Efeito da incorporação de nanoestruturas nas propriedades mecânicas de cerâmicas odontológicas experimentais: uma revisão sistemática e síntese de biocerâmicas de hidroxiapatita bovina densa com nanopartículas 3Y-TZP

Autor(es)

Lucas José de Azevedo Silva

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Bauru.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Odontologia de Bauru (FOB/SDB)
• Data de defesa: 2023-12-04

Membros da banca

Ana Flávia Sanches Borges; Paulo Noronha Lisboa Filho; Diana Gabriela Soares dos Passos

• Orientador: Ana Flávia Sanches Borges

Resumo

O objetivo deste estudo foi investigar o papel das nanoestruturas nas propriedades mecânicas de materiais dentários cerâmicos e sintetizar metodologias de processamento de novas cerâmicas na Odontologia (artigo 1), e ainda, produzir e caracterizar compósito cerâmico de hidroxiapatita bovina (HA) com adição de 3Y-TZP sinterizado por diferentes curvas de queima (artigo 2). No artigo 1, foi realizada revisão sistemática da literatura orientada pelo PRISMA 2020 e registrada no PROSPERO (CRD42020201110). Os critérios de seleção incluíram estudos in vitro publicados em periódicos revisados por pares, que abordassem resultados de cerâmicas experimentais modificadas por nanomateriais para aplicação odontológica. O critério de seleção dos artigos incluiu estudos in vitro que avaliassem a performance mecânica de cerâmicas experimentais modificadas por nanoestruturas para uso na odontologia. Vinte e dois artigos foram selecionados para análise da revisão sistemática. A maioria dos artigos estudou matrizes de zircônia, vitrocerâmica e hidroxiapatita reforçadas principalmente com óxidos metálicos com vários formatos de partículas. As nanoestruturas mais utilizadas e que foram associadas às melhores propriedades mecânicas para os materiais estudados foram ZrO2 e Al2O3. No artigo 2, foi realizada a produção experimental de cerâmica, sendo a HA extraída de ossos bovinos por processo termoquímico, seguida de nanoparticulação por moinhos. Discos de HA pura e com adição de 1, 5 e 10wt% de 3Y-TZP, foram submetidos à prensagem uniaxial e isostática. Análise dilatométrica preliminar foi realizada à temperatura máxima de 1300ºC. Três curvas de sinterização foram idealizadas para a sinterização dos grupos: convencional a 1300ºC; 2 etapas a 1292ºC; 2 etapas a 1420ºC. As amostras foram analisadas por difração de raios-X (DRX), resistência à flexão biaxial (RFB), microdureza Vickers (MV) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A dilatometria sinalizou que a curva convencional de sinterização não seria suficiente para sinterizar os grupos adicionados de 3Y-TZP. O DRX demonstrou os picos cristalográficos característicos da HA nos grupos puros e com 3Y-TZP a 1%, e decomposição da HA em -TCP e formação de zirconato de cálcio nos grupos com 5 e 10% de 3Y-TZP. As curvas de sinterização que otimizaram os valores de RFB e MV, respectivamente, de cada grupo foram: curva convencional para o grupo de HA pura (131,3 ± 13,5 MPa; 401 ± 12,7 GPa) e para o grupo HA+1%3Y-TZP (145 ± 8,6 MPa; 507 ± 47,9 GPa); curva de 2 passos a 1420ºC para HA+5%3Y-TZP (68,1 ± 14,2 MPa; 183 ± 9,8 GPa) e para HA+10%3Y-TZP (55,6 ± 5,1 MPa; 96,1 ± 7,64 GPa). O equilíbrio entre a metodologia de processamento, processo de sinterização e adição de nanoestruturas resulta em características microestruturais que potencializam as propriedades mecânicas aos materiais. A adição de 1% em peso de 3Y-TZP na curva de sinterização 2 passos a 1420ºC melhoraram as propriedades mecânicas e microestruturais da biocerâmica de HA, com a manutenção de suas características cristalinas. (AU)

• Processo FAPESP: 20/01715-7 - Síntese e caracterizações estruturais e mecânicas de biocerâmica densa de hidroxiapatita bovina com adição de nanopartículas e whiskers de Y-TZP
• Beneficiário: Lucas José de Azevedo Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado