Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-11Bitstream added on 2015-03-03T12:06:14Z : No. of bitstreams: 1 000795677.pdf: 2134458 bytes, checksum: c65dc9582ccfcffd4b4e3d27a8dba775 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / (1) Objetivos: Avaliar por meio da análise histométrica e imunoistoquímica, o potencial osteocondutor de grânulos de hidroxiapatita e beta- tricálcio fosfato (Bone Ceramic - Straumann®) no processo de reparo de defeitos ósseos críticos em calvária de ratos. (2) Métodos: Foram utilizados ratos divididos em três grupos (n=8), submetidos à eutanásia aos 14 dias e 28 dias pós-cirúrgicos. Em cada animal foi realizado um defeito ósseo de 5mm na calvária, sendo o Grupo Coágulo (GC) com o defeito preenchido somente com coágulo; Grupo Osso Autógeno (GA), preenchido com osso autógeno e Grupo Bone Ceramic (GBC), com osso aloplástico (Straumann®). Foi avaliada a área de tecido ósseo presente na região central dos defeitos ósseos. Para a comparação entre os valores obtidos, foi realizado o teste ANOVA e como pós-teste, Tukey. Foi adotado como nível de significância p<0,05. Foi realizada análise imunoistoquímica, com os anticorpos primários contra OC, RUNX 2, TRAP e VEGF, para a avaliação dos diferentes estágios do processo de reparo ósseo. Como análise adicional, foram obtidads imagens 3D das cálvarias em microtomografia. (3) Resultados: O local do defeito ósseo originalmente tratado com BC foi totalmente preenchido por um conglomerado de biomateriais e osso neoformado, o qual foi estatisticamente superior ao GC, em ambos os períodos analisados (p<0,05). Remanescentes de BC eram visíveis e estavam em íntimo contato com o tecido ósseo. Além disso, no grupo GA as observações foram semelhantes, porém foi notado fechamento total do defeito aos 28 dias e houve maior área de neoformação óssea em todos os períodos analisados, comparando-se aos demais biomateriais (p<0,05). Defeitos que foram preenchidos com CO apresentaram apenas um tecido conjuntivo delgado fechando o defeito... / (1)Objectives: To evaluate by histometric and immunohistochemical analysis, the osteoconductive potential of hydroxyapatite granules and beta-tricalcium phosphate (Bone Ceramic - Straumann ®) in the repair of critical bone defects in rat calvaria process. (2)Methods: The rats were divided into three groups (n = 8) and submitted to euthanasia at 14 days and 28 days post-surgery. In each animal a 5 mm calvaria bone defect was performed. In Blood Clot Group (CG) the defect was filled only with clot; in the Autogenous Bone Group (AG) the defect was filled with autogenous bone and in Bone Ceramic Group (BC), with alloplastic bone (Straumann ®).The bone tissue area was evaluated in the central region of bone defects. The results were submitted to ANOVA and Tukey’s test at 5% level of significance. For the evaluation of the different stages of the bone healing process, immunohistochemical analysis was performed with primary antibodies against OC, RUNX 2, TRAP and VEGF. As an additional analysis, calvaria’s 3D images were obtained in microtomography. (3)Results: The bone defect treated with BC was filled with a conglomerate of biomaterials and bone formation, which was statistically higher than CG in both periods analyzed. Remnants of BC were visible and were in intimate contact with bone tissue. Furthermore, the AG group observations were similar, but it was observed a complete defect closure after 28 days and there was a greater area of bone formation in all periods analyzed, comparing to other biomaterials (p <0.05). The defects filled with CO showed only a slender conjunctive tissue closing the bone defect. The TRAP protein was lightly immunomarked, while immunostaining of VEGF was moderate. The osteocalcin immunostaining was present in all analyzed periods (14 and 28 days). The AG group´s 3D image showed full compatibility bone... / FAPESP: 12/06309-0

Resumo: Superfícies de titânio apresentam importantes propriedades físico-químicas e morfológicas com aplicações em muitos dispositivos que requerem interação com o tecido ósseo. O objetivo do presente estudo foi avaliar in vitro utilizando-se cultura de células estaminais a interação da superfície de titânio irradiado com laser em menor fluência (L1); laser com maior fluência (L2) e superfície L2 com recobrimento de apatitas, (HA). A irradiação laser Yb:YAG em diferentes parâmetros ocasionou a formação de óxidos de titânio nas superfícies irradiadas, que podem influenciar diretamente a integração biológica. As superfícies obtidas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de raios X (DRX) e a camada de hidroxiapatita foi avaliada por espectroscopia no infra vermelho transformada de Fourier (FTIR) e medidas de ângulo de contato. As avaliações in vitro foram realizadas utilizando as superfícies L1, L2 e HA diretamente em contato com células humanas indiferenciadas. Os parâmetros biológicos avaliados foram: adesão, proliferação, e metabolismo celular. Foi determinada a concentração de fosfatase alcalina (ALP) e conteúdo total de proteína, produção de osteocalcina e diferenciação osteogênica pela associação das análises. A morfologia celular foi avaliada por MEV, e a micro análise por espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS) e microscopia de fluorescência. Os resultados indicaram que todos os grupos experimentais apresentaram menor adesão e proliferação celulares nos estágios iniciais em relação ao grupo controle, com aumento da proliferação após 14 dias. Também aos 14 dias houve aumento na taxa de metabolismo celular em todos os grupos experimentais. Os níveis de ALP/Proteína associados aos dados sobre metabolismo celular indicaram sinais bioatividade do grupo HA aos 21 dias. Conclusão:.. (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Titanium surfaces have important physical-chemistry and morphological properties with many applications on biomedical devices whose have bone tissue interaction. The laser beam irradiation on titanium surfaces presented in this study was evaluated by the osseointegration of human mesenchymal stem cells. In this study was performed laser irradiation (Low fluency L1; high fluency L2; high fluency associated apatite treatment HA; and the control group machined surface). The laser irradiated structures were initially characterized by Scanning Electronic Microscopy (SEM) and x ray diffraction (DRX) the HA group was subjected apatites treatment following the characterization by DRX, contact angle measurements and Infra red spectroscopy. The biological evaluations were performed by primary culture and differentiation of human stem cell. The parameters of in vitro evaluations were: Cell adhesion and proliferation by DNA quantification, cell metabolism, and cell morphology by SEM and fluorescence microscopy. The osteogenic differentiation was determined by ALP/Osteocalcin levels associated with SEM-EDS comparison. Results: All the experimental groups show less cell adhesion and proliferation at the initial stage of experiments than control group between 1 - 7 days. After 7 days the proliferation and cell metabolism increase on all experimental groups. The SEM micrographies associated with ALP/osteocalcin levels showed significant osteogenic differentiation on L1 group with significance differences of ALP/protein levels at day 7 (P<0.05), in addition, the HA group shows high levels ALP/Protein at 21 days. Conclusion: The laser beam irradiation process presented is clean, rapid and easy way to obtain a layer of oxides with micro and nanostructures. The best performance was found for L1 group with significant levels of osteocalcin and associated with morphological comparison, all experimental groups... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Coorientador: Helena Maria Pires Gaspar Tomas / Banca: Rogério Margonar / Banca: Roberto Henrique Barbeiro / Banca: Francisco Jose Correa Braga / Banca: Paulo Tambasco de Oliveira / Doutor

Orientador: Rondinelli Donizetti Herculano / Banca: Marlus Chorilli / Banca: Renata Fonseca Vianna Lopez / Resumo: O látex natural (LN) é um polímero natural de grande interesse na área biomédica devido à capacidade de promover o aumento da vascularização e epitelização de tecidos. Considerando as propriedades físico, química e biológica do LN, bem como sua capacidade em atuar como dispositivo de liberação buscou-se, com o presente estudo, desenvolver membranas de LN associadas à moxifloxacina (MXF), antibiótico de amplo espectro de ação, com o intuito de tratar lesões infectadas de difícil cicatrização. A caracterização do material foi realizada por técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ensaios mecânicos. Além disso, foi avaliado o potencial de liberação da MXF em diferentes pHs. Ensaios microbiológicos e de citotoxicidade foram realizados com as membranas carregadoras. A presença de cristais do fármaco na superfície e no interior do material foi observada por MEV de superfície e de corte transversal. Os espectros de FTIR identificaram as bandas de absorção características dos compostos, sugerindo que a integridade dos compostos foi mantida, o que evidencia a rápida liberação inicial do composto. Além disso, o módulo de elasticidade das membranas com e sem MXF foram similares (0,8 MPa), indicando que a elasticidade das membranas é suficiente para aplicações biomédicas. Os cristais da MXF visualizados nas micrografias da superfície da amostra, tendem a sol... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The natural rubber latex (LN) is a natural polymer which has aroused large interest in the biomedical fields. Mostly, due its ability to promote vascularization increasing and tissue epithelization. Considering the physical, chemical and biological properties of LN, as well as its ability to act as a release device, the present study aimed to develop LN membranes associated with moxifloxacin (MXF), a wide-spectrum antibiotic, in order to treat infected wounds. The techniques performed in the biomaterial characterization were FTIR, mechanical tests and electronic microscopy. Moreover, the potential of MXF release was evaluated at different pHs. In addition, microbiological assays and cell viability were performed with carrier membranes. The presence of drug crystals on the surface and inside the material was observed by electronic microscopy. The FTIR spectra identified the characteristic absorption bands of the compounds, suggesting that their integrity was maintained, which resulted in rapid early release of the compound. Furthermore, the modulus of elasticity of the membranes with and without MXF were similar (0.80 MPa), indicating the membranes have sufficient elasticity for biomedical applications. The MXF crystals visualized by electronic microscopy on the surface of the material, tend to solubilize quickly during the first hours of release, which promote the burst release effect. Results showed that the MXF released after 295 hours, was 66.44% at pH 7.4, and 53.13% at a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Idelmo Rangel Garcia Junior / Coorientadora: Eloá Rodrigues Luvizuto / Banca: Roberta Okamoto / Banca: Joel Ferreira Santiago Junior / Resumo: Objetivos Defeitos ósseos extensos em região maxilo-facial podem ser corrigidos com enxerto autógeno, no entanto as desvantagens desta modalidade terapêutica levam à pesquisa por novos substitutos ósseos. Com isso, avaliamos o comportamento biológico e osteoindutivo do PDGF-BB associado a diferentes carreadores, por meio de análise histológica, histométrica e imunoistoquímica em defeitos críticos realizados em calotas cranianas de ratos. Materiais e método 96 defeitos críticos de 5 mm de diâmetro foram criados em calotas cranianas de ratos. Cada defeito foi aleatoriamente dividido em 8 grupos experimentais (AUT, COA, TCP, TCP+PDGF, END, END+PDGF, BIO, BIO+PDGF), avaliados aos 15 e 30 dias pós-operatórios com relação a histomorfometria e imunoistoquímica. Resultados Os resultados mostraram que houve neoformação óssea em todos os grupos analisados, independentemente do tempo pós-operatório. Aos 30 dias, o grupo TCP só não diferiu do grupo BIO na neoformação óssea (p = 0,1403). Em nenhum dos grupos de biomateriais analisados, o fator de crescimento estimulou o aumento da neoformação óssea (p > 0,05). Conclusão Com a metodologia utilizada, o fator de crescimento associado com os biomateriais testados não induziu neoformação óssea. Relevância clínica Baseado nestes resultados, é necessário desvendar os mecanismos osteoblásticos nas fases iniciais da cicatrização óssea e o seu desfecho em longo prazo, para que a concentração adequada do PDGF-BB possa ser bem empregada com o arcabouço ósseo que mais o favorece para as reconstruções maxilofaciais. / Abstract: Objectives Extensive bone defects in maxillofacial region can be corrected with autograft, however the disadvantages of this type of therapy lead to the search for new bone substitutes. Thus, we evaluated the biological behavior and osteoinductive PDGF-BB associated with different carriers, by histological analysis and immunohistochemical histometric critical defects performed in rats calvaria. Materials and method 96 critical defects were created with 5 mm diameter calvaria of rats. Each defect was randomly divided into eight experimental groups (AUT, COA, TCP, TCP + PDGF, END, END + PDGF, BIO, BIO + PDGF), evaluated at 15 and 30 postoperative days for histomorphometry and immunohistochemistry. Results The results showed new bone formation in all groups, independent of postoperative time. At 30 days, the TCP group just did not differ from BIO group in the new bone formation (p = 0.1403). In none of the groups analyzed biomaterials, growth factor stimulated increase in bone formation (p > 0.05). Conclusion With the methodology used, the growth factor associated with the tested biomaterials did not induce new bone formation. Clinical relevance Based on these results, it is necessary to unravel the osteoblastic mechanisms in the early stages of bone healing and their outcome in the long term, so that the appropriate concentration of PDGF-BB may be well employed with the bone structure that most favors for maxillofacial reconstructions. / Mestre

Orientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Banca: Conrado Ramos Moreira Afonso / Banca: Rodrigo Cardoso de Oliveira / Banca: William Fernando Zambuzzi / Resumo: Dentre os biomateriais metálicos, largamente empregados pela indústria biomédica, o titânio (Ti) e suas ligas, principalmente o sistema Ti-6Al-4V (responsável por 45% da produção total de titânio como biomaterial) representam a principal escolha para a confecção de implantes ortopédicos e dentários. No entanto, processos de degradação (corrosão, desgaste e tribocorrosão) atuantes sobre estas ligas podem ocasionar a liberação de partículas e íons metálicos (comumente referidos produtos de desgaste ou debris), o que pode representar uma situação perigosa in vivo. Neste contexto, as propriedades físico-químicas dos produtos de desgaste irão influenciar fortemente o tipo e intensidade das respostas de um organismo vivo após sua exposição aos mesmos. De forma geral, a interação de tais produtos com as células dos tecidos adjacentes ao implante e do sistema imune pode desencadear processos de sinalização, nomeadamente em termos da produção e liberação de citocinas pró-inflamatórias, conduzindo a osteólise (reabsorção óssea) e consequente falha do implante. Ademais, muitas preocupações têm sido levantadas com relação à liberação de partículas e íons compostos pelos elementos alumínio e vanádio. Alternativamente, novas ligas de titânio isentas da adição destes elementos têm sido propostas nos últimos anos, dentre as quais podemos citar, por exemplo, a liga Ti-15Zr-15Mo. Neste trabalho, foram avaliados (in vitro), a partir de um modelo de células de camundongo, os possíveis efeitos re... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among the metallic biomaterials, widely used in the biomedical industry, titanium (Ti) and its alloys, mainly the Ti-6Al-4V system (responsible for 45% of the total titanium production as biomaterial) represent the main choice for orthopedic and dental implants' manufacturing. However, degradation processes (corrosion, wear and tribocorrosion) acting on these alloys may lead the release of metallic particles and/or ions (also referred as wear products or debris), and this may represent a dangerous situation in vivo. In this context, the wear products' physical-chemical properties will strongly influence the type and intensity of the living organism responses after their exposure to them. In general, these products' interaction with the implants' surrounding tissues and immune system cells may trigger signaling processes, particularly in terms of the proinflammatory cytokines production and release, leading to osteolysis (bone resorption) and consequent implant loosening. Additionally, many concerns have been raised regarding the release of particles and ions composed by aluminum and vanadium. Alternatively, new vanadium and aluminum-free titanium alloys have been proposed in recent years, among which it is possible to mention, for example, the Ti-15Zr-15Mo alloy. In this work, the possible effects related to the vanadium ions exposure to bone and connective tissue cells (fibroblasts and osteoblasts) were evaluated (in vitro), from a mouse cells' model. Also, ionic speciation ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Carlos Alberto Soufen / Banca: Sandra Giacomin Schneider / Banca: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: Tomaz Toshimi Ishikawa / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Desde a antiguidade o homem busca materiais que possam substituir parcial ou totalmente tecidos do corpo humano. Os materiais metálicos mais utilizados com essa finalidade se enquadram em três grupos: os aços inoxidáveis, as ligas a base de cobalto e as ligas a base de titânio, esta última com destaque em relação às outras duas. As ligas de titânio são classificadas de acordo com a fase estável à temperatura ambiente, podendo ser α, α + β e β. A liga comercialmente mais utilizada em implantes é a Ti-6A1-4V, uma liga tipo α + β, porém estudos mostraram que os elementos A1 e V apresentam alguns efeitos tóxicos. Visando contornar esse problema, tem sido desenvolvidas ligas sem a presença destes elementos e que apresentem propriedades adequadas para a sua utilização como biomaterial. Dentre os diferentes tipos de ligas de titânio, as ligas do tipo β têm um futuro promissor, pois são as ligas que apresentam menores valores de módulo de alasticidade. A liga Ti-35Nb-7Zr5Ta se destaca, pois tem o menor módulo de elasticidade dentre elas, 55 GPa. As propriedades mecânicas destes materiais são fortemente relacionadas com o seu processamento térmico e mecânico, bem como a presença de elementos intersticiais como H, O, N e C. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência de elementos intersticiais em solução sólida nas propriedades físicas, mecânicas e biocompatibilidade da liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta. Para isso foram realizadas medidas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análises químicas, objetivando a caracterização das amostras. Foram realizados ensaios de citotoxicidade direta e indireta, espectroscopia mecânica e tratamentos térmicos, além de dopagem com oxigênio nas amostras, para verificar que influência os elementos intersticiais acarretariam nas propriedades físicas e biocompatibilidade desta liga... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Since the antiquity the man searches for materials that can substitute partially or totally tissues of the human body. The metallic materials more used with that purpose are in three groups: the stainless steels, the cobalt based alloys and the titanium based alloys, this last one with prominence in relation to the other ones two. The titanium alloys are classified in agreement with the stable phase to the room temperature, could be, α, α + β e β. The commercially more used alloy in implants it is Ti-6A1-4V, a α + β type alloy, even so studies showed that the elements A1 and V present some toxicant effects. Seeking to solve that problem, it has been development alloys without the presence of these elements and that present properties adapted for its use as biomaterial. Among the different types of titanium alloys, the β type have a promising future, because they are the alloys that present smaller values of elasticity modulus. The Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloys stands out, therefore it has the smallest elasticity modulus among them 55 GPa. The mechanical properties of these materials are strongly related with its thermal and mechanical processing, as well as the presence of interstitial elements as H. O. N and C. This work had as objective to study the influence of interstitial elements (in solid solution) in the physical and mechanical properties, and biocompatibility of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy. For that, measures of X-ray diffaction X, scanning electron microscopy and chemical analyses were performed, objectifying the characterization of the samples. Tests of direct and indirect cytotoxicity, mechanical spectroscopy and heat treatments were made, besides of doping the samples with oxygen, to verify that influence the interstitial elements have in the physical properties and biocompatibility of this alloy. In the cytotoxicity tests the samples not presented toxic effect... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Luis Augusto Sousa Marques da Rocha / Banca: Carlos Roberto Grandini / Banca: Mariselma Ferreira / Banca: Rondinelli Donizetti Herculano / Resumo: O latéx ou Borracha natural (BN) oriundo da seringueira possui diversas características que o tornam uma excelente biomaterial que favorece o crescimento e reparação de tecidos, pele e ossos. Porém, a maioria das pesquisas encontradas na literatura com membranas da BN utiliza mistura de diferentes clones ou conservantes químicos, a fim de evitar a coagulação da BN na coleta. Neste trabalho, comparou-se a BN proveniente de cinco clonos de seringueira, buscando identificar diferenças na biocompatibilidade e bioatividade, comparando métodos de coleta convencionais e sem utilização de conservantes, visando encontrar a BN ideal para produção de biomateriais. Após a coleta da BN, as membranas foram preparadas de forma asséptica e esterelizadas. Nos testes de biocompatibilidade in vitro, as membranas permaneceram em contato direto com as culturas por três períodos. E nos testes in vitro, as membranas foram implantadas no tecido subcutâneo de coelhos adultos machos. Os testes de bioatividade foram realizados por meio de implantes das membranas de BN com melhor desempenho nos testes de bioatividade, associado ao selante de fibrina em defeitos críticos no crânio de coelhos adultos. Os resultados apontam a biocompatibilidade das membranas de BN obtidos de todos os clones. Alguns induziram maior proliferação celular, sugerindo maior bioatividade. O método de coleta influenciou na resposta do biomaterial. Amostras conservdas com hidróxido de amônio apresentaram efeitos citotóxicos e genotóxicos em culturas e necrose, aumento de células inflamatórias nos tecidos implantados. As membranas testadas são bioativas e favoreceram a regeneração tecidual, apresentando um resultado superior ao PTFE. Os dois clones testados não apresentam diferenças na bioatividade. Concluímos que todos os clones são biocompatíveis... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The latex derived from rubber trees has several features that make it an excellent biomaterial to promote the growth and repair of tissues, skin and bones. Most research with latex membranes uses a mixture of different clones or chemical preservations in the collection process. In this study, we compared five clones of latex rubber, seeking to identify their diferences in bioactivity and biocompatibility in order to find a latex that is ideal for the production of biomaterials, as well to compare smapling methods with and without the use of preservatives. After collection, the latex membranes were prepaerd aseptically and sterilized. In the in vitro tests, the membranes remained in direct contact with crops for three periods. In the in vivo tests, the membranes were implanted subcutaneously in rabbits. The results indicated the biocompatibility of the membranes obatined from all clones. Some induced greater cell proliferation, suggesting greater bioactivity. Regarding the collection method, we found that the biomaterial samples preserved with ammonia showed cytotoxic and genotoxic effects in cultures, necrosis, and increased inflammatory cells inflammatory cells in tissues implanted. The membranes are bioactive and promote the tissue regeneration, an outcome superior to PTFE. The two clones tested did not show differences in bioactivity. We conclude that all clones are biocompatible and non-genotoxic. The two clones selected for bioactivity test not show significant in the bioactivity. The collection of BN without the use of preservatives is the most suitable for the production of biomaterials... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Co-orientador: André Luiz Jardini Munhoz / Banca: Marcelo Filgueira / Banca: Marize Varella de Oliveira / Banca: João Batista Fogagaiolo / Banca: Jorge Vicente Lopes da Silva / Resumo: A crescente demanda por biomateriais tem exigido da ciência grandes avanços no desenvolvimento de técnicas que geram melhor qualidade de vida às pessoas que necessitam de implantes. No caso de materiais ortopédicos, estes devem apresentar resistência mecânica adequada ao seu emprego. Peças fabricadas de metais celulares de titânio é uma alternativa para redução do módulo de elasticidade, aproximando sua rigidez à do tecido ósseo, pois fornece uma combinação de baixa densidade e grande capacidade de absorção de energia. Neste trabalho foram confeccionadas estruturas celulares da liga Ti-6Al-4V, processadas por sinterização a laser direta em metais (DMLS), que é uma técnica de manufatura aditiva que reproduz protótipos virtuais 3 D camada-a-camada de forma a constituir o objeto desejado, que faz uso da energia do laser para sintetizar partículas de pó da liga Ti-6A1-4V. Para construção dos modelos virtuais utilizou-se o software SolidWorks 3D CAD Design, com um grupo de amostras com poros de geometria quadrada e um outro grupo com geometria esférica, tamanho de poros distintos de 500, 650 e 750 um e espessura de paredes celulares sempre a metade do tamanho dos poros, para obtenção de porosidades próximas a 60%. As amostras foram submetidas a tratamento térmico a 800ºC e resfriamento lento, sendo caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), tomografia computadorizada, dureza, densidade relativa e módulo de elasticidade (rigidez). Tanto o pó da liga quanto as amostras sinterizadas apresentam estrutura martensítica. As paredes celulares apresentam elevada rugosidade à presença de partículas do pó não sinterizadas. As imagensde MEV apresentam divergências entre tamanho de poros e espessura de parede celular. As imagens de tomografia computadorizada mostram microtrincas nas paredes celulares. Os valores de porosidade experimental diferem os valores teóricos, em média, 2% e valores de... / Abstract: The growing demand for biomaterials has required of science great advances in the development of techniques that generate better quality of life for people in need of implants. In the case celular metals of titanium are an alternative for reducing the modulus of elasticity, approaching its rigidity to the bone tissue, as it provides a combination of low density, high rigidity and high energy absorption capacity. In this work made celular made cellular structures of Ti-6Al-4V alloy, processed by direct metal laser sitering (DMLS), which is an additive manufacturing techique that reproduces layer-to-layer 3D virtual prototypes in order to form the desired object, which makes use of laser energy to sintering powder particles of Ti-6Al-4V alloy. For construction of virtual models it was used the SolidWorks 3D CAD Desing software, with a group of sampls with square geometry pores, with size of 500, 650 and 750 um, and thickness cell walls always half the size of the pores, for obtaining porosity close to 60%. The samples were submited to heat treatment at 800ºC and slow cooling, being characterized by scanning electron microscopy (SEM), computed tomography, relative density, hardness and modulus of elasticity (stiffness). Both the alloy powder and sintered samples presented high roughness due to the presence of non-sintered powder particles. The SEM images presented differences between pore size and cell wall thickness. The images of computed tomography show micro failure on the cell walls. The experimental porosity values differ from the theoretical values, on average, 27% and relative density values above 0.30 were obtained for all samples. The hardness values for all cellular metals are superior to commercial alloy. The values of modulus of elasticity (siffness) suffered significant reductions (when compared with commercial alloy), with values varying between 9 and 22 GPa. According to results, the additive manufacturing showed effective... / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Neide Kazue Kuromoto / Banca: Aron José Pazin de Andrade / Banca: Ana Flávia Sanches Borges / Banca: Luís Geraldo Vaz / Resumo: Os recentes avanços científicos resultaram em melhor qualidade de vida e consequente aumento da longevidade. Por conta disso, a população de idosos aumentou e 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 transito. A liga de Ti mais utilizada para aplicações biológicas é a liga Ti-6Al-4V, porém alguns estudos associam efeitos citotolóxicos e reações adversas em tecidos e desordens neurológicas à presença de Al e V. 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 maneira. As etapas de processamento, a concentração de soluto substancial e a presença de elementos interticiais (O, C, N e H) alteram significativamente as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou enfraquecimento da liga. Este trabalho apresenta os efeitos das etapas de processamento, da concentração de nióbio e de oxigênio intersticial em solução sólida na dureza, módulo de elasticidade e microestrutura de ligas do sistema Ti-Nb, preparadas por fusão a arco e caracterizadas por medidas de densidade, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers, análise química quantitativa, análise do teor de oxigênio e módulo de elasticidade. Observa-se tendência de aumento da dureza e do módulo de elasticidade com o aumento do teor de oxigênio, enquanto o aumento do teor de nióbio tende a diminuir... / Abstract: Recent scientific advances have led to a significant increase in life's quality and consequantly, longevity. As a result, the elderly population has increased considerably and thus age-related diseases 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 most used Ti-based alloy for biological applications is the Ti-6Al-4V alloy, but some studies associate the V to 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 processing steps, the concentration of substitutional solute and the presence of interstitial elements (O, C, N and H) changes signficantly the mechanical properties of the alloy, particularly its elastic properties, causing hardening or softening of the alloy. This work presents the effects of processing steps, the concentration of interstitial oxygen and niobium in solid solution in some mechanical properties of alloys of Ti-NB system, prepared by arc melting and characterized by density measurements, X-ray diffraction, optical microscopy, Scanning Electron Microscopes, microhardness, quantitative chemical analysis, analysis of the oxygen content and modulus of elasticity. Observed trend of increasing oxygen content, while increasing in the niobium content tends to stabilize the B phase, which presents values lower of elasticity modulus than the presented by the a phase / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Conrado Ramos Moreira Afonso / Banca: Peterson Luiz Ferrandini / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Com o envelhecimentoda população, os problemas de saúde relacionados à idade aumentam, como osteoartrite e a osteoporose, doenças que afetam articulações e ossos, e muitas vezes exigem cirurgia para aliviar a dor e aumentar a mobilidade, requerendo o uso de biomateriais. Além disso, há também uma busca por próteses ortopédicas devido a acidentes no trânsito e una prática de esportes. O titânio e suas ligas têm se destacado entre os biomateriais metálicos por possuir propriedades adequadas para tal fim. Para este trabalho, foram preparadas ligas de titânio com 19 e 23% em peso de tântalo, utilizando um forno a arco voltaico, e posteriormente as amostras passaram por tratamento térmico de homogeneização, laminação, tratamento térmico de alívio de tensões e tratamentos térmicos em atmosfera de oxigênio com o objetivo de que as amostras fossem dopadas, uma vez que a introdução deste elemento pode melhorar diversas propriedades do titânio. Para caracterizar as amostras, foram efetuadas análises da composição química e de gases, medidas de densidade, difração de raios X (DRX), com análise pelo método de Rietveld, microscopias óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), com microanálises via Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). Também foram efetuadas medidas de microdureza e módulo de elasticidade, com a finalidade de estudar o efeito de oxigênio em algumas propriedades mecânicas das ligas. Os resultados de composição química e EDS mostram que as ligas possuem boa qualidade. Os difratogramas de Raios X apresentaram estrutura hexagonal compacta para todas as amostras estudadas, corroborando com as micrografias, onde foi possível observar a formação de agulhas, características da fase а' (matensítica). A liga com 23% em peso de Tântalo apresenta uma dureza maior do que a liga com 19% em peso de tântalo. As variações nos valores da dureza das ligas foram atribuídas ao processamento... / Abstract: With the population aging, health related to increasing age, such as osteoarthritis and osteoporosis, diseases that affect the joints and bones, and often require surgery to relieve pain and increase mobility, requiring the use of biomaterials. In addition, there is also a search for orthopedic prostheses due to traffic accidents and sports. Titanium and its alloys have been highlighted among metallic biomaterials because have suitable properties for the purpose. For this study, were prepared titanium alloys with 19 and 23% in weight of tantalum, using an arc-furnace, and after the samples have undergone by homogenization heat treatment, cold rolling, solubilization heat treatment, and heat in oxygen atmosphere in order to doping the samples, since the introduction of this element can improve various properties of titanium. To chacarcterize the samples, were performed analysis of chemical and gas composition, density, X-ray diffraction (XRD) with Rietveld analysis, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), with microanalysis by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) measurements. Microhardness and elastic modulus measurements were also made, in order to study the effect of oxygem on some mechanical properties of the alloys. The results of the chemical composition and EDS showed that the alloys have good quality. The X-ray diffraction showed hexagonal compact structure for all samples, where could be observed the formation of needles, characteristics of phase а' (martensite). The alloy with 23 wt% of tantalum has higher hardness than the alloy with 19 wt% of tantalum. The variations in hardness values of the alloys were atributed to processing; it is not possible to observe variations in the values due to the addition of oxygen. The values of elastic modulus did not change due to the increase in the concentration of tantalum, oxygen addition and processing, remaining constant / Mestre