Orientador: Carlos Roberto Gandini / Banca: Rondinelli Donizetti Herculano / Banca: Mirian de Lourdes Noronha Motta Melo / Banca: Walter José Botta Filho / Banca: Arnaldo Rodrigues dos Santos Junior / Resumo: As ligas compostas por titânio, molibdênio e nióbio integram uma nova classe de ligas às base de titânio, sem a presença de alumínio e vanádio (que apresentam citotoxidade) e que possuem baixo valores do módulo de Young (abaixo de 100 GPa). Isto ocorre pelo fato destas ligas possuírem estrutura B, bastante atraentes para o emprego como biomateriais. Neste tipo de ligas, as variáveis de processamento podem ser controladas mais facilmente em relação às ligas a w a-B, objetivando a obtenção de propriedades melhoradas como menor módulo de elasticidade, aumento da resistência corrosão e melhor resposta do tecido ósseo. Neste trabalho foi estudado o efeito de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas, eletroquímicas e biocompatibilidade de ligas do sistema Ti-15%pMo-XNb(0,5, 10, 15 e 20% em peso). As ligas foram fundidas em forno a arco e caracterizadas por difração de raios X e análise pelo Método de Rietveld, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por energia dispersiva (EDS), microdureza, módulo de elasticidade, resistência à corrosão e citoxidade. Com a adição de nióbio, diminui-se consideravelmente a microdureza e o mesmo ocorreu com o módulo de elasticidade, com valores em torno 80 GPa, bem abaixo do materiais metálicos comercialmente para este tipo de aplicação. Com adição de oxigênio existe uma tendência de aumento da microdureza e do módulo de elasticidade. A resistência à corrosão das ligas aumentou consideravelmente com a adição de nióbio, possuindo uma baixa densidade de corrente de corrosão. Os ensaios de citotoxidade in vitro mostraram aumento na viabilidade celular com base nos ensaios de MTTe Cristal de Violeta. Das ligas produzidas, destaca-se a Ti-15Mo-20Nb, pois possui menor microdureza e módulo de elasticidade, além de ter aumentado a viabilidade celular / Abstract: Alloys composed by titanium, molybdenum and niobium are part of a new class of titanium-based alloys, without the presence of aluminum and vanadium (which exhibit cytotoxicity) and that have low values of Young's Modulus (below 100 GPa). This occurs because these alloys have B structure, very attractive for employment as biomaterials. In this type of alloys, processing variables can be controlled more easily in relation to a - B alloys, aiming improved properties like lower modulus of elasticity, increased corrosion resistance and better response of bone tissue. In this work, we studied the effect of the addition of oxygen and heat treatments on the mechanical and electrochemical properties, and cytotoxicity, of Ti-15wt%Mo-XNb (X= 0,5, 10, 15 and 20 w%) alloys system. The alloys were melthed in arc-furnace and characterized by x-ray diffraction techniques and analysis by Rietveld method, optical and scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, (EDS), microhardness, modulus of elasticity, resistance to corrosion and cytotoxicity, The results showed promising results with the addition of niobiu. With the addition of niobium, occurs considerably decreases in the microhardness and the same occurred with the modulus of elasticity, with values around 80 GPa, below the metallic materials used commercially for this type of application. With the addition of oxygen there is a trend of increasing microhardness and modulus of elasticity. The corrosion resistance of alloys that has increased considerably with the additoion of niobium, prossessing a low corrosion current density. Cytotoxicity assays demonstrated in vitro cell viability based on MIT assay and Crystal Violet. Alloys produced, highlight the Ti-15Mo-20Nb, because it has lower hardness and modulus of elasticity, in addition to cell viability / Doutor

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-10-03Bitstream added on 2015-03-03T12:06:37Z : No. of bitstreams: 1 000808440.pdf: 4763391 bytes, checksum: b971f6a92654f1cf24cfd96b483584d0 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As ligas compostas por titânio, molibdênio e nióbio integram uma nova classe de ligas às base de titânio, sem a presença de alumínio e vanádio (que apresentam citotoxidade) e que possuem baixo valores do módulo de Young (abaixo de 100 GPa). Isto ocorre pelo fato destas ligas possuírem estrutura B, bastante atraentes para o emprego como biomateriais. Neste tipo de ligas, as variáveis de processamento podem ser controladas mais facilmente em relação às ligas a w a-B, objetivando a obtenção de propriedades melhoradas como menor módulo de elasticidade, aumento da resistência corrosão e melhor resposta do tecido ósseo. Neste trabalho foi estudado o efeito de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas, eletroquímicas e biocompatibilidade de ligas do sistema Ti-15%pMo-XNb(0,5, 10, 15 e 20% em peso). As ligas foram fundidas em forno a arco e caracterizadas por difração de raios X e análise pelo Método de Rietveld, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por energia dispersiva (EDS), microdureza, módulo de elasticidade, resistência à corrosão e citoxidade. Com a adição de nióbio, diminui-se consideravelmente a microdureza e o mesmo ocorreu com o módulo de elasticidade, com valores em torno 80 GPa, bem abaixo do materiais metálicos comercialmente para este tipo de aplicação. Com adição de oxigênio existe uma tendência de aumento da microdureza e do módulo de elasticidade. A resistência à corrosão das ligas aumentou consideravelmente com a adição de nióbio, possuindo uma baixa densidade de corrente de corrosão. Os ensaios de citotoxidade in vitro mostraram aumento na viabilidade celular com base nos ensaios de MTTe Cristal de Violeta. Das ligas produzidas, destaca-se a Ti-15Mo-20Nb, pois possui menor microdureza e módulo de elasticidade, além de ter aumentado a viabilidade celular / Alloys composed by titanium, molybdenum and niobium are part of a new class of titanium-based alloys, without the presence of aluminum and vanadium (which exhibit cytotoxicity) and that have low values of Young's Modulus (below 100 GPa). This occurs because these alloys have B structure, very attractive for employment as biomaterials. In this type of alloys, processing variables can be controlled more easily in relation to a - B alloys, aiming improved properties like lower modulus of elasticity, increased corrosion resistance and better response of bone tissue. In this work, we studied the effect of the addition of oxygen and heat treatments on the mechanical and electrochemical properties, and cytotoxicity, of Ti-15wt%Mo-XNb (X= 0,5, 10, 15 and 20 w%) alloys system. The alloys were melthed in arc-furnace and characterized by x-ray diffraction techniques and analysis by Rietveld method, optical and scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, (EDS), microhardness, modulus of elasticity, resistance to corrosion and cytotoxicity, The results showed promising results with the addition of niobiu. With the addition of niobium, occurs considerably decreases in the microhardness and the same occurred with the modulus of elasticity, with values around 80 GPa, below the metallic materials used commercially for this type of application. With the addition of oxygen there is a trend of increasing microhardness and modulus of elasticity. The corrosion resistance of alloys that has increased considerably with the additoion of niobium, prossessing a low corrosion current density. Cytotoxicity assays demonstrated in vitro cell viability based on MIT assay and Crystal Violet. Alloys produced, highlight the Ti-15Mo-20Nb, because it has lower hardness and modulus of elasticity, in addition to cell viability / FAPESP: 10/07614-6

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005Bitstream added on 2014-06-13T20:23:09Z : No. of bitstreams: 1 santos_ml_dr_araiq.pdf: 3271586 bytes, checksum: 67395fcc4c57825507f1303f136c6b25 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nos últimos anos a área de biomateriais tem direcionado estudos para o desenvolvimento de um material sintético ou artificial que tenha propriedades físico-químicas, biológicas e mecânicas semelhantes ao do tecido ósseo. Dentre as diversas alternativas, uma das mais estudadas é o biocompósito metal-cerâmica, em que se utilizando técnicas de recobrimentos, consegue-se combinar boa biocompatibilidade, propriedades mecânicas e resistência à corrosão do titânio e suas ligas, com a excelente bioatividade das biocerâmicas de fosfato de cálcio, especificamente a hidroxiapatita. Para tanto, o processo sol-gel é uma das técnicas mais flexíveis e promissoras. O objetivo do presente trabalho foi estudar as características físico-químicas e as propriedades mecânicas do recobrimento de hidroxiapatita, obtido pelo processo sol-gel, com e sem pré-modificação de superfície dos substratos Ti-6Al-4V e Ti-6Al-7Nb com depósito de dióxido de titânio via plasma-spray. Os resultados mostraram a formação de uma camada rugosa e porosa de dióxido de titânio com forte interação com o substrato metálico devido à similaridade dos dois materiais. Investigou-se quatro diferentes procedimentos de deposição; onde se variou o número de camadas, temperaturas de calcinações, objetivando-se atingir morfologias e fases similares. Pelas técnicas de caracterização utilizadas (MEV, FTIR e DRX), os recobrimentos obtidos pelo processo sol-gel apresentaram uma mistura de fases, hidroxiapatita e ß-TCP (fosfato tricálcio). As medidas de espessura, realizadas por MEV, para os quatro procedimentos demonstraram que o recobrimento com dez camadas apresentou-se intacto e uniforme, não sendo encontrados falhas ou trincas entre as camadas e o substrato, demonstrando ser um bom indicador de ligação interfacial, mesmo apresentando uma espessura de aproximadamente 20æm. / In recent years biomaterials area has addressed studies for the development of synthetic or artificial material that has chemical-physical, biological and mechanical properties similar to the bone tissue. Among several alternatives, one of the most studied is the metal-ceramic biocomposite, where using the technique coatings, had gotten to combine good biocompatibility, mechanical properties and corrosion resistance of the titanium and their alloys, with the excellent bioactivity of the calcium phosphate bioceramics, specifically the hydroxyapatite. For so much, the sol-gel process is one of the most flexible and promising techniques. The aim of the present work was to study the chemical-physical characteristics and mechanical properties of the hydroxyapatite coating obtained by the sol-gel process, with and without pre-modification of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb substrate surface with titanium dioxide deposit by plasma-spray method. The results showed the formation of a rough and porous layer of titanium dioxide and with a strong interaction with the metallic substrate due to the similarity of the two materials. It was investigated four different deposition procedures, where the layer numbers and calcination temperatures was varied, being aimed at to reach morphology and phase similars. For the characterization techniques (SEM, FTIR and XRD) used, for it, the coatings obtained by the process sol-gel showed a mixture of phases, hydroxyapatite and ß-TCP (tricalcium phosphate). The thickness measurement, carried out by SEM, for the four procedures, demonstrated that coating with ten layers showed intact and uniform, not being found flaws or cracks between the layers and substrate, demonstrating so as being a good interfacial connection indicator, even presenting a thickness of approximately 20æm. The results of the microhardness Vickers tests has presented similar values for the different depositions number and heat treatment temperatures.

Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Resumo: Nos últimos anos a área de biomateriais tem direcionado estudos para o desenvolvimento de um material sintético ou artificial que tenha propriedades físico-químicas, biológicas e mecânicas semelhantes ao do tecido ósseo. Dentre as diversas alternativas, uma das mais estudadas é o biocompósito metal-cerâmica, em que se utilizando técnicas de recobrimentos, consegue-se combinar boa biocompatibilidade, propriedades mecânicas e resistência à corrosão do titânio e suas ligas, com a excelente bioatividade das biocerâmicas de fosfato de cálcio, especificamente a hidroxiapatita. Para tanto, o processo sol-gel é uma das técnicas mais flexíveis e promissoras. O objetivo do presente trabalho foi estudar as características físico-químicas e as propriedades mecânicas do recobrimento de hidroxiapatita, obtido pelo processo sol-gel, com e sem pré-modificação de superfície dos substratos Ti-6Al-4V e Ti-6Al-7Nb com depósito de dióxido de titânio via plasma-spray. Os resultados mostraram a formação de uma camada rugosa e porosa de dióxido de titânio com forte interação com o substrato metálico devido à similaridade dos dois materiais. Investigou-se quatro diferentes procedimentos de deposição; onde se variou o número de camadas, temperaturas de calcinações, objetivando-se atingir morfologias e fases similares. Pelas técnicas de caracterização utilizadas (MEV, FTIR e DRX), os recobrimentos obtidos pelo processo sol-gel apresentaram uma mistura de fases, hidroxiapatita e ß-TCP (fosfato tricálcio). As medidas de espessura, realizadas por MEV, para os quatro procedimentos demonstraram que o recobrimento com dez camadas apresentou-se intacto e uniforme, não sendo encontrados falhas ou trincas entre as camadas e o substrato, demonstrando ser um bom indicador de ligação interfacial, mesmo apresentando uma espessura de aproximadamente 20æm. / Abstract: In recent years biomaterials area has addressed studies for the development of synthetic or artificial material that has chemical-physical, biological and mechanical properties similar to the bone tissue. Among several alternatives, one of the most studied is the metal-ceramic biocomposite, where using the technique coatings, had gotten to combine good biocompatibility, mechanical properties and corrosion resistance of the titanium and their alloys, with the excellent bioactivity of the calcium phosphate bioceramics, specifically the hydroxyapatite. For so much, the sol-gel process is one of the most flexible and promising techniques. The aim of the present work was to study the chemical-physical characteristics and mechanical properties of the hydroxyapatite coating obtained by the sol-gel process, with and without pre-modification of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb substrate surface with titanium dioxide deposit by plasma-spray method. The results showed the formation of a rough and porous layer of titanium dioxide and with a strong interaction with the metallic substrate due to the similarity of the two materials. It was investigated four different deposition procedures, where the layer numbers and calcination temperatures was varied, being aimed at to reach morphology and phase similars. For the characterization techniques (SEM, FTIR and XRD) used, for it, the coatings obtained by the process sol-gel showed a mixture of phases, hydroxyapatite and ß-TCP (tricalcium phosphate). The thickness measurement, carried out by SEM, for the four procedures, demonstrated that coating with ten layers showed intact and uniform, not being found flaws or cracks between the layers and substrate, demonstrating so as being a good interfacial connection indicator, even presenting a thickness of approximately 20æm. The results of the microhardness Vickers tests has presented similar values for the different depositions number and heat treatment temperatures. / Doutor