Método de pintura para recobimento de nanohidroxiapatita sobre substrato de titânio

Abstract

O desenvolvimento de novas tecnologias para a área de biomateriais é de fundamental importância. A cada dia a expectativa de vida aumenta e faz-se necessário o desenvolvimento de novas ligas ou novos processos de recobrimento que garantam maior biocompatibilidade, menos efeitos deletérios e maior interação com os tecidos. Neste sentido, muitos esforços têm sido desenvolvidos pela comunidade científica para a aplicação de recobrimentos em substratos metálicos, principalmente de fosfatos de cálcio, em especial de hidroxiapatita. Este tipo de recobrimento, pode conferir ao substrato metálico uma melhor adesão ao tecido ósseo, redução da formação de tecido fibroso e osteointegração. Contudo, muitas das técnicas comercialmente aplicadas apresentam custos elevados e formação de segundas fases, tais como tetrafosfato de cálcio (TTCP) e fosfato tricálcico (TCP). Neste sentido, este estudo procurou o desenvolvimento de uma nova metodologia com baixo custo e de fácil aplicação e que não houvesse a formação de outras fases, além da hidroxiapatita. Para tal, o projeto avaliou a formação de uma dispersão de hidroxiapatita em óleo de pinho e um processo de recobrimento realizado com pincel sobre substrato de titânio comercialmente puro (TiCp) e também foi avaliado a formação do filme sobre o TiCp anodizado em diferentes tensões. Os processos de recobrimento foram seguidos de etapas de tratamento térmico em forno a plasma ou forno elétrico. Os produtos obtidos foram caracterizados quanto ao seu comportamento químico e mecânico, morfologia, estabilidade eletroquímica, liberação de íons cálcio, comportamento em SBF e citotoxicidade em ambiente celular. Os resultados dos ensaios mecânicos demonstraram que o tratamento térmico afeta as propriedades do substrato, porém os valores finais se mantêm em valores de acordo com o preconizado pela norma ASTM F67-13. Os testes de difração de raios-X e Raman demonstraram a não formação de outras fases de fosfatos. Ensaios de SBF e citotoxicidade mostraram que a metodologia é adequada para a aplicação e desenvolvimento de um biomaterial biocompatível. Estes resultados comprovam a eficácia da metodologia e demonstram que os produtos obtidos estão em acordo com normas nacionais e internacionais para o revestimento de substratos metálicos com hidroxiapatita.

The development of new technologies for biomaterials is very important. Daily life expectancy increases, and it is necessary to develop new alloys or new coating processes that guarantee greater biocompatibility, less deleterious effects and greater interaction with tissues. In this sense, many efforts have been developed by the scientific community for the application of coatings on metallic substrates, mainly calcium phosphates, especially hydroxyapatite. This type of coating can give the metallic substrate a better adhesion to the bone tissue, a reduction of fibrous tissue formation and osseointegration. However, many of the commercially available techniques present high costs and second phases formation, such as calcium tetraphosphate (TTCP) and tricalcium phosphate (TCP). In this sense, this study sought the development of a new methodology with low costs, easy application without no other phosphates phase formation. For this, the project evaluated the formation of a dispersion of hydroxyapatite in pine oil and a coating process performed with a brush on commercially pure titanium substrate (TiCp) and the formation of the film on TiCp anodized at different voltages was evaluated. The products obtained were characterized by their chemical and mechanical behavior, morphology, electrochemical stability, calcium ion release, SBF behavior and cytotoxicity in the cellular environment. Results of the mechanical tests demonstrated that the heat treatment affects the properties of the substrate, but the final values are maintained in accordance with the ASTM F67-13 standard. X-ray diffraction and Raman tests demonstrated the non-formation of other phosphate phases. SBF and cytotoxicity tests showed that the methodology is suitable for the application and development of biocompatible biomaterial. These results confirm the effectiveness of the methodology and demonstrate that the products obtained are in accordance with national and international standards for the coating of metal substrates with hydroxyapatite.