentos que ocorrem na interface biomaterial-tecido e que aumentam o risco de afrouxamento do implante. Revestimentos híbridos orgânicoinorgânicos têm sido utilizados nessa área com intuito de solucionar os problemas de corrosão ocorridos em materiais metálicos. Além de não serem tóxicos para o corpo humano, os filmes orgânicos formados promovem uma excelente adesão sobre substratos metálicos, podendo atuar efetivamente como um agente de acoplamento de partículas bioativas. Torna-se promissor o emprego de revestimentos híbridos orgânicos-inorgânicos, não somente pela proteção anticorrosiva, mas também para favorecer a adesão e proliferação celular, aprimorando a biocompatibilidade do metal, podendo, deste modo, minimizar efeitos negativos de implantes cirúrgicos em seres humanos. A utilização de revestimentos híbridos orgânico-inorgânicos obtidos por sol-gel, bem como a deposição de filmes finos por magnetron sputtering para a proteção superficial e melhora de propriedades biocompatíveis de substratos metálicos, mostrou-se uma alternativa eficaz. Nesse contexto, o objetivo deste estudo é obter e caracterizar diferentes filmes híbridos à base dos precursores alcóxidos 3-(trimetóxisililpropil)metacrilato (MAP) e tetraetóxisilano (TEOS) com deposição de titânio por magnetron sputtering em substrato de aço inoxidável AISI 316L para potencial aplicação como biomaterial. As amostras foram preparadas em quatro variações: sendo FH a amostra com uma aplicação e FH_2 a amostra contendo duas aplicações superficiais de filme híbrido a base de MAP e TEOS, as amostras FH_Ti10 e FH_Ti20 receberam uma aplicação de filme híbrido e posterior deposição de titânio por magnetron sputtering por 10 e 20 minutos respectivamente. Dessa forma, as superfícies das amostras foram estudadas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) com mapeamento por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e análise da rugosidade. Também foi avaliada a molhabilidade dos filmes por medidas do ângulo de contato, além do comportamento eletroquímico das amostras em solução de fluido corpóreo simulado (SBF) por potencial de circuito aberto (OCP), polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). As propriedades biocompatíveis foram analisadas por ensaios de viabilidade celular e citotoxicidade, utilizando os resultados obtidos por redução de Tetrazólio (MTT), liberação da enzima Lactato Desidrogenase (LDH), além da avaliação qualitativa da adesão celular por MEV e microscopia de fluorescência. Constatou-se que as amostras contendo uma aplicação de filme híbrido tiveram suas propriedades melhoradas em todos os quesitos quando comparadas à amostra sem revestimento. A amostra FH se mostrou bem aderido ao substrato e com desempenho eletroquímico significativamente superior às demais amostras.Além disso, baseado nos resultados obtidos nesta pesquisa, pode-se afirmar que o revestimento MAP e TEOS, nos parâmetros da amostra FH, ofereceram um ambiente biocompatível para células-tronco mesenquimais. Portanto, a utilização de filmes híbridos a base de MAP e TEOS aplicados em substratos de aço inoxidável 316L pode ser indicada para a aplicação em biomateriais. Em contrapartida, as amostras contendo a deposição de titânio por magnetron sputtering não apresentaram variações expressivas em relação ao substrato e as demais amostras estudadas. Não foi observado melhora nas propriedades do material após deposição de titânio.