Avaliação da resistência à corrosão de filmes híbridos orgânico-inorgânico com potencial aplicação em biomateriais

Abstract

Titânio e suas ligas destacam-se entre os materiais metálicos por possuírem excelente biocompatibilidade e propriedades mecânicas específicas elevadas, o que os tornam perfeitos candidatos para aplicações biomédicas. No entanto, após implantados, os biomaterias permacecem em contato com o fluido corpóreo, que pode contribuir com o desgaste e a corrosão dos materiais, comprometendo a integridade mecânica e estrutural do implante levando à sua falha prematura. No sentido de melhorar o índice do sucesso clínico de implantes metálicos, determinados estudos na área de biomateriais sugerem o uso de revestimentos protetivos. Revestimentos híbridos orgânicos-inorgânicos têm sido utilizados nessa área com intuito de solucionar os problemas de corrosão ocorridos em materiais metálicos. Neste contexto, o híbrido a base do precursor alcóxido TEOS (ortossilicato de tetraetila) foi utilizado para a realização do processo de hidrólise/condensação ácida, adicionou-se as nanopartículas de prata e realizou-se a mistura com a incorporação da policaprolactona diol, seguido da adição do hexademetileno diisocianato, para formação do poliuretano. Os revestimentos híbridos foram aplicados sobre placas de titânio e realizou-se caracterizações morfológicaspor MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura),eletroquímicasatravés do potencial de circuito aberto e espectroscopia de impedância eletroquímica, a fim de avaliar o desempenho dos revestimentos e a influência de diferentes concentrações de nanopartículas de pratapor termogravimetria, ângulo de contato, aderência, UV-visível e distribuição das nanopartículas. Como resultados foi identificado que a inserção de nanopartículas de prata, em baixa concentração, em um revestimento híbrido orgânico-inorgânico possibilitou a obtenção de um revestimento com resistência à corrosão satisfatória para uso como biomaterial.

Titanium and its alloys stand out among metallic materials due to their excellent biocompatibility and high specific mechanical properties, which make them perfect candidates for biomedical applications. However, after implanted, the biomaterials remain in contact with the corporeal fluid, which can contribute to wear and corrosion of the two materials, compromising the mechanical and structural integrity of the implant leading to its premature failure. Nosense of improvement in the clinical success rate of metallic implants, certain studies in the area of biomaterials suggest the use of protective coatings. Organic-inorganic hybrid coatings have been used in this area with the aim of solving corrosion problems that occur in metallic materials. In this context, the hybrid based on the alkoxide precursor TEOS (tetraethyl orthosilicate) was used to carry out the hydrolysis/acid condensation process, adding the silver nanoparticles and making a mixture with theincorporation of polycaprolactone diol, followed of the addition of hexademethylene diisocyanate, for the formation of polyurethane. The hybrid coatings were applied on titanium plates and morphological characterizations were carried out by MEV (VarreduraElectron Microscopy), electrochemical through open circuit potential and electrochemical impedance spectroscopy, in order to evaluate the performance of two coatings and the influence of different concentrations of silver nanoparticles by thermogravimetry,contact angle, adhesion, UV-visibility and distribution of nanoparticles. As results, it was identified that the insertion of silver nanoparticles, in low concentration, in an organic-inorganic hybrid coating made it possible to obtain a coating with satisfactory corrosion resistance for use as biomaterial.

Titânio e sus ligas destacam-se entre os materiales metálicos por possuírem excelente biocompatibilidade e propriedades mecânicas elevadas específicas, o que os tornam perfeitos candidatos para aplicaciones biomédicas. No entanto, después de implantados, os biomaterias permacecem em contato com o fluido corpóreo, que pueden contribuir com o desgaste e a corrosão dos materialis, comprometendo a integridade mecânica e estrutural do implant levando à sua falha prematura. No sentido de melhorar o índice do sucesso clínico de implantes metálicos, determinados estudios na área de biomateriais sugerem o uso de revestimentos protectores. Revestimentos híbridos orgánicos-inorgánicos têm sido utilizados nessa área com intuito de solucionar os problemas de corrosão ocorridos em materiales metálicos. Neste contexto, o híbrido a base do precursor alcóxido TEOS (ortossilicato de tetraetila)foi utilizado para a realização do processo de hidrólise/condensação ácida, adicionou-se as nanopartículas de prata e realizou-se a mistura com a incorporação da policaprolactona diol, seguido da adição do hexademetileno diisocianato, para formação do poliuretano. Os revestimentos híbridos foram aplicados sobre placas de titânio y realizou-se caracterizações morfológicas por MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), eletroquímicas através do potencial de circuito aberto e espectroscopia de impedância eletroquímica, a fim de avaliar o desempenho dos revestimentos e a influência de diferentes concentrações de nanopartículas de prata por termogravimetria, ángulo de contacto, aderência, UV-visível y distribuição das nanopartículas. Como resultados se identificóque una inserción de nanopartículas de prata, en baja concentración, en un revestimento híbrido orgánico-inorgánico possibilitou a obtener un revestimento con resistencia a la corrosión satisfatória para uso como biomaterial.