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Previous issue date: 2012-02-10 / Não recebi financiamento / Stainless steel orthopedic implants are still the most widely used in Brazil
due to their lower cost. There is, however, a tendency to expand the use of
special alloys such as titanium-based, due to clinical advantages that they
present, notably the low modulus of elasticity and the best biocompatibility
among the metallic biomaterials. The surface treatments aim to develop
substrates suitable for bone growth, thus preventing the implantation of the
prosthesis with PMMA cement, which results in an efficient mechanical fixing,
but there is no biological interaction between implant and bone. There are
several surface modification techniques, all of them improving at some level the
process of osseointegration. However, researches have focused on biological
aspects of the process and, despite the durability of the implant, there is
currently no objective information in the literature about the influence of surface
treatments on the mechanical behavior under cyclic stresses. The laser surface
modification emerges as a promising alternative, since it permits precise control
of parameters, regular surface development, induces reduced mechanical and
thermal damage, and is known to promote osseointegration. The femtosecond
laser, in particular, allows pulses of short duration (10-15s), reducing even more
the damage caused by heat input. This study evaluated the influence of surface
modification by femtosecond LASER in the fatigue resistance of Ti-6Al-4V alloy
samples. S-N curves were determined for the reference samples and for the
samples with modified surface. The topography developed and the fracture
surfaces were analyzed by scanning electron microscopy. The femtosecond
LASER has developed a regular surface with a bimodal distribution of
microcolumns and ripples, and did not cause severe damage adjacent to the
modified surface, however, has significantly reduced fatigue resistance. / Os implantes ortopédicos de aço inoxidável ainda são – em razão do
menor custo - os mais utilizados no Brasil, mas há uma tendência em se
ampliar a utilização de ligas especiais, como as de titânio, devido às vantagens
clínicas que apresentam, destacando-se o baixo módulo de elasticidade e a
melhor biocompatibilidade dentre os biomateriais metálicos. Os tratamentos de
superfície buscam desenvolver substratos adequados ao crescimento ósseo,
evitando assim a implantação da prótese por cementação com PMMA, que
resulta em uma eficiente fixação mecânica, porém não há interação biológica
entre o implante e o osso. Existem diversas técnicas de modificação superficial,
todas elas melhorando em algum nível o processo de osseointegração.
Entretanto, as pesquisas têm se concentrado nos aspectos biológicos do
processo e, a despeito da durabilidade do implante, não há atualmente na
literatura informações objetivas sobre a influência destes tratamentos de
superfície no comportamento mecânico sob esforços cíclicos. A modificação
superficial por LASER surge como uma alternativa promissora, pois permite um
controle preciso de parâmetros, oferece regularidade, induz reduzidos danos
mecânicos e térmicos e conhecidamente promove a osseointegração. O
LASER de femtosegundo, em especial, permite pulsos de curtíssima duração
(10-15s), reduzindo ainda mais os danos decorrentes do aporte térmico. Este
trabalho avaliou a influência da modificação superficial por LASER de
femtosegundo na resistência à fadiga de corpos de prova da liga Ti-6Al-4V.
Foram levantadas as curvas S-N para amostras de referência e com a
superfície modificada. A topografia formada e as superfícies de fratura foram
analisadas por microscopia eletrônica de varredura. O laser de femtosegundo
desenvolveu uma superfície regular bimodal de microcolunas e ripples, não
causou danos metalúrgicos severos nas adjacências da superfície, porém,
reduziu significativamente a resistência à fadiga.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7106 |
| Date | 10 February 2012 |
| Creators | Santos, Alan dos |
| Contributors | Bolfarini, Claudemiro |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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