O uso de biomateriais para acelerar reparos de fraturas ósseas tem aumentado nos últimos anos. Neste estudo, as propriedades piezelétricas do fluoreto de polivinilideno foram utilizadas com a finalidade de mimetizar os potenciais bioelétricos associados à deformação óssea, que são diminuídos quando ocorre fratura óssea. Estudos histomorfométricos foram efetuados para verificar a influência do polímero. Testes de biocompatibilidade e de esterilização permitiram avaliar os riscos da utilização do polímero como material de implante. O polímero piezelétrico associado à placa de osteossíntese resultou em uma maior quantidade de matriz óssea mineralizada na lesão quando comparado ao implante da placa sem o polímero. / The use of biomaterials to promote accelerated bone fracture repair has been improved in the recent years. In the present study, the piezoelectric properties of poly(vinylidene fluoride) were used with the aim of mimetizing bioelectrical potentials associated to bone strain which decrease when a bone fracture occurs. Histomorphometric studies were accomplished to verify the influence of the polymer. Biocompatibility and sterilization tests assessed any risk related to the use of a polymer as an implantable material. The piezoelectric polymer associated to an osteosynthesis plate resulted in a larger amount of mineralized bone matrix in the lesion when compared to a plate implanted without the polymer.

Neste trabalho, a resistência à corrosão in vitro da liga de titânio Ti-13Nb-13Zr, fabricada em laboratório nacional, e destinada a aplicações ortopédicas, foi investigada em soluções que simulam os fluidos corpóreos. Os eletrólitos usados foram solução 0,9 % (massa) de NaCl, solução de Hanks, meio de cultura (MEM), neste dois últimos meios, sem e com adição de peróxido de hidrogênio. A adição de peróxido visou simular condições existentes em caso de processos inflamatórios resultantes de procedimentos cirúrgicos. A resistência à corrosão de ligas já comercialmente consagradas para uso como biomateriais, Ti-6Al-7Nb e Ti-6Al-4V, bem como do titânio puro (Ti-cp), foi também estudada por razões de comparação com a liga Ti-13Nb-13Zr. Foram utilizadas técnicas eletroquímicas e de análise de superfície. As técnicas eletroquímicas consistiram de: (a) medidas da variação do potencial a circuito aberto em função do tempo, (b) polarização potenciodinâmica e (c) espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os diagramas experimentais de impedância foram interpretados utilizando circuitos elétricos equivalentes que simulam modelos de filme óxido de estrutura dupla composta de uma camada interna compacta, tipo barreira, e uma camada porosa mais externa. Os resultados mostraram que a resistência à corrosão deve-se principalmente à camada barreira, e indicaram alta resistência à corrosão de todas as ligas e do Ti-cp em todos os meios estudados. O óxido formado na superfície da liga Ti-13Nb-13Zr, seja naturalmente ou em meios fisiológicos, foi caracterizado utilizando espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que a presença de peróxido de hidrogênio em MEM promove o crescimento da camada porosa e incorporação de íons minerais, além de favorecer a formação de hidroxiapatita. A citotoxicidade da liga Ti-13Nb-13Zr foi também avaliada e esta se mostrou ser não tóxica. / In this work, the in vitro corrosion resistance of the Ti-13Nb-13Zr alloy, manufactured at a national laboratory, and used for orthopedic applications, has been investigated in solutions that simulate the body fluids. The electrolytes used were 0.9 % (mass) NaCl, Hanks\' solution, a culture medium (MEM), and the two last electrolytes, without and with addition of hydrogen peroxide. The aim of peroxide addition was to simulate the conditions found when inflammatory reactions occur due to surgical procedures. The corrosion resistance of alloys commercially in use as biomaterials, Ti-6Al-7Nb and Ti-6Al-4V, as well as of the pure titanium (Ti-cp), was also studied for comparison with the Ti-13Nb-13Zr alloy. The corrosion resistance characterization was carried out by electrochemical and surface analysis techniques. The electrochemical tests used were: (a) open circuit potential measurements as a function of time, (b) potentiodynamic polarization and (c) electrochemical impedance spectroscopy (EIE). The impedance experimental diagrams were interpreted using equivalent electric circuits that simulate an oxide film with a duplex structure composed of an internal and compact, barrier type layer, and an external porous layer. The results showed that the corrosion resistance is due mainly to the barrier type layer. The titanium alloys and the Ti-cp showed high corrosion resistance in all electrolytes used. The oxides formed on the Ti-13Nb-13Zr, either naturally or during immersion in MEM or Hanks’ solution was characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (MEV). The results showed that the presence of hydrogen peroxide in MEM promotes the growth of the porous layer and incorporation of mineral ions, besides favouring hydroxyapatite formation. The citotoxicity of the Ti-13Nb-13Zr alloy was also evaluated and it was shown to be non-toxic.

Biomateriais para uso em implantes devem exibir propriedades como biocompatibilidade, biofuncionalidade e resistência à corrosão. O uso do titânio e suas ligas em aplicações biomédicas vem continuamente aumentando devido à sua maior taxa resistência-peso, superior biocompatibilidade e resistência à corrosão, boas propriedades mecânicas e baixo módulo de elasticidade quando comparado a outros materiais biomateriais metálicos como aço inox e ligas Co-Cr. Um importante aspecto para o sucesso de um implante é a utilização de materiais com módulo de elasticidade baixo, próximo ao do osso, pois estudos indicam que a transferência insuficiente de carga entre implante e osso pode resultar em reabsorção óssea e afrouxamento do implante, que é chamado efeito de blindagem de tensão (stress shielding effect). A liga ternária Ti13Nb13Zr apresenta em sua composição somente elementos considerados biocompatíveis, possui menor módulo de elasticidade que ligas Co-Cr, aço inox e Ti6Al4V, e superior resistência à corrosão. Neste trabalho foi estudado o efeito do teor de nióbio e zircônio nas propriedades mecânicas da liga ternária TiNbZr numa faixa de composições com quantidade de titânio constante em 74 %peso e teor de Nb e Zr variando entre 6 e 20 %peso, produzida por metalurgia do pó a partir de pós hidrogenados e método de mistura elementar, após diferentes condições de processamento e tratamentos térmicos. Os resultados de caracterização microestrutural obtidos por MEV e difração de raios X mostraram que o aumento do teor de Nb não produziu alterações significativas na fração volumétrica das fases e e, o aumento do teor de Zr proporcionou o aumento da fração de fase , favorecendo a formação da estrutura de Widmanstätten. O aumento dos teores de Nb e Zr produziram alterações nas microestruturas dos materiais que levaram ao aumento dos valores de módulo de elasticidade e dureza, e com aumento do teor de Zr houve aumento da susceptibilidade à corrosão. Nas condições de processamento utilizadas, a liga Ti13Nb13Zr apresentou as propriedades mecânicas e microestruturais mais indicadas para utilização como biomateriais. / Biomaterials for use in implants must be biocompatible, biofunctional and resistant to corrosion. Utilization of titanium and its alloys is continuously increasing due to their larger strength-weight ratio, superior biocompatibility e corrosion resistance, good mechanical properties and low elastic modulus when compared to other metallic biomaterials such as stainless steel and Co-Cr alloys. Using materials with low elastic modulus, close to bone values, is important to reduce stress shielding effect, which can cause implant loosening. Ti13Nb13Zr ternary alloy shows only elements considered biocompatible and has a lower elastic modulus than Co-Cr alloy, stainless steel and Ti6Al4V, and superior corrosion resistance. In this work TiNbZr alloy was prepared in different compositions, maintaining Ti content at 74%wt with Nb and Zr contents ranging amongst 6 and 20%wt, produced by powder metallurgy using different processing conditions and heat treatments. Characterization via SEM and X-Ray diffraction showed that the Nb increase didnt produce significant alterations on volume fraction of and phases in the material, and the increase in Zr content led to an increase in phase amounts and formation of Widmanstätten patterns. Nb and Zr content increasing produced microstructural modifications, leading to an increase in elastic modulus and hardness values, as well as corrosion susceptibility variations, where higher Zr contents leaded to a surface with less corrosion resistance. Amongst compositions and for the designed processing method, Ti13Nb13Zr presented the most indicated mechanical and microstructural properties for utilization as biomaterials.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Materiais, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Mário Barbosa

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestr.. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2001

Tese de mestrado. Engenharia Biomédica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-01-25Bitstream added on 2014-06-13T18:50:40Z : No. of bitstreams: 1 nogueira_ra_me_bauru_prot.pdf: 2628699 bytes, checksum: 548bffb406de71f06f0ab9ae6a52d7c8 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A utilização de biomateriais do reparo do tecido ósseo tem revolucionado a Ortopedia e a Odontologia atuais. Um metal estudado para estas aplicações é o titânio e suas ligas, pois possuem um excelente grau de biocompatibilidade com o organismo humano, uma excelente resistência à corrosão em meio biológico e uma ótima relação resistência mecânica/densidade. Estas propriedades são fortemente influenciadas pela presença de lementos intersticiais e as medidas de atrito interno têm sido muito utilizadas para verificar o comportamento destes elementos em materiais. O objetivo neste trabalho foi estudar o efeito de elementos intersticiais nas propriedades da liga Ti-10Mo (% em peso), por meio de medidas de difração de raios X, microscopia eletrônica e varredura, testes de citotoxidade, corrosão e espectroscopia mecânica. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos de recozimento e dopagem com oxigênio. Os testes de biocompatibilidade mostraram que não houve nenhuma resposta indireta. Os extratos dos materiais não interferiram no desenvolvimento, crescimento e proliferação das células. Foi detectada uma melhora na taxa de corrosão, juntamente com um aumento do potencial de corrosão, com a dopagem do material, características estas interessantes para um biomaterial. Os resultados de espectroscopia mecânica mostraram a presença de uma estrutura de relaxação após a dopagem com oxigênio em torno de átomos dos elementos que compõem a liga. Observou-se que a adição de oxigênio intersticial causou um aumento no módulo de elasticidade, o que é ruim quando se trata de um biomaterial para implantes ortopédicos. / The use of the biomaterials in the repair of the bone tissue has been revolutionizing the Orthopedics and the Odontology. A metal very studied for these applications is the titanium and its alloys, because they possess an excellent corrosion resistance in a biological media and a good relationship mechanical strength/density. These properties are strongly influenced by the presence of interstitial elements and the internal friction measurements have been a lot used to verify the behavior of these interstitial elements in materials. The objective of this work was to study the effect of interstitial elements in the properties of the Ti-10Mo (%in weight) alloy, through X-ray diffraction, scanning electron microscopy, cytotoxicity tests, corrosion and mechanical spectroscopy. The samples were submitted to heat treatments of annealing and oxygen doping. The biocompatibility tests showed that there was not any indirect cytotoxic answer. The extracts of the materials didn't interfere in the development, growth and proliferation of the cells. An increase in the corrosion rate was detected, with an increase of the corrosion potential, with the oxygen doping, interesting for applications as biomaterial. The mechanical spectroscopy results showed the presence of a relaxation structure after the oxygen doping that was attributed mainly to the stress-induced ordering of the oxygen atoms around the atoms that compose the alloy. It was observed an increase in the elasticity with the oxygen doping, what is bad when it is a biomaterial.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T18:50:41Z : No. of bitstreams: 1 silva_lm_me_bauru_prot.pdf: 4671896 bytes, checksum: eb79f47df3c9400614b7c74b221948a0 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os recentes avanços científicos permitiram um aumento significativo na qualidade de vida e por consequência, na longevidade. Como consequência disso, a população de idosos aumentou consideravelmente e com isso, doenças relacionadas à idade como osteoporose levam o governo a ter que gastar consideráveis quantias em próteses ortopédicas. Há também uma grande demanda devido aos acidentes de trânsito. Os materiais metálicos mais usados na manufatura de próteses são divididos em três grupos: aços inoxidáveis, ligas a base de Co e ligas a base de Ti. Dentre estes três grupos, os biomateriais mais utilizados são aqueles a base de Ti, pois apresentam excelente biocompatibilidade e elevada resistência à corrosão. A liga de Ti mais utilizada para aplicações biológicas é a liga Ti-6Al-4V, porém alguns estudos associam o V a efeitos citotóxicos e reações adversas em tecidos, enquanto o Al tem sido associado com desordens neurológicas. Para sanar este problema, novas ligas de Ti que apresentam em sua composição elementos como Nb, Ta, Zr, Fe e Mo estão sendo pesquisadas e o desenvolvimento de novas ligas de Ti contendo Nb para aplicação ortopédica é um tema de grande importância social e tecnológica, pois o Nb é um elemento não tóxico e não alergênico, possui elevada biocompatibilidade e tem o Brasil como seu maior produtor, daí a importância de desenvolvimento de ciência e tecnologia utilizando tal material. A presença de elementos intersticiais (O, C, N e H) altera de significativamente as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou enfraquecimento da liga. As medidas de espectroscopia mecânica são uma ferramenta poderosa para o estudo da interação destes elementos substitucionais e intersticiais com os elementos que compõem a liga. Este trabalho apresenta o efeito... / Recent scientific advances have led to a significant increase in life's quality and consequently, longevity. As a result, the elderly population has increased considerably and thus age-related disease such as osteoporosis lead the government to spend considerable sums of money with orthopedic prostheses. There is also a great demand for orthopedic prostheses due to accidents. The metallic materials commonly used in the manufacture of prostheses are divided into three groups: stainless steel, Co-based alloys and Ti-based alloys. Among these three groups, the most widely used as a biomaterial are the Ti-based alloys, since they have excellent biocompatibility and high corrosion resistance. The most used Ti-based alloy for biological applications is the Ti-6Al-4V alloy, but some studies associate the V to the cytotoxic effects and adverse reactions in tissues, while Al has been associated with neurological disorders. To solve this problem, new Ti-based alloys that have in their composition elements such as Nb, Ta, Zr, Fe and Mo are being researched. The development of new Ti-based alloys containing Nb for orthopedic application is a topic of great social and technological relevance, as this element is a non-toxic, non allergenic, has high biocompatibility and has Brazil as its biggest producer, hence the importance of development of science and technology using this material. The presence of interstitial elements (O, C, N and H) changes significantly the mechanical properties of the alloy, particularly its elastic properties, causing hardening or softening of the alloy. Mechanical spectroscopy measurements represent a powerful tool for studying the interaction of substitutional and interstitial elements with the metal matrix. This work presents the effect of interstitial oxygen in solid solution in some mechanical properties and biocompatibility of two alloys of the Ti-Nb system... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-10T19:06:53Z No. of bitstreams: 1 LEANDRO RODRIGUES PEREIRA - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 3148791 bytes, checksum: 14fe302e950234a170c84cd8636b58ad (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T19:06:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEANDRO RODRIGUES PEREIRA - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 3148791 bytes, checksum: 14fe302e950234a170c84cd8636b58ad (MD5) Previous issue date: 2014-07-17 / Desde o final do século XIX, foram utilizados vários materiais para o aumento da mama. Como exemplos, citam-se espumas de poliuretano e polietileno, bolas de vidro, gutta percha, entre outros. O uso de silicone para fins de aumento de mama se iniciou em 1961 e, partir de então, as empresas desenvolveram inovações ao processo de fabricação de implantes mamários incluindo a inserção de camadas de barreiras para evitar a migração de gel. Em 2012, foi publicada a Resolução ANVISA RDC nº 16 que estabeleceu os requisitos mínimos de identidade e qualidade para os implantes mamários de silicone. Desta forma, este trabalho propõe a avaliar os implantes mamários regularizados no Brasil e realizar a caracterização morfológica, estrutural e mecânica de implantes mamários de silicone comercializados no Brasil em conformidade com as Normas Vigentes, por meio de caracterizações: Microscopia Ótica – MO, Microscopia Eletrônica de Varredura – MEV com espectroscopia de Energia Dispersiva- EDS e avaliação do comportamento mecânico quando submetidos ao Ensaio de Tração, sendo avaliados os quesitos estabelecidos na norma ISO 14607:2007. Com base nos resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir que todas as membranas de implantes mamários avaliadas apresentaram-se adequadas para uso como biomaterial. Verificou-se também a oportunidade de melhoria normativa, com estabelecimento de parâmetro mínimo de desempenho para o ensaio de resistência ao rasgo, estabelecido na norma ISO 14607:2007. / Since the late nineteenth century, various materials were used for breast augmentation. Polyurethane, polyethylene, glass balls, gutta percha, among others materials were used. The use of silicone for breast augmentation purposes began in 1961 and, since then, companies have developed innovations to the manufacturing process of breast implants including the insertion of barrier layers to prevent migration of silicone gel. In 2012 was published the ANVISA Resolution RDC No. 16 which established minimum requirements for identity and quality for silicone breast implants. Thus, this study aims to evaluate six brands of regularized breast implants in Brazil and perform morphological, structural and mechanical caracterization in accordance with current standards. Optical Microscopy - MO, Electron Microscopy Scanning - SEM with Energy Dispersive Spectroscopy- EDS and evaluation of the mechanical behavior when subjected to tensile test according to ISO 14607:2007 standard. Based on the results obtained in this study, it can be concluded that all the membranes of breast implants had to be suitable for use as a biomaterial, complying with regulatory requirements. There is also an opportunity to improve the ISO 14607:2007 standard, establishing a minimum performance requirement for testing elastomer shell tear resistance.