Órtese grampo tipo Judet em NiTi para tórax instável : influência do tratamento superficial

Abstract

O emprego de ligas de NiTi, às quais possuem memória de forma e superelasticidade apresentam-se como uma possível alternativa aos grampos de Judet em aço inoxidável 316L utilizados em implantes. Assim, foi redesenhado o grampo tipo Judet com as garras espaçadas para atender à memória de forma. Contudo, na superfície de NiTi , o níquel pode dissolver-se mais facilmente que o titânio, pois seu óxido Ni2O3 não é estável. Sabe-se que o níquel é con- siderado tóxico quando em excesso por isso a sua liberação dentro do corpo humano deve ser evitada. Dessa forma, foram desenvolvidos processos de tratamentos superficiais visando di- minuírem a possibilidade de degradação e liberação de íons níquel para o organismo humano, rugosidades para melhor adesão e viabilidade de crescimento celular, e ainda que es-sa super- fície não trincasse ou descamasse no dobramento. Para a caracterização das ligas de NiTi em- pregou-se análise por calorimetria diferencial de varredura para, assim, determinar as tempe- raturas de transformação de fases da liga. As superfícies tratadas termicamente e anodi-zadas foram avaliadas por espectroscopia de retro espalhamento de Rutherford, Difração de Raios- X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por dis-persão de energia, microscopia de força atômica, perfilometria de contato e monitoramento do ângu- lo de contato para a caracterização morfológica e química das mesmas. A adesão celular na superfície das amostras foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Após essas ca- racterizações foram selecionados sistemas que apresentaram morfologia e composição quí- mica adequada para a realização da cultura de células, avaliando, desse modo, a adesão celu- lar, citotoxicidade e dobramento. Dessa forma, foram comparadas cinco superfícies: como- recebida, anodizadas AN10 e AN30, e com tratamento térmico (oxidação dourada e oxidação azul). Os resultados obtidos mostraram que as superfícies com oxidação dourada e azul apre- sentaram 80% e 75% de viabilidade de crescimento celular, entretanto a amostra com oxida- ção azul apresentou trincas na superfície após ensaio de dobramento. As superfícies anodiza- das AN10 apresentaram 60% de viabilidade de crescimento celular, além disso, comparativa- mente aos demais sistemas estudados, essas amostras apresentaram-se mais hidrofílicas com maior rugosidade nanométrica menor rugosidade micrométrica e menor espessura de camada de óxido empobrecido em níquel, sendo essa a superfície com características mais promisso- ras para aplicação biomédica.

XIX ABSTRACT The use of NiTi alloys which have shape memory and superelasticity present as a pos- sible alternative to staples Judet stainless steel 316 L used for implants. Once the clip has been redesigned Judet type with claws spaced to suit the shape memory. However, the surface of untreated NiTi, nickel may dissolve more readily than titanium as its Ni2O3 oxide is not stable. It is known that nickel is considered to be toxic when present in excess and its release in the human body should be avoided. Therefore processes have been developed for surface treatments in order to decrease the possibility of degradation and release of nickel ions by the human body, wrinkles improved adhesion to cell growth and viability and that this surface not craks, flaking or folding. For the characterization of NiTi alloy was employed by Differential Scanning Calorimetry (DSC) analysis in order to determine the phase transformation tempera- tures of the alloy. The heat treated and anodized surfaces were examined by spectroscopy backscattering Rutherford (RBS), X-Ray Diffraction, Raman Spectroscopy) scanning elec- tron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS), atomic force microscopy (AFM), contact perfilometry and monitoring of the contact angle for the morphological and chemical characterization of the same. Cell adhesion on the surface of the samples was ana- lyzed by scanning electron microscopy (SEM). After these characterizations were selected systems which showed morphology and chemical composition suitable for realization of cell cultures, and thus evaluate cell adhesion, folding and citotoxicity. Thus five surfaces were compared: as-received, anodized AN10, AN30, golden and blue oxidation, where oxidation golden showed 80% and 75% viability of cellular growth, however the sample oxidation blue showed surface cracks after testing folding. The anodized surfaces AN10 revealed 60% vi- ability cell growth, in addition, compared to other systems studied, the samples were more hydrophilic surface roughness with greater roughness smaller micrometer and nanometer thick layer of low-depleted nickel oxide, which is the surface features more promising for biomedical application.