Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MISTURA_Daniel_2014.pdf: 2003467 bytes, checksum: 5581d79f572369db3735d9706f07423d (MD5) Previous issue date: 2014-03-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / Hydrogels have been widely studied, especially as injectable materials for applications as biomaterials. These hydrogels may possess thermosensitive features near body temperature (LCST Lower Critical Solution Temperature around 37ºC), rapid gelation, carry drugs, cells or cell growth factors. The current challenge is to make these materials biodegradables and mechanical properties optimized for their use in cardiac tissue engineering. The aim of this study was to synthesize hydrogels of poly(N-iropropylacrylamide) (PNIPAAm) from a new class of macromer consisting of 2-hydroxyethyl methacylate (HEMA), poly(L-co-D,L lactic acid) and trimethylene carbonate (PLDLA-co-TMC) in order to give the hydrogel biodegradation characteristics and mechanical properties suitable for future applications in cardiac tissue engineering. Hydrogels were synthesized by free radical polymerization, the macromer having concentrations ranging from 5%, 10% and 15% (w/w) to evaluate the influence in chemical, mechanical and thermal properties. Macroscopic evaluation showed that the hydrogels exhibit characteristics of injectable and thermosensibility. Swelling tests showed swelling hydrogels with absorption of 20, 29 and 63% of water for compositions. Nuclear Magnetic Resonance (NMR 13C e 1H) confirmed the copolymerization of HEMA with PLDLA-co-TMC as well as the copolymerization of hydrogel PNIPAAm-co-AAc-co-HEMAPLDLA-co-TMC. Infrared spectroscopy (FTIR) corroborated the data found in (NMR 13C e 1H). Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed a glass transition temperature of 114ºC, 130ºC and 98ºC for hydrogels, near those found in literature, moreover, showed the LCST for samples at 29ºC, 30ºC and 24ºC, temperatures being lower than 37ºC, indicating these hydrogels may be used in the human body. Scanning electron microscopy (SEM) showed hydrogels without interconnected pores. Mechanical tensile tests showed hydrogels with Young s Modulus of 531, 922 and 725 kPa, and over 500% strain in all synthesized compositions. Degradation of materials followed by weight loss and gel permeation chromatography (GPC) demonstrated stability of hydrogel during first 4 weeks and after 10 weeks showed the onset of weight loss. Finally, the biological interactions assays showed the material as cytocompatible and non-toxic to Vero cells. Thus, the synthesized hydrogels are promising for future applications in cells carriers for tissue engineering. / A classe de hidrogéis vem sendo amplamente estudada, principalmente como materiais injetáveis para aplicações como biomateriais. Estes hidrogéis podem possuir características de termo sensibilidade próximos à temperatura corporal (LCST Lower Critical Solution Temperature em torno de 37ºC), solidificarem rapidamente, carregarem fármacos, células ou fatores de crescimento celular. O desafio atual é tornar esses hidrogéis biodegradáveis e com propriedades mecânicas otimizadas à sua utilização. O objetivo deste estudo foi sintetizar hidrogéis de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm) a partir de uma nova classe de macrômero composto por 2-hidróxietil metacrilato (HEMA), poli(L-co-D,L ácido lático) e trimetileno carbonato (PLDLA-co-TMC), a fim de conferir ao hidrogel características de biodegradação e propriedades mecânicas adequadas para futuras aplicações em engenharia tecidual cardíaca. Os hidrogéis foram sintetizados através da polimerização via radical livre, com concentrações do macrômero variando de 5%, 10% e 15% (m/m) visando avaliar a influência nas propriedades químicas, mecânicas e térmicas do hidrogel sintetizado. A avaliação macroscópica mostrou que os hidrogéis apresentam características de materiais injetáveis e termo sensíveis. Os ensaios de intumescimento apontaram hidrogéis com absorção de 20, 29 e 63% de água para as composições estudadas. As análises de ressonância magnética nuclear (RMN 13C e 1H) comprovaram a copolimerização do HEMA com o PLDLA-co-TMC bem como a copolimerização do hidrogel de PNIPAAm-co-AAc-co-HEMAPLDLA-co-TMC. As análises de espectroscopia do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) corroborou os dados encontrados na técnica de RMN 13C e 1H. A técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) apontou temperaturas de transição vítrea dos hidrogéis 114ºC, 130ºC e 98ºC próximas as encontradas na literatura, além disso, mostrou o comportamento LCST para as amostras nas temperaturas de 29ºC, 30ºC e 24ºC, temperaturas sendo menores que 37ºC, indicando que as mesmas podem ser utilizadas no organismo. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) apontou hidrogéis com poros sem interconectividade. Os ensaios mecânicos de tração apontaram hidrogéis com módulo de elasticidade de 531, 922 e 725 kPa e deformações superiores a 500% em todos as composições sintetizadas. A degradação dos materiais foi medida pela perda de massa, bem como por cromatografia de permeação em gel (GPC) apontou estabilidade dos hidrogéis nas primeiras 4 semanas, e após 10 semanas houve o início da perda de massa. Por fim, os ensaios de interação biológica apontaram o material como citocompátivel e não tóxico às células Vero. Sendo assim, os hidrogéis sintetizados são materiais promissores para futuras aplicações em sistemas de carregamento celular para engenharia tecidual.

Filmes finos nanométricos de nitreto de zircônio (ZrN) foram depositados sobre diferentes substratos, objetivando-se estudar a microestrutura da superfície e investigar o comportamento eletroquímico para obter a melhor composição que minimize reações de corrosão. Os filmes finos foram produzidos por deposição física de vapor (PVD). Foi estudada a influência da pressão parcial do gás nitrogênio, do tempo e da temperatura de deposição nas propriedades da superfície. Os filmes de ZrN foram caracterizados por espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS), espectroscopia de fotoelétrons gerados por raios X (XPS), difração de raios X (DRX), nanodureza, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de corrosão. As propriedades dos filmes finos de ZrN variam com os parâmetros de deposição. Quanto maior a temperatura usada na deposição dos filmes maior a resistência contra corrosão. Quando depositado sobre o Titânio e sobre uma liga de NiTi, os ensaios de corrosão mostram que o revestimento de ZrN depositado por PVD pode efetivamente melhorar a resistência contra a corrosão. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-04T16:16:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daiane Roman.pdf: 1913372 bytes, checksum: 3fc49a90d63debc4754aeb458d421795 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-04T16:16:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daiane Roman.pdf: 1913372 bytes, checksum: 3fc49a90d63debc4754aeb458d421795 (MD5) / Zirconium nitride (ZrN) nanometric films were deposited onto different substrates, in order to study the surface microstructure and also to investigate the electrochemical behavior to obtain a better composition that minimizes corrosion reactions. The thin films were produced by physical vapor deposition (PVD). The influence of the nitrogen partial pressure, deposition time and temperature over the surface properties was studied. Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), nanohardness, scanning electron microscopy (SEM) and corrosion experiments were performed to characterize the ZrN thin films. The thin films properties and microstructure changes according to the deposition parameters. The corrosion against resistance increases with temperature used in the films deposition. Corrosion tests show that ZrN thin films deposited by PVD onto titanium and onto alloy nitinol substrate effectively improve the corrosion resistance.

A contaminação por biofilmes bacterianos tem um forte impacto negativo, especialmente quando aderidos na superfície de próteses, implantes, pinos e outros dispositivos médico-cirúrgicos. Neste trabalho foram produzidas amostras metálicas de titânio e AISI 304 com íons Ag+ implantados por IPD a diferentes energias: 2 e 4 keV; e com diferentes tempos de implantação: 30, 45, 60 e 90 min visando a obtenção de superfícies com propriedades bactericidas. A profundidade e o perfil de distribuição dos íons implantados foram estimados por simulação de Monte Carlo utilizando o software SRIM 2008, juntamente com a determinação da concentração de prata incorporada nas amostras por técnicas espectroscópicas. A atividade bactericida das amostras de titânio com diferentes concentrações de prata foi avaliada por meio do tratamento de um efluente industrial líquido, que foi submetido à contagem de Escherichia coli antes e depois do contato do efluente com as amostras. O ângulo de contato foi medido para avaliação da molhabilidade das amostras de titânio que apresentaram as maiores concentrações de prata, fator determinante na adesão de bactérias e células humanas. A citotoxidade foi avaliada através de teste de viabilidade celular e análise morfológica. Obteve-se uma redução de 27% de E.coli no efluente industrial tratado com a amostra implantada a 4 keV por 45 min, com concentração inicial de 3,35 × 1015 átomos cm-2.Não foi detectado efeito tóxico da prata para células humanas MG63, mesmo considerando as maiores concentrações prata, uma vez que não houve redução na adesão e proliferação celular em relação ao titânio não tratado. Para as amostras de AISI 304, os ensaios de adesão microbiana foram realizados para as bactérias Listeria monocytogenes e Salmonella Enteritidis, resultando em uma redução de 65,9 e 69,8%, respectivamente. Por fim, os resultados mostraram que o tratamento estudado para obtenção de materiais metálicos com ação bactericida é promissor para aplicações na área médica, no entanto é necessário uma avaliação em longo prazo para garantir a segurança de sua utilização. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-07-05T14:10:05Z No. of bitstreams: 1 Tese Tatiana Pacheco Soares Zamboni.pdf: 2896094 bytes, checksum: a93cbf9d375f0634bd1237b20bc12d83 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-05T14:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Tatiana Pacheco Soares Zamboni.pdf: 2896094 bytes, checksum: a93cbf9d375f0634bd1237b20bc12d83 (MD5) Previous issue date: 2017-07-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / Contamination by bacterial biofilms has a strong negative impact, especially when given on the surface of prostheses, implants, pins and other medical-surgical devices. In this study metal samples of Titanium cp and AISI 304 were produced with Ag+ ions implanted by IPD at different energies: 2 and 4 keV and different implantation times: 30, 45, 60 and 90 min to obtain surfaces with bactericidal properties. The depth and the distribution profile of the implanted ions were estimated by Monte Carlo simulation using the SRIM 2008 software. The Ag+ ions concentration incorporated in the samples was determinate by spectroscopic techniques. Bactericidal activity of the titanium samples with different concentration of Ag+ ions was evaluated by the treatment of a liquid industrial waste. It was submitted to Escherichia coli counting before and after the contact of the waste with the samples. The contact angle was measured to evaluate the wettability of the titanium samples that presented the highest silver concentration. Wettability is a determinant factor in the adhesion of bacteria and human cells. Cytotoxicity was evaluated by cell viability test and morphological analysis. A 27% reduction of E. coli in the industrial waste treated with the sample implanted at 4 keV was achieved for 45 min with an initial concentration of 3.35 × 1015 atoms cm2. No toxic effect of silver was detected on human MG63 cells, even considering the higher concentration of silver, since there was no reduction in cell adhesion and proliferation c to untreated titanium. For the AISI 304 samples, the microbial adhesion assays were performed for the bacteria Listeria monocytogenes and Salmonella Enteritidis, resulting in a reduction of 65.9 and 69.8%, respectively. Finally, the results showed that the treatment studied to obtain metallic materials with bactericidal action is promising for applications in the medical field, however a long term evaluation is necessary to guarantee the safety of its use.

Resumo: O sucesso dos sistemas modernos de implantes dentais tem sido relacionado ao desenvolvimento do design e das características de superfícies dos implantes. O propósito do presente estudo foi avaliar duas novas superfícies de implantes (modificada por laser - SML e recoberta por hidroxiapatita biomimética - HA), comparando-as a outros dois implantes comerciais, (superfície usinada - SU e modificada por jateamento e ataque ácido - SMC). Um total de 96 implantes (3,75 x 10mm), 24 de cada superfície, foram instalados na tíbia de coelhos e avaliados após 4, 8 e 12 semanas. Após os períodos de cicatrização os animais foram sacrificados, os implantes expostos e a força necessária para derosquea-los foi aferida por um torquímetro analógico. Em 4 e 8 semanas, os implantes HA apresentaram valor de torque de remoção estatisticamente superior (p<0,05) quando comparado aos demais, sendo o mesmo observado para os implantes SML quando comparados aos SU. Após 12 semanas, os implantes HA e SML foram estatisticamente superiores aos implantes SU. Os resultados deste estudo sugerem que os implantes HA foram superiores aos demais nos períodos iniciais, obtendo uma estabilidade satisfatória com 4 semanas de implantação. Os implantes SML foram superiores aos SU em todos os períodos avaliados, porém não apresentando diferenças quando com parados aos SMC. / Abstract: The success of modern dental implant systems has been associated with the development of implant designs and surface characteristic. The purpose of this study was to evaluate two new implant surfaces (laser-modified - LSM and biomimetic-hydroxyapatite coating - HA) comparing them with two other commercial implants (machined surface -MS and modified by sandblasted and acid etched - MCS). A total of 96 implants (3,75 x 10mm), 24 of each surface, were placed in rabbit tibia being evaluated after 4, 8 and 12 weeks. After the healing periods, the animals were sacrificed, the implants sites were exposed, and the needed force to unscrew the implants was measured using an analogical torque gauge. At 4 and 8 weeks, the HA implants removal torque was statistically greater (p<0,05) in comparison with the others, being the same observed to LSM when compared with MS. After 12 weeks, the HA and LSM implants were statistically greater just when compared with MS. The results of this study suggest that the HA implants were superior to the other at the initial periods, having a satisfactory stability with 4 weeks post-implantation. The LSM implants were superior to MS at all periods evaluated, but having no difference when compared with MCS. / Orientador: Elcio Marcantonio Junior / Coorientador: Antonio Carlos Guastaldi / Banca: Idelmo Rangel Garcia Junior / Banca: Maria Lucia Rubo de Rezende / Mestre

FINEP; CAPES; CNPQ; Fundação Araucária; ANEEL / O presente trabalho apresenta uma aplicação de sensores à fibra ótica baseados em redes de Bragg encapsulados em compósito de resina polimérica com reforço de fibra de vidro no formato de tubo. O objetivo do trabalho foi projetar, fabricar e caracterizar o dispositivo sensor aplicado ao ciclo da marcha e a mudança do centro de gravidade em amputado transtibial, através da análise de de deformação e resistência do tubo conector da prótese transtibial. Para essa investigação foi produzido um tubo com o material compósito descrito anteriormente através do método de Moldagem por Transferência de Resina (RTM), com quatro sensores óticos. A prótese em que o tubo original foi substituído é classificada como endoesquelético, possui encaixe à vácuo, tem o tubo conector de alumínio e pé com amortecimento de fibra de carbono. O voluntário para os testes foi um homem de 41 anos, 1,65 metros de altura, 72 quilogramas e canhoto. Sua amputação ocorreu devido a trauma (secção cirúrgica nível medial feita abaixo do joelho do membro inferior esquerdo). Ele é usuário de prótese transtibial há dois anos e oito meses A caracterização dos sensores óticos e análise da deformação mecânica e resistência do tubo deu-se pelo ciclo da marcha e a variação do centro de gravidade do corpo através dos seguintes testes: levantar-se, apoiar na perna sem a prótese, apoiar na perna com a prótese, locomoção para frente e locomoção para trás. Os resultados mostram além da caracterização do ciclo da marcha em um amputado transtibial, também um elevado grau de integração das FBGs no compósito e uma alta resistência mecânica do material. / This work presents an application of optical fiber sensors based on Bragg gratings integrated to a transtibial prosthesis tube manufactured with a polymeric composite systrem of epoxy resin reinforced with glass fiber. The main objective of this study is to characterize the sensors applied to the gait cycle and changes in the gravity center of a transtibial amputee, trough the analysis of deformation and strengh of the transtibial prosthesis tube. For this investigation it is produced a tube of the composite material described above using the molding method of resin transfer (RTM) with four optical sensors. The prosthesis in which the original tube is replaced is classified as endoskeletal, has vacuum fitting, aluminium conector tube and carbon fiber foot cushioning. The volunteer for the tests was a man of 41 years old, 1.65 meters tall, 72 kilograms and left-handed. His amputation occurred due to trauma (surgical section is in the medial level, and was made below the left lower limb knee). He has been a transtibial prosthesis user for two years and eight months. The characterization of the optical sensors and analysis of mechanical deformation and tube resistance occurred through the gait cycle and the variation of the center of gravity of the body by the following tests: stand up, support leg without the prosthesis, support in the leg with the prosthesis, walk forward and walk backward. Besides the characterization of optical sensors during the gait cycle and the variation of the gravity center in a transtibial amputated, the results also showed a high degree of integration of the sensors in the composite and a high mechanical strength of the material.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The aim of this study was to evaluate the inflammatory response and repair process in subcutaneous tissue from the rats to four different sealers: Sealer 26, Epiphany, AH Plus and Endofill. Polyethylene tubes filled with fresh sealer were implanted in the four separate pockets created by blunt dissection in regions of the dorsum of each one of the third five male Wistar rats used. After 7, 14, 21, 42 and 60 days of post operatory, the implants were removed with the surrounding tissue, processed for inclusion in paraffin for the analysis histopatological. Qualitative and quantitative analysis was performed on HE sections as well as picro sirius (PS) sections. The intensity of the inflammatory response was evaluated and were scored as: 0- no inflammation;1- mild inflammation; 2- moderate inflammation or 3- severe inflammation. Fibrous capsule thickness was evaluated on PS sections using polarization. The measurements were subject to non parametric analysis. Results: In seven days the subcutaneous tissue of all animals showed characteristics corresponding to the severe inflammatory reaction (p> 0.05). At 14 and 21 days the response inflammatory tissued obtained with the Epiphany and AH Plus sealers showed statistically significant differences compared to the response of Endofill (p = 0.0005, p = 0.0003, respectively). This sealer remained the most aggressive at 42 (p = 0.0203) and 60 days (p = 0.0072) compared to Epiphany. There were no significant differences in the quantity of fibrous collagens among the sealers in the five periods. Conclusion: All tested sealers caused a severe inflammatory reaction in initial periods which decreased along the time. Endofill was the most aggressive sealer on all analyzed periods. The fibrous capsule was formed in all interfaces analyzed, presented himself as a protection developed by the tissue to the presence of an irritating material. / A presente pesquisa teve como objetivo verificar a resposta inflamatória e o processo de reparo em tecido subcutâneo de ratos a quatro cimentos endodônticos de composições distintas: Sealer 26®, Epiphany®, AH Plus® e Endofill. Neste estudo foram utilizados 35 ratos Wistar, sendo que em cada animal foram confeccionadas 4 lojas cirúrgicas subcutâneas na região dorsal. Em cada loja foi implantado um tubo de polietileno preenchido com um dos cimentos em teste. Após 7,14,21,42 e 60 dias de pós operatório, a região da pele em contato com o implante foi removida e os fragmentos foram processados para inclusão em parafina e posterior análise histopatológica. Metade dos cortes obtidos foram avaliados de acordo com a intensidade da resposta inflamatória atribuindo scores: 0= ausente,1= leve, 2=moderada e 3=severa que foram submetidos à análise estatística. A outra metade dos cortes foi corada em Picro-sirius Red para a análise da quantidade de fibras colágenas utilizando polarização ótica. Em sete dias, o tecido subcutâneo em todos os animais apresentou reação inflamatória severa, não sendo observadas diferenças estatísticas significantes entre os grupos (p>0.05). Aos 14 e 21 dias, os espécimes com os cimentos Epiphany® e AH Plus® mostraram diferenças estatísticas significantes quanto à intensidade da reação inflamatória quando comparados aos do cimento Endofill (p=0.0005, p=0.0003, respectivamente). Os espécimes com cimento Endofill mantiveram reação inflamatória intensa aos 42 (p=0.0203) e 60 dias (p=0.0072) comparado aos do cimento Epiphany®. Não foram encontradas diferenças quanto à quantidade de fibras colágenas na cápsula fibrosa entre os cimentos, em todos os tempos avaliados. Todos os cimentos testados provocaram uma reação inflamatória inicialmente severa que decresceu ao longo dos períodos avaliados. O Cimento Endofill se mostrou com maior potencial irritante em todos os períodos avaliados. A cápsula fibrosa, presente em todas as interfaces analisadas, se apresentou como uma proteção desenvolvida pelo tecido à presença do material irritante. / Mestre em Odontologia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Treating lesions in living tissues has become a health issue due to the late natural healing process, limited acceptance and compatibility with grafts. The development of biomaterials emerges as a new strategy. Thus, this study aimed to obtain bioactive porous composite, of different compositions and the evaluation of the influence of the composition on the physical, chemical, structural, morphological and biological properties for possible application in tissue engineering. The project started with the preparation and characterization of hydroxyapatite nanoparticles (HAP), via a wet precipitation route, and the modification of their surface by stearic acid (SA) (reflux). The presence of SA in the surface of HAP promoted significant changes in their general characteristics, especially in their morphology, size and thermal stability (TG/DTG). For the formation of composites, chitosan with different degrees of purity were chosen. To the homogeneous dispersion of ceramic in the polymer dispersion has required the incorporation of a viscosity agent, hydroxyethyl cellulose (HEC), which prevented the settling of HAP particles. Thus, six groups were evaluated and characterized by techniques that allowed to infer basic information about the degree of swelling, porosity, surface morphology, thermal stability, crystallinity and chemical environment (chemical groups). The cellular viability evaluated under the composites allows suggesting the biocompability of these. The study of the structural organization during lyophilization, using the small angle X-ray scattering, and evaluation of internal morphological structure of the composites under the influence of the composition was performed using X-ray Tomography. These analyzes showed that the presence of SA in the surface composition of nanoparticles inserted in composites influenced the agglomeration and deposition of HAP nanometric in the polymer structure, determining the structural characteristics of these composites. / Tratar lesões em tecidos vivos tornou-se uma problemática em saúde devido ao tardio processo de cicatrização natural, a uma limitada aceitação e compatibilidade com enxertos. O desenvolvimento de biomateriais surge como nova estratégia. Deste modo, este trabalho teve como objetivo principal a obtenção de compósitos bioativos porosos e avaliar a influência da composição nas características físicas, químicas, estruturais, morfológicas e biológicas para uma possível aplicação em tecido ósseo. A proposta iniciou-se com a obtenção e caracterização de nanopartículas de hidroxiapatita (HAP) (precipitação por via úmida) e com a modificação de sua superfície pelo ácido esteárico (AE) (refluxo). A presença do AE sob a superfície da HAP promoveu alterações significativas em suas características gerais, principalmente em suas morfologias, tamanhos e estabilidade térmica (TG/DTG). Para os compósitos, quitosanas com diferentes graus de pureza foram escolhidas. Com o intuito de homogeneizar a cerâmica sob a dispersão polimérica, fez necessária a incorporação de um agente de viscosidade, o hidroxietilcelulose (HEC). Sendo assim, seis grupos de compósitos foram avaliados e caracterizados por técnicas que permitiram inferir informações básicas a respeito do grau de intumescimento, da porosidade, da morfologia de superfície, da estabilidade térmica, da cristalinidade e do ambiente químico. A viabilidade celular avaliada sob os compósitos permitiu sugerir a biocompatibilidade destes. O estudo da organização estrutural durante a liofilização, utilizando-se o espalhamento de raios X a baixos ângulos, e a avaliação da estrutura morfológica interna dos compósitos sob influência da composição foi realizada através da tomografia de raios X. Tais análises permitiram inferir que a presença do AE na composição de superfície das nanopartículas inseridas nos compósitos influenciou na aglomeração e deposição das nanocargas de HAP sob a estrutura polimérica, determinando as características estruturais destes compósitos.

Filmes finos nanométricos de nitreto de zircônio (ZrN) foram depositados sobre diferentes substratos, objetivando-se estudar a microestrutura da superfície e investigar o comportamento eletroquímico para obter a melhor composição que minimize reações de corrosão. Os filmes finos foram produzidos por deposição física de vapor (PVD). Foi estudada a influência da pressão parcial do gás nitrogênio, do tempo e da temperatura de deposição nas propriedades da superfície. Os filmes de ZrN foram caracterizados por espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS), espectroscopia de fotoelétrons gerados por raios X (XPS), difração de raios X (DRX), nanodureza, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de corrosão. As propriedades dos filmes finos de ZrN variam com os parâmetros de deposição. Quanto maior a temperatura usada na deposição dos filmes maior a resistência contra corrosão. Quando depositado sobre o Titânio e sobre uma liga de NiTi, os ensaios de corrosão mostram que o revestimento de ZrN depositado por PVD pode efetivamente melhorar a resistência contra a corrosão. / Zirconium nitride (ZrN) nanometric films were deposited onto different substrates, in order to study the surface microstructure and also to investigate the electrochemical behavior to obtain a better composition that minimizes corrosion reactions. The thin films were produced by physical vapor deposition (PVD). The influence of the nitrogen partial pressure, deposition time and temperature over the surface properties was studied. Rutherford backscattering spectrometry (RBS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), nanohardness, scanning electron microscopy (SEM) and corrosion experiments were performed to characterize the ZrN thin films. The thin films properties and microstructure changes according to the deposition parameters. The corrosion against resistance increases with temperature used in the films deposition. Corrosion tests show that ZrN thin films deposited by PVD onto titanium and onto alloy nitinol substrate effectively improve the corrosion resistance.

A contaminação por biofilmes bacterianos tem um forte impacto negativo, especialmente quando aderidos na superfície de próteses, implantes, pinos e outros dispositivos médico-cirúrgicos. Neste trabalho foram produzidas amostras metálicas de titânio e AISI 304 com íons Ag+ implantados por IPD a diferentes energias: 2 e 4 keV; e com diferentes tempos de implantação: 30, 45, 60 e 90 min visando a obtenção de superfícies com propriedades bactericidas. A profundidade e o perfil de distribuição dos íons implantados foram estimados por simulação de Monte Carlo utilizando o software SRIM 2008, juntamente com a determinação da concentração de prata incorporada nas amostras por técnicas espectroscópicas. A atividade bactericida das amostras de titânio com diferentes concentrações de prata foi avaliada por meio do tratamento de um efluente industrial líquido, que foi submetido à contagem de Escherichia coli antes e depois do contato do efluente com as amostras. O ângulo de contato foi medido para avaliação da molhabilidade das amostras de titânio que apresentaram as maiores concentrações de prata, fator determinante na adesão de bactérias e células humanas. A citotoxidade foi avaliada através de teste de viabilidade celular e análise morfológica. Obteve-se uma redução de 27% de E.coli no efluente industrial tratado com a amostra implantada a 4 keV por 45 min, com concentração inicial de 3,35 × 1015 átomos cm-2.Não foi detectado efeito tóxico da prata para células humanas MG63, mesmo considerando as maiores concentrações prata, uma vez que não houve redução na adesão e proliferação celular em relação ao titânio não tratado. Para as amostras de AISI 304, os ensaios de adesão microbiana foram realizados para as bactérias Listeria monocytogenes e Salmonella Enteritidis, resultando em uma redução de 65,9 e 69,8%, respectivamente. Por fim, os resultados mostraram que o tratamento estudado para obtenção de materiais metálicos com ação bactericida é promissor para aplicações na área médica, no entanto é necessário uma avaliação em longo prazo para garantir a segurança de sua utilização. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / Contamination by bacterial biofilms has a strong negative impact, especially when given on the surface of prostheses, implants, pins and other medical-surgical devices. In this study metal samples of Titanium cp and AISI 304 were produced with Ag+ ions implanted by IPD at different energies: 2 and 4 keV and different implantation times: 30, 45, 60 and 90 min to obtain surfaces with bactericidal properties. The depth and the distribution profile of the implanted ions were estimated by Monte Carlo simulation using the SRIM 2008 software. The Ag+ ions concentration incorporated in the samples was determinate by spectroscopic techniques. Bactericidal activity of the titanium samples with different concentration of Ag+ ions was evaluated by the treatment of a liquid industrial waste. It was submitted to Escherichia coli counting before and after the contact of the waste with the samples. The contact angle was measured to evaluate the wettability of the titanium samples that presented the highest silver concentration. Wettability is a determinant factor in the adhesion of bacteria and human cells. Cytotoxicity was evaluated by cell viability test and morphological analysis. A 27% reduction of E. coli in the industrial waste treated with the sample implanted at 4 keV was achieved for 45 min with an initial concentration of 3.35 × 1015 atoms cm2. No toxic effect of silver was detected on human MG63 cells, even considering the higher concentration of silver, since there was no reduction in cell adhesion and proliferation c to untreated titanium. For the AISI 304 samples, the microbial adhesion assays were performed for the bacteria Listeria monocytogenes and Salmonella Enteritidis, resulting in a reduction of 65.9 and 69.8%, respectively. Finally, the results showed that the treatment studied to obtain metallic materials with bactericidal action is promising for applications in the medical field, however a long term evaluation is necessary to guarantee the safety of its use.

The main objective of this work was to study the structural stabilization of calcium apatites where the Ca2+ ions were substituted for Sr2+ in increasing concentrations (0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100%) via ionic co-substitutions. Two distinct syntheses were proposed for comparative purposes: a standard synthesis using counter ions which were not easily incorporated into the apatite structure (NH4+/NO3-) and another one, in which counter ions that can be easily incorporated into the structure (Na+/Cl-) were used. It was observed that Sr2+ ions linearly replaced Ca2+ in the apatite structure, leading to a linear growth of the lattice parameters as well as the unit cell volume for both syntheses. The coexistence of the two phases (calcium apatite and strontium apatite) was suggested only for the samples before calcination at intermediate concentrations (40% and 60%). After calcination, only the samples synthesized in the presence of NH4+/NO3- presented phase transformation, generating calcium and/or strontium phosphates. In contrast, the samples synthesized in the presence of Na+/Cl- formed a solid solution after calcination, having Ca2+ and Sr2+ shared the same apatite lattice. It was shown that the insertion of Sr2+ into the calcium apatite induced the introduction of Cl- ions into the structure. At the same time, Na+ ions were also observed in the structure. Thus, it was evidenced that such elements played an important role in the thermal stabilization of the apatite synthesized in this work. / O objetivo principal deste trabalho foi estudar a estabilização estrutural de apatitas de cálcio substituídas por estrôncio em concentrações crescentes de estrôncio (0%, 20%, 40,%, 60%, 80% e 100%) via co-substituições iônicas. Para isso, duas sínteses distintas foram propostas em termos comparativos: uma síntese padrão usando contra-íons que não são incorporados facilmente a rede de uma apatita (NH4+/NO3-) e outra, usando contra-íons facilmente incorporados à estrutura (Na+/Cl-). Foi possível observar que o Sr2+ substituiu linearmente o Ca2+ levando a um aumento linear dos parâmetros de rede e volumes da célula unitária para as duas sínteses propostas. A coexistência de duas fases distintas (apatita de cálcio e apatita de estrôncio) foi sugerida apenas para as amostras verdes em concentrações intermediárias (40% e 60%). Após calcinação, apenas as amostras sintetizadas na presença de NH4+/NO3- apresentaram segregação de fase, gerando fosfatos de Ca2+ e/ou Sr2+. Contrariamente, as amostras sintetizadas em presença de Na+/Cl- formaram uma solução sólida após calcinação, onde Ca2+ e Sr2+ compartilharam a mesma rede apatítica. Ficou evidenciado que a entrada do Sr2+ na rede das apatitas facilitou a entrada do íon Cl- na estrutura. Ao mesmo tempo, o íon Na+ foi igualmente inserido na estrutura. Assim, foi possível demonstrar que esses elementos desempenharam um papel importante na estabilização térmica das apatitas.