Nanopartículas são estruturas que variam entre 1 e 100 nm e, devido a características como tamanho, área de superfície de contato e reatividade, são utilizadas em várias áreas, como saúde, energia, agricultura e área ambiental. Dentre as várias nanopartículas, destacam-se as de dióxido de titânio, as quais são amplamente utilizadas na indústria, e podem entrar no organismo por diferentes vias de exposição, sendo a absorção gastrintestinal a principal delas. A exposição às nanopartículas de dióxido de titânio vem sendo associadas à geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), dentre elas, o peróxido de hidrogênio. Alguns componentes celulares são alvo do dano oxidante mediado pelas EROs, como alterações no material genético e nas atividades enzimáticas. Porém, as células possuem sistemas de defesa enzimáticos que as protegem e mantem seu estado redox. As enzimas catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx) - uma selenoproteína, são exemplos dessa defesa. O selênio é um microelemento essencial na constituição das selenoproteínas, exercendo papel antioxidante. Dessa forma, o presente estudo objetivou avaliar possíveis efeitos protetores do selênio em ratos, quando co-expostos de forma sub-crônica com nanopartículas de dióxido de titânio. Para isso, ratos Wistar, machos, foram expostos à nanopartículas de dióxido de titânio (1,5 mg.kg-1), por gavagem e ao selênio (6 mg.L-1) na forma de selenato de sódio, na água de beber, durante sessenta dias. Os animais foram divididos em quatro grupos (n= 6): Grupo I (controle); Grupo II (nanopartículas de dióxido de titânio); Grupo III (nanopartículas de dióxido de titânio + selênio); Grupo IV (selênio). Após o período de exposição, os animais foram eutanasiados, e o sangue e órgãos foram retirados para análise da genotoxicidade, das atividades das enzimas catalase e GPx e deposição das nanopartículas e do selênio. Os resultados do estudo mostraram que a co-exposição com selênio (Grupo III) não alterou a concentração de titânio nos tecidos quando comparado ao grupo exposto apenas às nanoparticulas de titânio (grupo II), porém, reduziu os danos ao DNA promovidos pelas nanoparticulas de titânio (Tail Intensity), mostrando, assim, o papel do selênio na proteção da genotoxicidade induzida pelas nanopartículas. / Nanoparticles are structures that range from one to 100 nm. Due to their size, superficial contact area and reactivity, they are utilized in several areas of health, energy, agriculture and environmental. Titanium dioxide nanoparticles stand out among others for they are widely employed in industry and can be incorporated in the organism by different exposure pathways, the gastrointestinal as the main one. Exposure to titanium dioxide nanoparticles has been associated with the generation of reactive oxygen species (ROS), such as hydrogen peroxide. Cellular components can be damaged by ROS, being examples some changes in genetic material and enzymatic activities. However, the cells own enzymatic defense systems that protect and maintain their redox state. The enzymes catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPx) - a selenoprotein, are examples of this defense. Selenium is an essential microelement in selenoproteins and has an antioxidant role. In this context, the aim of the present study was to evaluate possible protective effects of selenium in rats sub-chronicly co-exposed with titanium dioxide nanoparticles. Male Wistar rats were exposed to titanium dioxide nanoparticles (1.5 mg.kg-1, per gavage) and selenium (6 mg.L-1, in drinking water) in the form of sodium selenium, throughout sixty days. Animals were separated in four groups (n = 6): Group I (control); Group II (titanium dioxide nanoparticles); Group III (titanium dioxide nanoparticles + selenium); Group IV (selenium). After the exposure, the animals were euthanized and blood and organs were removed for analysis of genotoxicity, catalase and GPx activities and deposition of nanoparticles and selenium. The results demonstrated that co-exposure with selenium (Group III) did not alter the concentration of titanium in the tissues when compared to the group exposed only to titanium nanoparticles (group II). On the other hand, selenium reduced DNA damage promoted by titanium nanoparticles (Tail Intensity), showing the role of selenium in the protection of genotoxicity induced by nanoparticles.

O tratamento de superfície dos implantes dentários é um critério importante para a osseointegração. Considerando a variedade de modificações das superfícies encontradas, estas podem acelerar ou melhorar o processo de osseointegração. Para tanto foram estudadas as características da composição química e a rugosidade, a partir das quais foram encontradas diferentes respostas celulares em estudos comparativos in vitro. O objetivo deste estudo foi comparar a adesão e o crescimento dos OSTEO-1 em implantes dentários com diferentes tratamentos de superfície. Foram utilizados quatro tipos de implantes dentários comercialmente disponíveis, com os seguintes tratamentos de superfície: (A) jateamento e condicionamento ácido com revestimento de fosfato e cálcio (CaP); (B) duplo condicionamento ácido; (C) condicionamento ácido; (D) oxidação anódica. Os implantes de mesmo tamanho foram fixados com dispositivo biocompatível no fundo dos poços das placas de cultura de 12 poços e cobertas com meio de cultura de células. Os OSTEO-1 foram colocados no corpo do implante. Nos períodos de 24, 48 e 72 horas mais tarde, as culturas foram submetidas ao ensaio de redução de MTT para avaliar a viabilidade celular. Os dados foram utilizados para analisar a adesão celular (24h) e para obter as curvas de crescimento das células (24, 48 e 72h). Os experimentos foram realizados em triplicata. Os dados foram comparados por ANOVA, complementado pelo teste de Tukey (p <0,05). Os OSTEO-1 aderiram ao corpo de todos os tipos de implantes testados. A maior taxa de crescimento celular foi observada em culturas semeadas sobre tratamento de superfície A. O menor crescimento celular foi apresentado por culturas semeadas no tratamento de superfície D (p <0,05). Com base nesta investigação in vitro é possível concluir que todos os implantes dentários testados, independentemente do tratamento de superfície, não são citotóxicos para os OSTEO-1. No entanto, as características físico-químicas do tipo de tratamento de superfície dos implantes dentários influencia o crescimento celular. A superfície A pareceu ter o comportamento mais compatível com os OSTEO-1, uma vez que promoveu mais crescimento celular. / The surface treatment of dental implants is a major feature for osseointegration. The variety of surface modifications found may be speed up or enhance the osseointegration process. In much was studied the chemical composition and characteristics of roughness, from which found different cellular responses in comparative studies in vitro.The aim of this study was to compare the adhesion and growth of osteoblast-like cells in response to dental implants characterized by different superficial treatments. Four types of dental implants with different superficial treatments were used. The commercially available implants presented the following superficial characteristics: (A) sandblasted with acid-etched and calcium phosphates (CaP) coating; (B) double acid-etched; (C) anodized, or (D) acid-etched. The implants of the same size (n= 3 per group/experimental time) were fixed with a biocompatible device on the bottom of the wells of 12 wells cell culture plates and covered with cell culture medium. Osteoblast-like cells (Osteo 1 cell line) were plated on the top of the implants (5x104 cells/implant). Twenty-four, 48 and 72 hours later, the cultures were submitted to the MTT reduction assay to assess cell viabilities. Data was used for analyze cell adhesion (24 h) and to obtain cell growth curves ( 24, 48 and 72 h). The experiments were done in triplicate. Data were compared by ANOVA complemented by the Tukey\'s test (p<0.05). Osteoblast-like cells adhered on the top of all types of implants tested. The highest cell growth was observed in cultures plated on the top of sandblasted with acid-etched and CaP coating surfaces. The smallest cell growth was presented by cultures plated on double acid-etched surfaces (p < 0.05). Based on this in vitro investigation, it is possible to conclude that all dental implants tested irrespective to the surface treatment, are non-cytotoxic for osteoblast-like cells. However, the physicochemical chacteristics of the type of dental implants surface treatment influences the cell growth. In fact, the surface treated by sandblasting with acid-etched and CaP coating seemed to the most compatible with osteoblast-like cell biology, once it promoted the highest cell growth.

Não disponível / Not available

O objetivo desse estudo foi investigar a participação de integrina &alpha;1&beta;1 e microRNAs (miRs) no potencial osteogênico de superfícies de titânio (Ti) com nanotopografia. Discos de Ti previamente polidos foram tratados quimicamente com H2SO4/H2O2 para obtenção de nanotopografia, que foi observada por microscopia eletrônica de varredura. Para o estudo da participação da integrina &alpha;1&beta;1, células-tronco mesenquimais (CTMs) de ratos foram cultivadas em condições osteogênicas e não osteogênicas sobre superfícies de Ti com nanotopografia e sem tratamento químico (controle). O resultados mostraram que a nanotopografia de Ti aumentou a proliferação celular, a atividade de fosfatase alcalina (Alp) e regulou positivamente a expressão gênica de marcadores da diferenciação osteoblástica em CTMs cultivadas tanto em condições osteogênicas quanto em condições não osteogênicas. Além disso, uma maior expressão gênica para as integrinas &alpha;1 e &beta;1 foi observada em culturas crescidas sobre nanotopografia em condições não osteogênicas em relação ao Ti controle. O uso de obtustatina, um inibidor de integrina &alpha;1&beta;1, reduziu os efeitos da nanotopografia sobre os marcadores osteoblásticos, indicando a participação da via de sinalização dessa integrina nos efeitos da nanotopografia sobre CTMs. Para investigar a participação de miRs no efeito osseoindutor da nanotopografia de Ti, foram utilizadas CTMs humanas e células préosteoblásticas de camundongos da linhagem MC3T3-E1. A análise em larga escala da expressão de miRs revelou que 60 miRs foram regulados positivamente (no mínimo, 2x maior), enquanto 58 miRs foram regulados negativamente (no mínimo, 2x menor) em CTMs crescidas sobre a nanotopografia. Três desses miRs, miR-4448, -4708 e -4773, cuja expressão foi significativamente reduzida pela nanotopografia de Ti (no mínimo, 5x menor), afetaram a diferenciação osteoblástica de CTMs. Esses miRs atuam diretamente sobre SMAD1 e SMAD4, proteínas transdutoras da sinalização da proteína óssea morfogenética 2 (Bmp-2), conhecida por sua capacidade osseoindutora. Além disso, verificou-se que a sobreexpressão de miR-4448, -4708 e -4773 em células pré-osteoblásticas MC3T3-E1 inibiu a expressão gênica e proteica de SMAD1 e SMAD4 e, consequentemente, a expressão gênica de marcadores ósseos. Esses dados sugerem a influência do circuito miR-SMAD-Bmp-2 sobre o efeito osseoindutor da nanotopografia. Conjuntamente, os achados do presente estudo mostraram que o efeito da nanotopografia de Ti sobre a diferenciação osteoblástica resulta de um mecanismo regulatório complexo, do qual fazem parte as vias de sinalização da integrina &alpha;1&beta;1 e da Bmp-2, com a participação de miRs. Esses resultados podem representar um avanço para o desenvolvimento de novas modificações de superfície, com o objetivo de acelerar e/ou melhorar o processo de osseointegração. / The aim of this study was to investigate the role of the &alpha;1&beta;1 integrin and microRNAs (miRs) on the osteogenic potential of titanium (Ti) with nanotopography. Polished Ti discs were chemically treated with H2SO4/H2O2 to generate nanotopography, which was observed under scanning electron microscopy. For the study related to the &alpha;1&beta;1 integrin, rat mesenchymal stem cells (MSCs) were cultured under osteogenic and non-osteogenic conditions on Ti with nanotopography and non-treated Ti discs (control). Nanotopography increased cell proliferation and alkaline phosphatase (Alp) activity and upregulated the gene expression of bone markers in cells cultured under osteogenic and non-osteogenic conditions. Furthermore, the gene expression of &alpha;1 and &beta;1 integrins was higher in cells cultured on nanotopography under non-osteogenic conditions compared with control. Obtustatin, an inhibitor of &alpha;1&beta;1 integrin, reduced the higher gene expression of the bone markers induced by nanotopography. These results indicate that &alpha;1&beta;1 integrin signaling pathway determines the osteoinductive effect of nanotopography on MSCs. The role of miRs in the osteogenic potential of Ti with nanotopography was evaluated using human MSCs and MC3T3-E1 mouse pre-osteoblastic cells. The miR sequencing analysis revealed that 60 miRs were upregulated (> 2 fold), while 58 miRs were downregulated (< 2 fold) in MSCs grown on nanotopography. Three miRs, miR-4448, -4708 and -4773, which were significantly downregulated (< 5 fold) by nanotopography, affected the osteoblast differentiation of MSCs. These miRs directly target SMAD1 and SMAD4, both key transducers of the bone morphogenetic protein 2 (Bmp-2) osteogenic signal, which were upregulated by nanotopography. Overexpression of miR-4448 - 4708 and 4773 in MC3T3-E1 cells noticeably inhibited gene and protein expression of SMAD1 and SMAD4 and by targeting them, these miRs repressed gene expression of key bone markers. These results suggest that a miR-SMAD-Bmp-2 circuit acts in the Ti nanotopography-mediated osteoblast differentiation. Taken together, our data showed that the osteoblast differentiation induced by Ti with nanotopography is governed by a complex regulatory network involving a crosstalk between &alpha;1&beta;1 integrin and Bmp-2 signaling pathways with participation of miRs.

A osseointegração de implantes de titânio (Ti) é dependente da interação entre a superfície de Ti e células, a qual é modulada por diversas vias de sinalização intracelular. Sabe-se que as quinases reguladas por sinais extracelulares (ERKs), membros da família das proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPKs), atuam tanto na osteogênese, quanto na adipogênese e, portanto, podem estar envolvidas no processo de osseointegração de Ti. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar se a interação entre células-tronco mesenquimais (CTMs) e superfícies de Ti usinada e com nanotopografia é modulada, ao menos em parte, por ERK1/2 e o consequente efeito da inibição dessas ERKs na diferenciação osteoblástica e adipocítica. Para isso, CTMs derivadas de medula óssea de ratos foram cultivadas sobre discos de Ti usinados e com nanotopografia em condições osteogênicas e adipogênicas, na presença ou não do inibidor de ERK1/2, PD98059, em concentração previamente determinada (25 &mu;M) e foram avaliados parâmetros relacionados à diferenciação osteoblástica e adipocítica. Os resultados mostraram que a expressão gênica dos marcadores osteoblásticos RUNX2, osterix (OSX), fosfatase alcalina (ALP) e osteocalcina (OC) foi aumentada pela inibição da via de sinalização de ERK1/2 nas células crescidas sobre Ti usinado e apenas ALP e OC, naquelas crescidas sobre Ti com nanotopografia. A expressão proteica de RUNX2 foi discretamente maior nas células crescidas sobre Ti usinado, mas não sobre Ti com nanotopografia, quando ERK1/2 foram inibidas e essa inibição não afetou a formação de matriz extracelular mineralizada, independentemente da superfície de Ti avaliada. Com relação à diferenciação adipocítica, a inibição da via de sinalização de ERK1/2 aumentou a expressão gênica dos marcadores adipocíticos PPAR&gamma;, adiponectina (ADIPOQ) e proteína ligadora de ácido graxo do adipócito ( AP2) nas células crescidas sobre ambas as superfícies de Ti, com efeito mais acentuado na superfície usinada, sem afetar a formação de acúmulo lípidico. Em conclusão, os resultados mostraram que a inibição de ERK1/2 favoreceu a diferenciação osteoblástica