Deposição por pulverização catódica de filmes de óxido de tântalo (Ta2O5) na superfície de titânio para aplicações biomédicas: comportamento eletroquímico, biocompatibilidade e análise microbiológica = Magnetron sputtering deposition of tantalum oxide (Ta2O5) films onto titanium surface for biomedical applications: electrochemical behavior, biocompatibility and microbiologic analysis

Autor(es)

Thamara Beline

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Odontologia de Piracicaba
• Data de defesa: 2020-02-21

Membros da banca

Valentim Adelino Ricardo Barão; Jose Humberto Dias da Silva; Ricardo Armini Caldas; Francisco Humberto Nociti Junior; Marcelo Ferraz Mesquita

• Orientador: Valentim Adelino Ricardo Barão

Resumo

Este trabalho objetivou o desenvolvimento e otimização das propriedades de filmes de óxido de tântalo (TaxOy) depositados por pulverização catódica sobre a superfície de titânio comercialmente puro (Ticp). Inicialmente, filmes de TaxOy com diferentes estruturas (amorfa ou cristalina) foram desenvolvidos dependendo dos diferentes fluxos de oxigênio e parâmetros utilizados. As propriedades ópticas, morfologia, rugosidade, composição química e energia de superfície foram avaliadas. Além disso, o impacto dos filmes de TaxOy na adesão inicial de Streptococcus sanguinis foi investigada. A morfologia e espalhamento de células da linhagem MC3T3E1 na superfície de Ta2O5 cristalina foram avaliados. A análise de difratografia de raios-X (DRX) revelou que o grupo depositado em 8 sccm de O2 (600 °C/400 W) mostrou cristalização correspondente à fase beta-Ta2O5. As análises ópticas mostraram que o grupo depositado de 4 sccm de O2 (200 °C/ 300W) a 8 sccm de O2 (600°C/300W) e 10 sccm de O2 (200 °C/ 300W) exibiram franjas de interferência regulares, sugerindo alta homogeneidade dos filmes. A superfície cristalina beta-Ta2O5 exibiu maior rugosidade e energia de superfície que os demais grupos (p<0,05) e apresentou biocompatibilidade. Comparados ao Ticp, os filmes de TaxOy não aumentaram a adesão bacteriana (p>0,05). Posteriormente, foi desenvolvido um segundo estudo in vitro que, além de avaliar as propriedades físico-químicas, analisou as performances eletroquímicas e biológicas do filme de Ta2O5 cristalino. Discos de Ticp foram divididos em dois grupos: Ticp polido (controle) e Ticp tratado com filme de Ta2O5 (experimental). Testes de caracterização como DRX, microscopia de força atômica (MFA), energia de superfície e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) foram realizados. O ensaio eletroquímico foi conduzido em simulador de fluido corpóreo (SFC) e o potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica e testes potenciodinâmicos foram realizados. A adsorção de albumina e fibrinogênio foi investigada através da microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (EQCM). Células da linhagem MC3T3-E1 foram cultivadas nas superficies de Ticp e os ensaios metabólicos (MTT) e morfológicos (MEV) foram realizados após 1, 2 e 4 dias de cultura. A microscopia de fluorescência foi usada para avaliar a morfologia após 1 e 2 dias de cultura. A mineralização foi avaliada através do ensaio de Alizarina após 4, 7 e 14 dias. Os níveis de expressão do fator de transcrição 2 relacionado com Runt (RUNX2), fosfatase alcalina (ALP), osteocalcina (OC) e colágeno tipo I (Col-1) foram avaliados após 1, 2 e 3 dias. A bioatividade foi avaliada após a imersão das amostras em SFC por 14 dias. Mudanças na topografia de superfície foram notadas na análise de MFA para o grupo Ta2O5. O grupo Ta2O5 exibiu maiores valores de rugosidade e energia de superfície (p<0,05). Altos valores de resistência à corrosão foram notados para o grupo Ta2O5 (p<0,05). O grupo Ta2O5 mostrou valores mais positivos de potencial de corrosão (Ecorr) e valores reduzidos de densidade de corrente de corrosão (Icorr) e taxa de corrosão (p<0,05). No teste de adsorção de proteínas, os grupos não mostraram diferença estatística entre si (p>0,05). O filme de Ta2O5 impactou positivamente na morfologia e espalhamento celular. Na análise de mineralização, quando comparado ao Ticp, o grupo Ta2O5 mostrou maior concentração de íons de cálcio no 14° dia (p<0,05). O grupo Ta2O5 mostrou os maiores valores de expressão de RUNX2 no 1° dia e de OC e Col-1 no 3° dia quando comparado ao Ticp (p<0,05). O grupo experimental mostrou melhor habilidade para formação de cristais de hidroxiapatita. Os filmes de óxido de tântalo foram capazes de melhorar as propriedades de superfície, estabilidade eletroquímica e biocompatibilidade do titânio (AU)

• Processo FAPESP: 16/07269-3 - Deposição por pulverização catódica de filmes de óxido de tântalo (Ta2O5) na superfície de titânio para aplicações biomédicas: comportamento eletroquímico, biocompatibilidade e análise microbiológica
• Beneficiário: Thamara Beline
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado