Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000397178-Texto+Parcial-0.pdf: 84509 bytes, checksum: f4b89cdd0e8b8db74d158d3eb611929d (MD5) Previous issue date: 2007 / The spinal arthroplasty is an alternative for the problems of degeneration disc disease that, to each day, is more frequently used. However, arthrodesis is still the most used technique as solution for problems related to the degeneration disc disease, exactly that current clinical research demonstrates that the obtained results with the application of this technique are not satisfactory in the medium and long period [18]. In Brazil, the application of arthroplasty techniques is restricted, mainly when we speak of surgeries in patients who are part of the poor population, therefore the existing prostheses in the market are mattered and they have high prices. Therefore, in the current work was developed a total disc replacement prosthesis, with objective to become viable its manufacture with national technology to reduce costs and consequently the final prices. The methodology of development of this work was initiated with the computer aided project, being basic the analysis for finite elements of the computational model of prosthesis. During the virtual simulations, static testings of axial compression and compression/shear were carried through, where it was observed that prosthesis presented mechanical resistance above the necessary one for the intended use. These assays have demonstrated the viability of the manufacture of samples for the accomplishment of the experimental assays of static axial compression. In turn, the experimental assays have presented a good standard of repeatability between the different samples, having denoted the quality of the works, as well as gotten the geometric and dimensional uniformity in the manufacture of the samples. The experimental assays have presented near results to the ones found in the computational simulations, becoming possible to validate the works carried through for finite elements, and confirming that developed prosthesis possess mechanical resistance above of the necessary. / A artroplastia de coluna vertebral vem se consolidando a cada dia, como uma alternativa para os problemas de degeneração de disco intervertebral de coluna. Porém, a artrodese ainda é a técnica mais utilizada como solução para problemas relacionados à degeneração de disco intervertebral de coluna, mesmo que pesquisas clínicas atuais demonstrem que os resultados obtidos com a aplicação desta técnica não são satisfatórios a médio e longo prazo [18]. No Brasil, a aplicação de técnicas de artroplastia ainda é muito restrita, principalmente quando se trata de cirurgias em pacientes que fazem parte da população de classe baixa e média, pois as próteses para artroplastia existentes no mercado são importadas e possuem altos preços. Por isso, realizou-se o desenvolvimento de uma prótese para substituição total de disco intervertebral, com objetivo de, utilizando tecnologia nacional, tornar a sua fabricação viável, e, consequentemente, com custos reduzidos. A metodologia de desenvolvimento deste trabalho iniciou-se com o projeto assistido por computador, sendo fundamental a análise por elementos finitos do modelo computacional da prótese. Durante as simulações virtuais, foram realizados ensaios estáticos de compressão axial e compressão/cisalhamento, onde se observou que a prótese apresentou resultados de resistência mecânica acima do necessário para o uso pretendido. Estes ensaios demonstraram a viabilidade da fabricação de amostras para a realização dos ensaios experimentais de compressão axial estática. Por sua vez, os ensaios experimentais apresentaram um bom padrão de repetibilidade entre as diferentes amostras, denotando a qualidade dos trabalhos realizados, bem como a uniformidade geométrica e dimensional obtida na fabricação das amostras. Os ensaios experimentais apresentaram resultados muito próximos aos encontrados nas simulações computacionais, tornando-se possível validar trabalhos realizados por elementos finitos, e confirmando que a prótese desenvolvida possui resistência mecânica acima do necessário.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000400633-Texto+Parcial-0.pdf: 244771 bytes, checksum: 929e01919e85f7195f849c8c0c09bddc (MD5) Previous issue date: 2008 / Titanium and its alloys are widely applied as orthopedic and dental materials implants because of their excellent biocompatibility, low elastic modulus and high corrosion and wear resistance. The main causes that influence the adequate biomaterial functionality are the bone tissue growth and its adhesion to the implant surface. Recent researches indicated that the adhesion between the living bone tissue and the implant is related to the surface roughness, due to surface modifications, and the increasing of bone ingrowths in this region. These surface modifications are achieved mostly by deposition of porous coating using thermal spraying technique, application of blasting of ceramic particulates and acid and electrochemical etchings. The main goal of this research is to estimate the osseointegration of titanium porous coating in contact with sheep cortical bone, as well as to evaluate the bone conductive behavior of these coatings. The second goal is to evaluate the adhesive strength of the titanium porous coatings deposited on modified surfaces of titanium coin shaped implants. X-ray fluorescence (XRF) and xray dispersive energy spectroscopy (EDS) were applied to verify the chemical composition of the Ti implants, titanium porous coatings and osseointegrated titanium implants. Scanning electron microscope (SEM) was applied to characterize the morphology of titanium coin shaped implants, titanium porous coating and the bone tissue/titanium porous coatings/titanium implants interface. Pull out tests were applied to evaluate the osseointegration and the adhesion of porous coatings on the surface of titanium coin shaped implants. The rupture tension values verified for titanium porous coatings are higher than the values verified for titanium implants without porous coatings (RENZ, 2007), mainly after 30 days of healing. The titanium porous coatings etched with HF showed the highest rupture tension values when compared with titanium porous coatings as deposited. The adhesion values of titanium porous coatings increased for modified surfaces when compared with the adhesion values verified for the machined surfaces. / Titânio e suas ligas são amplamente aplicados como materiais de implantes ortopédicos e odontológicos devido a sua excelente biocompatibilidade, baixo módulo de elasticidade e alta resistência ao desgaste e à corrosão. Os fatores que influenciam decisivamente a adequada funcionalidade de um biomaterial são o crescimento do tecido ósseo e a sua adesão à superfície do implante. Pesquisas recentes indicam que o processo de adesão entre o implante e o tecido vivo depende da rugosidade superficial, devido à modificação da sua superfície, e do crescimento ósseo nesta região. Essas modificações são alcançadas principalmente com a deposição de revestimentos porosos por aspersão térmica, a aplicação de jateamentos com particulados cerâmicos, ataques ácidos e eletroquímicos, entre outros. O objetivo específico desta pesquisa é estimar a osseointegração de filmes porosos de titânio em contato com a cortical óssea de ovinos, bem como avaliar o comportamento do processo de osseocondução desses filmes. O segundo objetivo é avaliar a adesão destes filmes porosos de titânio depositados sobre superfícies modificadas de discos de titânio. As técnicas de fluorescência de raios X e espectroscopia por energia dispersiva de raios X foram aplicadas para verificar a composição química dos implantes, filme de titânio e implantes osseointegrados.A Microscopia Eletrônica de Varredura foi usada para caracterizar a morfologia dos discos de Ti, filme de titânio e a interface tecido ósseo/filme de titânio/metal-base. Testes de tração foram aplicados para avaliar a osseointegração dos filmes de titânio e a adesão destes aos discos. Os valores de tensão de ruptura estimados para os filmes de titânio são superiores aos verificados em discos sem revestimento poroso de titânio (RENZ, 2007), principalmente no período de 30 dias pós-operatório. Os filmes de titânio atacados com ácido fluorídrico apresentaram os maiores valores de tensão de ruptura da interface osso-filme quando comparados aos filmes somente depositados, indicando aumento da osseointegração. Os valores de adesão dos filmes de titânio para as superfícies modificadas são maiores que os valores de adesão na superfície somente usinada.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000383160-Texto+Completo-0.pdf: 3194550 bytes, checksum: cc6dcfdfc93d7782e5f949d40152d488 (MD5) Previous issue date: 2006 / The use of multi-component hip implants to replace the femur head is widespread since the 70’s. These implants consist basically of a spherical metallic head and a stem, which are generally made of the same material, mostly 316-L stainless steel or Cr-Co alloys. This system is fitted into a polymeric component (UHMWPE) and implanted, which reestablishes the bone motion. One of the major causes of implant rejection is the generation of UHMWPE debris on the surface between the implant head and the polymeric component. The use of gamma rays sterilization of the implants and the periodical x-ray medical control could contribute to the premature degradation of the polymeric surface, resulting in quick wear and short lifetime of the implant. The main goal of this work is to study the protection grade of titanium thin films deposited on UHMWPE samples as a function of diagnosis x-ray exposition, comparing it with non-coated polymers, which were exposed to the same radiation. A group of samples were bathed on Hanks Balanced Salt Solution (HBSS), which is frequently used on cell cultures, since it simulates the physiological environment of human organism. The samples were analyzed by diverse characterization techniques as nanohardness, permitting to assess the surface mechanical properties of the polymer samples; scanning electron microscopy (SEM), to observe to superficial quality of the UHMWPE samples and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to evaluate chemical composition alterations of the polymer samples. After the samples being irradiated, they were used on the first part of this work were nanohardness tests were conducted resulting on diverse mechanical properties of the UHMWPE samples, varying from batch to batch. SEM analysis indicated two clear facts: firstly, Ti coated UHMWPE samples presented a superficial quality with less damage due to de x-ray exposition. Considering the obtained results it can be concluded that a thin titanium layer could decrease the UHMWPE superficial oxidation, confirming the initial hypothesis. / Os implantes de quadril são constituídos de uma cabeça esférica metálica que e. g., é de aço inoxidável 316-L ou ligas de Cr-Co, além de um componente polimérico (UHMWPE). A aplicação da radiação gama usada no processo de esterilização e dos raios X de diagnóstico utilizados no controle clínico da prótese podem contribuir na degradação prematura da superfície do UHMWPE resultando numa diminuição do seu tempo de vida útil. Neste trabalho, foi estudado o grau de proteção de revestimentos tipo filme fino de titânio sobre o componente polimérico (UHMWPE) em função da exposição aos raios X de diagnóstico, comparando-os com os polímeros não revestidos que também foram expostos ao mesmo tipo de radiação. Parte destas amostras foram submersas em uma solução de HBSS (Hank’s Balanced Salt Solution), a qual é freqüentemente utilizada em culturas de células, pois simula o meio fisiológico do organismo humano. As amostras foram analisadas por diversas técnicas de caracterização, dentre elas, a técnica de nanodureza para uma análise das propriedades mecânicas do polímero, microscopia eletrônica de varredura (MEV) para observação da qualidade superficial do UHMWPE e infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) para avaliação das modificações na composição química do polímero. Após serem irradiadas, as amostras utilizadas na primeira parte do trabalho, os resultados dos testes de nanodureza levaram a concluir que as propriedades mecânicas do UHMWPE variam de lote para lote. As análises de MEV indicaram dois fatos claros: primeiramente que as amostras revestidas apresentavam uma qualidade superficial com menos danos que as amostras revestidas em concordância com as análises de nanodureza e FTIR. Desta forma, com base nos resultados obtidos, podemos concluir que nossa hipótese inicial, de que uma fina camada de titânio pode diminuir a oxidação superficial do UHMWPE, é verdadeira.