Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Banca: José Augusto Marcondes Agnelli / Banca: José Carlos Bressiani / Banca: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Banca: Eliana Cristina da Silva Rigo / Resumo: Neste trabalho, estruturas porosas de Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM) recobertas com diferentes fases de apatita de importância biológica foram desenvolvidas com o objetivo de se obter um biomaterial adequado para a substituição e regeneração óssea, com a combinação das propriedades mecânicas do polímero, da bioatividade das biocerâmicas de apatita e do comportamento favorável dos materiais porosos. Devido às dificuldades de obtenção de recobrimentos de apatita sobre o PEUAPM relatadas na literatura, realizou-se inicialmente um Estudo Preliminar para avaliar a utilização de solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) 30% para a modificação química da superfície do polímero, analisando a influência dos períodos de modificação de 24 e 48 horas na variação das propriedades mecânicas do PEUAPM e na obtenção das diferentes fases de apatita de importância biológica empregando-se o método biomimético. Os resultados obtidos, analisados por Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV, Microanálise Semi-quantitativa por Energia Dispersiva de Raios X - EDX, Difratometria de Raios X - DRX, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier - FTIR, medidas de ângulo de contato e ensaio mecânico de resistência à tração, indicaram que a utilização de solução de H2O2 30% pelo período de 48 horas mostrou-se adequada como método de modificação da superfície do PEUAPM, pois possibilitou a formação de grupos funcionais hidrofílicos na superfície do polímero e resultou em menores alterações das propriedades mecânicas e elásticas do polímero. Constatou-se também que o emprego do método biomimético para o recobrimento da superfície do PEUAPM somente foi adequado com a utilização de soluções SBF com composições modificadas. Para o desenvolvimento das estruturas porosas de PEUAPM recobertas com ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, porous samples of Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) coated with different apatite phases of biological importance were developed, aiming to obtain a suitable biomaterial for bone replacement and regeneration, balancing the mechanical properties of the polymer, the bioactivity of apatite bioceramics and the favorable behavior of the porous materials. Due to the difficulties in obtaining apatite coatings on UHMWPE in the literature, a Preliminary Study was conducted to evaluate the use of a 30% solution of hydrogen peroxide (H2O2) for the chemical modification of the polymer surface, analyzing the influence of the modification periods of 24 and 48 hours on the variation of the mechanical properties of UHMWPE and in obtaining the different apatite phases of biological importance using the biomimetic method. The results obtained, analyzed by Scanning Electron Microscopy - SEM, Semi-quantitative microanalysis by Energy Dispersive X-ray - EDX, X-Ray Diffractometry - XRD, Fourier Transform Infrared Spectroscopy - FTIR, contact angle measurements and tensile strength mechanical tests, indicated that the use of a 30% solution of H2O2 for a period of 48 hours proved adequate as a surface modification method of UHMWPE, since it allowed the formation of hydrophilic functional groups on the surface of the polymer, resulting in lower changes of the mechanical and elastic properties of the polymer. It was also found that the use of the biomimetic method for the surface coating of UHMWPE was only appropriate with the use of SBF solutions with modified compositions. For the development of porous samples of UHMWPE coated with apatites, UHMWPE porous supports were obtained using NaCl as a pore-forming agent in proportions of 50, 60 and 70% (m/m) with particle size in the range of 175-350µm, 350-500µm and 175- 500µm. The apatite coatings were ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Resumo: A atividade biológica do titânio comercialmente puro - Ti c.p. em relação aos tecidos duros é melhorada mediante a modificação de sua superfície empregando-se recobrimento com material bioativo. Um dos materiais bioativos mais utilizados é a Hidroxiapatita - HA, uma das fases das apatitas (fosfatos de cálcio de variadas razões Ca/P), principal constituinte mineral do tecido ósseo. Contudo, além da HA, vários outros fosfatos de cálcio também ocorrem em sistemas biológicos, tais como fosfato de cálcio amorfo - ACP, fosfato octacálcico - OCP e o fosfato tricálcico - TCP, aumentando o interesse nas possibilidades de uso destes materiais como biocerâmicas. Uma técnica de recobrimento muito utilizada nos últimos anos tem sido o Método Biomimético. Seu sucesso deve-se à utilização de uma solução similar ao fluido corpóreo, denominada Synthetic Body Fluid - SBF, que propicia a mimetização do processo biológico realizado para a formação dos tecidos duros. O crescimento da HA e de outras apatitas, tanto no meio biológico quanto em SBF, ocorre em meio contendo, além de íons Ca2+ e PO4 3-, íons-traços essenciais tais como: Mg2+, HCO3 -, K+ e Na+. Alguns destes íons são conhecidos como inibidores do crescimento da HA, como Mg2+ e HCO3 -. Neste trabalho, estudou-se a influência dos íons K+, Mg2+, SO4 2- e HCO3 - na formação de apatitas, principalmente HA, sobre substratos metálicos de Ti c.p. previamente tratados com NaOH 5M. Os efeitos destes íons nos recobrimentos obtidos foram analisados antes e após tratamento térmico a 800ºC por microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia de energia dispersiva de raios X - EDX, difratometria de raios X - DRX e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostraram que o crescimento de ACP foi favorecido pela presença dos íons Mg2+ e CO3 2- na solução...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The biological activity of commercially pure titanium - c.p. Ti in relation to hard tissues is improved by modifying its surface using coating with bioactive materials. One of the bioactive materials most used is Hydroxyapatite - HA, one of the phases of the apatites (calcium phosphates of varied Ca/P reasons), main mineral constituent of the bone tissue. However, beyond the HA, several other calcium phosphates also occur in biological systems, such as amorphous calcium phosphate - ACP, octacalcium phosphate - OCP and tricalcium phosphate - TCP, increasing the interest in the possibilities of use of these materials as bioceramics. One technique of coating very used in the last years has been the Biomimetic Method. Its success must it the use of a similar solution to the corporeal fluid, called Synthetic Body Fluid - SBF, that propitiates the imitation of the carried through biological process for the formation of hard tissues. The growth of the HA and other apatites, as much in the biological environment as in aqueous solution as the SBF, occurs environment containing, beyond calcium and phosphate ions, essential ion-traces such as: Mg2+, HCO3-, K+ and Na+. Some of these elements are known as inhibiting of the growth of the HA, as Mg2+ and HCO3-. In this work, it was studied it influence of íons K+, Mg2+, SO42- and HCO3- in the formation of apatites, mainly HA, on metallic substrate of Ti c.p. previously treated with NaOH 5M. The effects of these ions in the obtained coating, before and after the thermal treatment at 800ºC, were analyzed by scanning electron microscopy - SEM, energy dispersive X-rays - EDX, X-ray diffractometer - XRD and Fourier transformation infrared - FT-IR. The results had shown that the growth of ACP was favored by the presence of íons Mg2+ and CO32- in the solution, being also favored its transformation the OCP before the thermal treatment. / Mestre

Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Banca: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Idelmo Rangel Garcia Júnior / Resumo: As pesquisas em biomateriais caminham na busca de dispositivos nos quais, além da resistência mecânica, oferece adequada relação entre bioatividade/biocompatibilidade quando em contato com tecidos biológicos. Atualmente os biomateriais para serem utilizados como implantes são classificados como bioinertes, biotoleráveis e bioativos. No presente trabalho estudou-se as fases de apatitas presentes nos recobrimentos obtidos pelo método biomimético em substratos de titânio pré-modificados superficialmente empregando-se ablação por feixe de laser, objetivando a interação entre o substrato e o recobrimento, visando à aplicação clínica em implantes dentários e ortopédicos. Após estudos piloto, definiu-se condições pré-estabelecidas e as amostras tiveram suas superfícies irradiadas pelo laser Nd:YAG, em atmosfera normal. As amostras foram irradiadas pelo Laser pulsado Nd:YAG, e foram estabelecidas quatro condições de estudo para o trabalho, onde as irradiações foram realizados em ar e pressão atmosférica. Os recobrimentos, sobre as superfícies irradiadas, foram realizados pelo método biomimético, onde as amostras modificadas foram imersas na solução SBF (Simulated Body Fluid) e permaneceram por 4 dias, para a formação da camada de apatitas, este grupo ganhou destaque por possuírem composição semelhante ao tecido ósseo humano. As caracterizações das amostras foram realizadas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, difração de raios-X e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Resultados da modificação por feixe de Laser mostraram que as quatro condições estabelecidas sugeriram ter energia suficiente para promover a ablação na superfície irradiada. Verificou-se que na irradiação por feixe de laser ocorre o processos de fusão e solidificação rápida proveniente... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The researches biomaterials in walk in the search of devices us which, besides the mechanical resistance, offer appropriate relationship among bioativity/biocompatibility when in contact with woven biological. Nowadays the biomaterials to be used as implants are classified as bioinert, biotolerability and bioactives. In the work present was study the apatites phases current in the coating obtained by the biomimetic method in substratum of titanium pré-modify superficially being used ablation by laser bunch, aiming at the interaction between the substratum and the coating, seeking to the clinical application in dental and orthopedical implants. After pilot study, it was defined pré-established conditions and the samples had their surfaces irradiated by the laser Nd:YAG, in normal atmosphere. The samples were irradiated by the pulsed Laser Nd:YAG, and they were established four study conditions for the work, where the irradiations were accomplished in air and atmospheric pressure. The coatings, on the irradiated surfaces, were accomplished by the biomimetic method, where the modified samples were immersed in the solution SBF (Simulated Body Fluid) and they stayed for 4 days, for the formation of the apatites layer, this group won prominence for they possess composition similar to the human bone fabric. The characterizations of the samples were accomplished by the techniques o SEM, EDS, XRD and FTIR. Results of the modification for beam of Laser showed that the four established conditions suggested to have enough energy to promote the ablation in the irradiated surface. It was verified that in the irradiation for laser beam happens the processes melt and originating from fast solidification the irradiation for laser, in normal atmosphere, they induce the oxides formation of titanium stoichiometric and non-stoichiometric with different oxidation degrees as Ti3O and Ti6O and with different... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre