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Title: Eletrodeposição de hidroxiapatita com incorporação de nanocamadas de talco pedra-sabão obtidas por esfoliação em fase líquida.
Authors: Batista, Ana Bárbara
metadata.dc.contributor.advisor: Manhabosco, Taíse Matte
Barboza, Ana Paula Moreira
Keywords: Titânio
Hidroxiapatita
Talco
Issue Date: 2019
metadata.dc.contributor.referee: Soares, Jaqueline dos Santos
Ladeira, Luiz Orlando
Manhabosco, Taíse Matte
Citation: BATISTA, Ana Bárbara. Eletrodeposição de hidroxiapatita com incorporação de nanocamadas de talco pedra-sabão obtidas por esfoliação em fase líquida. 2019. 103 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.
Abstract: O ramo de biomateriais, ou seja, o ramo de materiais designados a interagir com sistemas biológicos é de suma importância no desenvolvimento de próteses ortopédicas e/ou dentárias. Nesse contexto, o titânio (Ti) é um dos metais mais utilizados para tal fim devido à sua alta resistência à corrosão, o que faz com que o Ti possua baixa toxicidade se comparado a outros biometais. Além disso, seu módulo de elasticidade é próximo ao do osso. Entretanto, o Ti apresenta desvantagens com relação à sua aplicação no ramo ortopédico e dentário, destacando-se a ligação química fraca formada entre ele e os ossos do corpo humano. Revestir o Ti com um filme de hidroxiapatita (HA) é uma opção vantajosa, uma vez que a HA é o componente mineral de maior abundância nos ossos e dentes sendo, portanto, um material de alta biocompatibilidade. Porém, por ser uma cerâmica, a hidroxiapatita apresenta algumas características que restringem seu uso como biomaterial, sendo elas a baixa tenacidade, a fragilidade e a baixa resistência mecânica. Com a finalidade de aprimorar tais propriedades e tornar a HA uma boa opção para reparo ósseo e dentário, pesquisadores vêm adicionando materiais de reforço tais como nanotubos de carbono, óxido de grafeno, entre outros. Pesquisas recentes demonstraram que o talco é um material bidimensional passível de esfoliação com propriedades similares às do grafeno, tais como baixa energia de ligação entre camadas e alta resistência à ruptura. Para obtenção de nanocamadas de talco, empregou-se a esfoliação em fase líquida, uma vez que é um dos métodos de esfoliação que apresenta maior rendimento no que se refere à quantidade de material esfoliado. Desse modo, vários solventes foram testados em diferentes parâmetros de esfoliação para obtenção do talco esfoliado. Para deposição tanto da HA pura, quanto da HA com incorporação de talco, utilizou-se a eletrodeposição pulsada, onde pulsos de tensão foram aplicados à célula eletroquímica, promovendo a formação de HA mais aderente ao substrato. As técnicas utilizadas para avaliação dos filmes depositados foram a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), ensaios de desgaste, polarização potenciodinâmica, difração de raios X (DRX), ensaios de biocompatibilidade e técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda. Com este trabalho, pretende-se obter uma melhoria nas propriedades mecânicas dos revestimentos de HA pela incorporação das nanocamadas de talco sem afetar a biocompatibilidade da HA. Como resultado, obteve-se que HA com incorporação de nanocamadas de talco na concentração de 0,90 g/L apresentou resultados superiores às demais condições analisadas (HA pura, HA + talco na concentração de 0,07 g/L e HA + nanocamadas de talco na concentração de 1,80 g/L) de acordo com as técnicas de avaliação dos depósitos utilizadas.
metadata.dc.description.abstracten: Biomaterials, that is, materials designed to interact with biological systems, are very important for the development of orthopedic and/or dental prostheses. Among known biomaterials, titanium (Ti) is one of the most used for this purpose because of its high corrosion resistance, which makes Ti low toxicity when compared to other biometals. Besides, its elasticity modulus is close to that of bone. However, Ti has also disadvantages when applied in orthopedic and dental prosthesis, in especial the weak chemical bond between it and the bones of the human body. An advantageous option is to coat the Ti with hydroxyapatite (HA) film because HA is the mineral bones and teeth being, therefore, a high biocompatible material. However, HA is a ceramic and possess some characteristics that restrict its use as biomaterial, i.e., low tenacity, fragility and low mechanical resistance. In order to improve such properties and make HA a good option for bone and dental repair, researchers have been adding reinforcement materials such as carbon nanotubes, graphene oxide, among others. Recent research on talc indicates that it is a two-dimensional exfoliative material with properties similar to graphene, such as low bond strength between layers and high breaking strength. To obtain talc nano-layers, liquid phase exfoliation was used, as it is one of the exfoliation methods that presents greater yield with regard to the amount of exfoliated material. Thus, several solvents were tested in different exfoliation parameters to obtain the exfoliated talc. For deposition of both pure HA and HA with talc incorporation, pulsed electrodeposition was used. In this technique, tension pulses were applied to the electrochemical cell, promoting the formation of more adherent HA films to the substrate. To evaluate the HA films it was used Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), wear tests, potentiodynamic polarization, X-ray diffraction (XRD), biocompatibility tests and Scanning Probe Microscopy techniques. This work aim is to obtain an improvement in the mechanical properties of the HA coatings by the incorporation of the talc nano-layers without affecting HA biocompatibility. As result, it was obtain that HA with talc nano-layers incorporation at a 0.90 g/L concentration presented better results than the other conditions analyzed (pure HA, HA + talc at 0.07 g/L and HA + talc nano-layers at 1,80 g/L) according to the deposit evaluation techniques.
Description: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11713
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 27/08/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais.
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