de CTMs crescidas sobre a superfície de Ti usinada, mas não sobre Ti com nanotopografia. Além disso, a inibição de ERK1/2 favoreceu a diferenciação adipocítica de CTMs crescidas sobre as superfícies de Ti com nanotopografia e usinada, sendo o efeito mais acentuado na usinada. Considerando aplicações terapêuticas, esses resultados são relevantes para direcionar o desenvolvimento de superfícies de biomateriais que atuem em vias de sinalização que sabidamente modulam o processo de osteogênese. / Osseointegration of titanium (Ti) implants depends on interaction between Ti surface and cells, which is modulated by several intracellular signaling pathways. Extracellular signal-regulated kinases (ERKs) are members of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) family and act on both osteogenesis and adipogenesis and, therefore, may be involved in the process of Ti osseointegration. In this context, the aim of this study was to evaluate if the interaction between mesenchymal stem cells (MSCs) and Ti surfaces, either machined or with nanotopography, is modulated, at least in part, by ERK1/2 and the effect of ERK1/2 inhibition on osteoblast and adipocyte differentiation. Rat bone marrow MSCs were cultured on Ti discs either machined or with nanotopography under osteogenic and adipogenic conditions, in presence or not of the ERK1/2 inhibitor, PD98059, at a concentration previously determined (25 &mu;M) and it was evaluated parameters related to osteoblast and adipocyte differentiation. The results showed that gene expression of the bone markers RUNX2, osterix (OSX), alkaline phosphatase (ALP) and osteocalcin (OC) was increased by ERK1/2 signaling inhibition in cells grown on machined Ti and only ALP and OC in cells grown on Ti with nanotopography. RUNX2 protein expression was slightly higher in cells grown on machined Ti, but not on Ti with nanotopography, when ERK1/2 signaling was inhibited and such inhibition did not affect extracellular matrix mineralization, irrespective of the evaluated Ti surface. Regarding adipocyte differentiation, ERK1/2 signaling inhibition increased gene expression of the adipose tissue markers PPAR&gamma;, adiponectin (ADIPOQ) and adipocyte fatty acid-binding protein (AP2) in cells grown on both Ti surfaces, with more prominet effect on machined one, without affecting lipid accumulation. In conclusion, our results showed that ERK1/2 signaling inhibition favored osteoblast differentiation of MSCs grown on machined Ti, but not on Ti with nanotopography. In addition, ERK1/2 signaling inhibition favored adipocyte differentiation of MSCs grown on both Ti surfaces, being more noticeable on machined one. Considering therapeutical applications, these results are relevant to drive the development of biomaterial surfaces to act on signaling pathways that regulate the process of osteogenesis.

O titânio comercialmente puro (Ti-Cp) e suas ligas destacam-se como biomateriais metálicos devido a sua biocompatibilidade sendo amplamente utilizados. Buscando aprimorar o sucesso clínico dos implantes de Ti-Cp em longo prazo, é necessário revestir a sua superfície, proporcionando uma eficiente ancoragem mecânica do implante com o tecido ósseo. Dentre os diversos revestimentos superficiais destacam-se os revestimentos híbridos orgânicos-inorgânicos à base de precursores alcóxidos de silício, obtidos via processo sol-gel. Para que ocorra uma satisfatória adesão do revestimento no substrato, precisa-se levar em consideração a natureza e a preparação da superfície metálica antes da aplicação deste revestimento. Na etapa inicial do trabalho, pré-tratamentos superficiais foram propostos previamente à aplicação dos revestimentos buscando aumentar a aderência entre o titânio e este revestimento híbrido. Utilizou-se três diferentes pré-tratamentos na superfície do Ti-Cp: o "piranha" (ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio), o "kroll" (ácido fluorídrico, ácido nítrico e água) e o "hidróxido de sódio". Em sequência, aplicou-se por processo de dip-coating sobre as superfícies tratadas, um revestimento híbrido produzido a partir dos precursores alcóxidos de silício tetraetoxisilano (TEOS) e metiltrietoxisilano (MTES), obtido pelo processo de sol-gel. Em uma segunda etapa, sobre a superfície do Ti-Cp com o pré-tratamento superficial que proporcionou uma maior aderência do revestimento híbrido ao titânio, aplicou-se por dip-coating, um revestimento híbrido à base de precursores alcóxidos de silício TEOS e MTES com adição de partículas de hidroxiapatita buscando aprimorar a diferenciação celular sobre o revestimento híbrido. O pré-tratamento com o hidróxido de sódio promove o melhor resultado dentre os pré-tratamentos, pois o revestimento híbrido aplicado posteriormente apresenta recobrimento regular e adesão ao substrato de Ti-Cp. Os resultados morfológicos por MEV-FEG mostraram um revestimento híbrido com boa dispersão da hidroxiapatita e um recobrimento regular e adesão ao substrato de Ti-Cp. Nos resultados biológicos Ti-Cp revestido com TEOS/MTES com a presença de partículas de hidroxiapatita obteve uma adesão celular semelhante ao Ti-Cp sem tratamento. Porém este mesmo revestimento não propiciou a proliferação e diferenciação celular. Os resultados indicaram que a combinação de fatores como a sua superfície hidrofóbica (91°) e a presença da hidroxiapatita no revestimento tornou a superfície desorganizada, acarretando em uma superfície com comportamento desfavorável para o desenvolvimento das células-tronco mesenquimais. / Commercially pure titanium (cp-Ti) and its alloys stand out among the metallic materials due to their biocompatibility being widely used in biomaterials. In order to improve the clinical success of cp-Ti implants in the long term, it is necessary to coat the surface, providing an efficient mechanical anchoring of the implant with the bone tissue. Among the various surface coatings are the hybrid coatings based on silicon alkoxide precursors, obtained by the sol-gel process, however, considering the nature and the preparation of the metal surface prior to the application of this coating. In the initial stage of the work, surface pre-treatments were proposed prior to the application of the coatings seeking to increase the adhesion between the titanium and this hybrid coating. Three different pretreatments were used on the cp-Ti surface: "piranha" (sulfuric acid and hydrogen peroxide), "kroll "(hydrofluoric acid, nitric acid and water) and "sodium hydroxide". Subsequently, a hybrid coating produced by the tetraethoxysilane silicon (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES) precursors obtained by the sol-gel process was applied by the dip-coating process onto the treated surfaces. In a second step, on the surface of the cp-Ti with the surface pretreatment that gave a greater adhesion of the hybrid coating to the titanium, dip-coating, a hybrid coating based on precursors silicon alkoxides TEOS and MTES with the addition of hydroxyapatite particles to enhance cell differentiation on the hybrid coating. Pretreatment with sodium hydroxide promotes the best result among the pre-treatments, since the hybrid coating applied afterwards presents regular coating and adhesion to the cp-Ti substrate. The morphological results by SEM-FEG showed a hybrid coating with good dispersion of the hydroxyapatite and a regular coating and adhesion to the cp-Ti substrate. In the biological results Ti-Cp coated with TEOS / MTES with the presence of hydroxyapatite particles obtained a cell adhesion similar to Ti-Cp without treatment. However, this same coating did not promote cell proliferation and differentiation. The results indicated that the combination of factors such as its hydrophobic surface (91°) and the presence of the hydroxyapatite encapsulated in the coating rendering the surface disorganized led to a surface with unfavorable behavior for the development of mesenchymal stem cells.

O estudo da adição de dopantes pentavalentes é uma das principais linhas de pesquisas em eletrocerâmicas para varistores de TiO2. Diversos autores têm buscado entender os efeitos destes dopantes nas propriedades elétricas e microestruturais destas cerâmicas eletrônicas. Este trabalho apresenta um estudo do comportamento eletrônico do TiO2 frente a adição de Ta2O5 em concentrações maiores das já estudas, buscando obter varistores binários para aplicação em baixa tensão. Sistemas a base de TiO2 dopados com Ta2O5 foram preparados por mistura convencional de óxidos e conformados na forma de disco. A microestrutura dos compactos contendo 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0% em mol de Ta2O5, sinterizados a uma taxa de aquecimento de 5°C/min. em 1300°, 1350° e 1400°C por 1 hora, foram analisadas, apresentando a evolução da microestrutura frente a temperatura de sinterização. Os valores da densidade das amostras foram obtidos através do método de Arquimedes, demonstrando a contribuição do Ta2O5 na densificação dos sistemas, e através de difração de raios X, foi possível determinar a fase presente nestas cerâmicas. Para avaliar as propriedades elétricas, realizou-se medidas de tensão-corrente (CC) em temperatura ambiente e em função da temperatura, obtendo coeficiente não-linear, altura e largura da barreira de potencial. Utilizando a espectroscopia de impedância avaliou-se o comportamento dos sistemas, medindo a contribuição do grão e do contorno de grão, calculando a energia de ativação. As medidas Mott-Schottky foram obtidas, possibilitando estimar a concentração de doadores e densidade de estados eletrônico. Na temperatura mais elevada de sinterização, 1400°C, melhorou-se as características varistoras, ocorrendo aumento da densificação e redução do campo elétrico de ruptura, apresentando com um nível ideal do dopante, 1% em mol de Ta2O5, varistores com coeficiente não-linear de 5,3 e baixo campo elétrico de ruptura de 38,4 V/cm. / The study of additional pentavalent dopants is one of the main research lines in electroceramics for TiO2 varistors. Several authors have sought to understand the effect this dopants in eletrical and microstructural properties of these electronic ceramics. This work presents a study of the electronic behavior of TiO2 versus the addition of Ta2O5 in higher concentrations of those already studied, in order to obtain binary varistors for low voltage application. TiO2 based systems doped with Ta2O5 were prepared by the conventional mixture of oxides and shaped in the disk form. The microstructure of the composites containing 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 mol% of Ta2O5, sintered at a heating rate of 5°C/min. at temperatures of 1300°, 1350° and 1400°C for 1 hour were analyzed, showing a development of the microstructure against a sintering temperature. The density values of the samples were obtained by the Archimedes method, demonstrating a contribution of Ta2O5 in the densification of the systems; and, by means of X-ray diffraction, it was possible to determine a phase present in these ceramics. In order to evaluate electrical properties, voltage-current (DC) measurements were performed at room temperature and changing the temperature, obtaining nonlinear coefficient, height and width of the potential barrier. Using impedance spectroscopy, evaluate the behavior of the systems by measuring a contribution of the grain and the grain boundary, calculating an activation energy. As Mott-Schottky measurements were obtained, making it possible to estimate a concentration of donors and density of electronic states. At the higher sintering temperature, 1400°C, varistor characteristics were improved, increasing densification and reduction of the break down electric field, showing with the ideal level of dopant, 1.0 mol% of Ta2O5, varistors with nonlinear coefficient of 5.3 and low break down electric field of 38.4 V/cm.

Diversos artigos têm sido publicados a fim de avaliar a influência de diferentes tratamentos de superfície de TiO2/Ti sobre atividade celular de osteoblastos, tentando estabelecer dessa forma a relação entre as propriedades de superfície e o processo de ossointegração. No entanto, ainda existem lacunas críticas na avaliação e compreensão do efeito das propriedades de superfície sobre atividade celular. Como muitos fatores podem influenciar na resposta celular, a avaliação da influência combinada dos diferentes parâmetros empregados dificulta a compreensão do efeito das propriedades superficiais no processo de osseointegração, bem como a comparação do desempenho de diferentes tratamentos de superfícies. Além disso, uma avaliação comparativa entre estudos realizados por diferentes autores é muito difícil pelo fato de que não seja adotada uma padronização dos experimentos, por exemplo quanto ao tipo de célula empregada no estudo, dentre outros. Nesse contexto, o presente trabalho propõe o uso de um método computacional objetivando classificar e prever a resposta da atividade celular in vitro sobre superfícies de TiO2/Ti. A partir de resultados obtidos em artigos publicados por diferentes autores, foi construído um dataset relacionando a influência das propriedades de superfície TiO2/Ti (rugosidade e molhabilidade) sobre atividade celular e viabilidade pelo ensaio 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazólio bromide (MTT), empregando-se células osteoblásticas MC3TE-E1 e os mesmos critérios de monitoramento. Posteriormente foram aplicados os algoritmos de árvores de decisão J48 e SimpleCart para obter regras capazes de classificar e prever resultados da atividade celular em função das propriedades superficiais. A ferramenta empregada para gerar a árvore de decisão foi Weka. Dentre os algoritmos testados, o algoritmo SimpleCart apresentou uma melhor classificação, resultando em um coeficiente de Kappa de 40,45% contra o J48 o qual obteve um coeficiente de Kappa de 26,51%. Esse coeficiente é uma métrica utilizada para avaliar a qualidade da classificação da árvore de decisão. Nesse sentido, a árvore de decisão gerada permitiu identificar regras de decisão que podem ser empregados como um modelo preditivo e de classificação para o dataset construído, relacionando o efeito das propriedades superficiais (rugosidade e molhabilidade) de TiO2/Ti com a atividade celular. / Several articles have been published to evaluate the influence of different TiO2/Ti surface treatments on the cellular activity of osteoblasts, trying to establish the relationship between surface properties and the osseointegration process. However, there are still critical gaps in the assessment and understanding of the effect of these surface properties on the cellular activity. As many factors can influence on the cellular response, the combined influence evaluation of the different parameters applied makes it difficult to understand the effect of the surface properties on the osseointegration process, and the performance comparison of different surface treatments. In addition, a comparative evaluation between studies of different authors is very difficult to conduct because there is no pattering of experiments, for instance the cell type used in the study, among others. In this context, this paper proposes the use of a computational method aimed to classify and predict the cellular activity response in vitro on TiO2/Ti surfaces. From the results gotten in published articles of different authors, a dataset was built in order to relate the influence of TiO2/Ti surface properties (roughness and wettability) on the cellular activity and viability assay by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5- diphenyl tetrazolium bromide (MTT), using MC3TE-E1 osteoblastic cells, and the same monitoring criteria. Later the algorithms J48 and SimpleCart decision trees were applied to get rules able to classify and predict cellular activity results depending on the surface properties. Weka was the tool used to generate the decision tree. Among the tested algorithms, the SimpleCart algorithm presented the best classification, resulting in a Kappa coefficient of 40.45% compared to J48, which resulted in a Kappa coefficient of 26.51%. This coefficient is a metric used to evaluate the quality of the decision tree classification. In this way, the decision tree generated allowed the identification of decision rules that can be used as a predictive model for the dataset built related to the Ti/TiO2 surface properties (roughness and wettability) with the cellular activity.

Nenhuma / Desde que Brånemark cunhou o termo osseointegração após a sua descoberta acidental em 1962, o uso de implantes osseointegráveis ganhou força e dentre estes, particularmente os implantes dentais, que são hoje o estado da arte para a terapia reabilitadora oral. Esta fixação biológica (osseointegração) é considerada um pré-requisito para próteses implanto-suportadas e para seu sucesso a longo prazo. Vários fatores foram identificados como particularmente importantes para a incorporação do implante no osso, sendo um deles as propriedades da superfície do implante. Tendo em vista esta importância, o presente trabalho tem como objetivo investigar as modificações nas propriedades morfológicas e fisico-químicas da superfície de titânio utilizado na confecção de implantes odontológicos introduzidas após o tratamento por diferentes metodos de acabamento (jateamento, ataque ácido, imersão em solução para incoporação de Ca/P, formação de oxido de titânio nanoestruturado via anodização). Na primeira parte do presente estudo determinaram-se as melhores condições de jateamento para se obter parâmetros de rugosidade adequados. Para isso, foram inseridas três variáveis: pressão do jateamento, granulometria média de partículas de Al2O3, e área de superfície escaneada. Na segunda parte, discos de titânio foram jateados (com a pressão de jateamento determinada a partir da primeira parte) e submetidos a cinco tratamentos ácidos diferentes. Além disso, dois grupos duplicados foram submetidos à imersão em fluido simulado humano (SBF) e em solução supersaturada de calcificação (SCS). Na terceira parte, a fim de determinar a influência do tempo de imersão das amostras em SBF e SCS em suas características superficiais, novos discos de titânio c.p. foram jateadas com partículas de Al2O3 com granulometria média de 250 &#956;m a 4 bar, sem nenhum tipo de tratamento ácido. Na quarta parte do estudo, investigamos a efetividade de um método de eletropolimento de titânio. Na quinta parte do estudo, investigamos a formação de nanoporos de TiO2 em titânio a partir da técnica de anodização. Com base nos resultados, observou-se que nem sempre há um aumento linear nos parâmetros de rugosidade com o aumento da pressão de jateamento, da granulometria média de Al2O3 e com o aumento da área de varredura, embora haja uma tendência. Frente às situações aqui propostas, definimos a amostra jateada a uma pressão de 4 bar com partículas de Al2O3 com granulometria média de 250 &#956;m como apresentando a melhor superfície para uma melhor osseointegração, baseando-se em resultados de rugosidade apresentados na literatura. Dos tratamentos ácidos diferentes aplicados após o jateamento, dois se mostraram eficientes em remover o alumínio da superfície, que apresenta toxicidade tecidual. Um tempo de imersão de 28 dias em SBF produz uma camada de apatita suficiente para encobrir totalmente a superfície de titânio, independente das condições de jateamento ou de tratamento ácido realizadas. A imersão em solução de SCS produziu a deposição de apatitas mais rapidamente do que em amostras submersas em SBF. As condições de eletropolimento aqui estudadas não foram suficientes para produzir uma superfície homogeneamente polida, necessitando-se de mais experimentação variando-se as condições do processo. O processo de anodização de titânio demonstrou que o aumento da tensão aplicada pode vir a aumentar o diâmetro médio dos poros na superfície. Apesar disso, os resultados se apresentaram bastante diferentes de acordo com as condições aplicadas. Assim, pode ser interessante testar os mesmos parâmetros a temperaturas diferentes, uma vez que o aumento de temperatura irá acelerar a taxa de dissolução química do TiO2 formado, podendo dificultar uma formação homogênea de poros por toda a superfície. Além disso, faz-se necessário um estudo de imersão destas amostras após a anodização em soluções ácidas, para que estes nanoporos possam ser revelados por debaixo da camada de excesso de resíduos de TiO2, supondo-se que tenham se formado. Sugere-se também a realização da anodização em soluções eletrólitas menos ácidas já que, de acordo com a literatura, em valores mais altos de pH da solução eletrolítica o ataque químico à camada de TiO2 é drasticamente mais lento do que em eletrólitos mais ácidos. / Since Brånemark coined the term osseointegration after its accidental discovery in 1962, the use of osseointegrated implants has gained strength, particularly the dental implants, which are now the state of the art for oral rehabilitation therapy. This biological fixation (osseointegration) is considered a prerequisite for implant-supported prostheses and for their long term success. Several factors were identified as particularly important for the incorporation of implant in the bone, one being the properties of the implant surface. Given this importance, this study aims to investigate the changes in morphological and physico-chemical properties of titanium surfaces used in the manufacture of dental implants introduced after treatment by different methods of finishing (sandblasting, acid etching, immersion in solutions for the incorporation of Ca/P, formation of nanostructured titanium oxide via anodization). The first part of the study tried to determine the sandblasting conditions that provided the highest values of roughness parameters, varying the sandblasting pressure, the average particle size of Al2O3 powder, and the scanned surface area. In the second part, titanium disks were sandblasted and subjected to five different acid treatments. Furthermore, two duplicate groups were submitted to immersion in fluid simulated human (SBF) and in solution supersaturated calcification (SCS). In the third part, in order to determine the influence of immersion time of the samples in SBF and SCS in their surface features, new titanium discs were sandblasted with Al2O3 (250 &#956;m 4 bar) without any acid treatment. In the fourth part of the study, we investigated the effectiveness of a method for electropolishing of titanium. In the fifth part of the study, we investigated the formation of TiO2 nanotubes from titanium anodization technique. Based on the results, it was observed that there is not always a linear increase in roughness parameters with increasing sandblasting pressure, average grain size of Al2O3 and with increasing scanning area, although there is a trend. We have defined the sample sandblasted at a pressure of 4 bar with Al2O3 powder with an average particle size of 250 &#956;m as presenting the best surface for a better osseointegration, based on roughness results presented in the literature. Two of the five acid treatments applied after the sandblasting were efficient in removing the aluminum from the surface. An immersion period of 28 days in SBF produces a layer of apatite thick enough to totally cover the titanium surface, independent of sandblasting or acid treatment performed. The immersion in SCS solution produced the deposition of apatites faster than in the samples submerged in SBF. The electropolishing conditions studied here were not sufficient to produce a homogeneously polished surface. Thus, more experimentation varying the process conditions is required. The titanium anodizing process showed that the increase of the applied voltage can produce an increase in the average pore diameter on the surface. Notwithstanding, the anodization results presented quite different from one sample to another. So it may be interesting to test the parameters with different temperatures, since the temperature increase may accelerate the dissolution rate of the TiO2 formed, being able to hamper a homogeneous formation of pores throughout the surface. Furthermore, it is necessary to study these samples after anodization by immersion in acidic solutions, so that these nanopores can be revealed beneath the excess layer of TiO2, assuming that it has been formed. It is also suggested the realization of anodization with less acidic electrolytic solutions since, according to the literature, in higher values of pH of the electrolyte solution etching of the TiO2 layer is dramatically slower than in more acidic electrolyte.

A utilização de nanomateriais na produção de painéis de madeira se apresenta como uma inovação, pois uma revolução vem acontecendo na ciência e tecnologia desde o entendimento que os materiais em escala nanométrica podem apresentar novos comportamentos e/ou propriedades diferentes daquelas que geralmente apresentam em escala macroscópica. O presente projeto teve como objetivo a produção de painéis particulados de madeira de Eucalyptus grandis com adição em diferentes porcentagens de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) e dióxido de titânio em pó e avaliação das suas propriedades físicas e mecânicas, tais como inchamento em espessura, teor de umidade e densidade das chapas, determinação do módulo de ruptura (MOR) e módulo de elasticidade (MOE) na flexão estática, adesão interna (tração perpendicular), arrancamento de parafuso de topo e superfície, conduzidos conforme a norma NBR 14810 (ABNT, 2013), além da obtenção do perfil de densidade pelo método não destrutivo de raio x. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, sendo constituído por 8 tratamentos com 4 repetições cada. Através deste experimento foram analisadas 3 proporções de nano-TiO2 (1, 3 e 5%); 2 proporções de TiO2 em pó (3 e 5%) e 2 tratamentos sem TiO2 (com e sem adição de parafina). Mediante análise dos resultados dos ensaios concluiu-se que: para o ensaio de inchamento em espessura após 24h de imersão e taxa de não-retorno em espessura, tanto as nano-TiO2 quanto o TiO2 tiveram efeito negativo nos painéis, não atendendo às especificações da norma. Porém, para os ensaios mecânicos de ligação interna e arrancamento de parafuso - topo, a adição de TiO2 em pó, sem adição de parafina, provocou um aumento significativo dessas propriedades, pois há relatos de melhoras em performances mecânicas, de força e adesivas deste composto. Para as demais propriedades físicas e mecânicas, todos os painéis obtiveram valores dentro dos limites estabelecidos pela NBR 14810 (ABNT, 2013). / The use of nanomaterials in the production of wood panels is presented as an innovation because a revolution is going on in science and technology with the understanding that the materials at nanoscale may exhibit new behaviors and/or different properties from those generally present in macroscopic scale. The purpose of this research was the production of particulate panels of Eucalyptus grandis wood by adding different percentages of titanium dioxide nanoparticles (TiO2), and titanium dioxide powder, and evaluation of its physical and mechanical properties such as thickness swelling, content moisture and density of the panels, static bending - modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE), internal bond, direct screw withdrawal conducted by NBR 14810 (ABNT 2013). The evaluation of the density profile of the panels was also performed by X-ray attenuation methodology. Eight treatments with 4 replicates were analyzed with 3 proportions of nano-TiO2 (1, 3 and 5%); 2 proportions of TiO2 powder (3 and 5%) and 2 treatments without TiO2 (with and without addition of paraffin). It was observed that for the thickness swelling test, both nano-TiO2 as TiO2 had a negative effect on the panels. However, for the internal bond and screw pullout - top, the addition of TiO2 powder without paraffin, caused a significant increase of these properties, as there are improvements reports of mechanical performance, strength and adhesive of this compound. For all other physical and mechanical properties, all panels obtained values within the limits established by NBR 14810 (ABNT, 2013).