Texturização de ligas metálicas para implantes.ppt

Texturização de ligas metálicas para implantes.ppt

1. Texturização de ligas
metálicas para implantes
O caso das ligas de titânio

2. Importância dos implantes
•Mais de 200.000 próteses de quadril/ano
nos EEUU
•Cerca de 35.000 revisões ou operações
para troca ou correção de implantes/ano
•Grande parte dos problemas é devido à
falta de ligação entre implante e osso.
•A ligação adequada depende das
propriedades do implante.

3. Propriedades de Implantes de ligas
de titânio
•Propriedades mecânicas
•Resistência à corrosão
•Biocompatibilidade
•Bioatividade e Integração ao osso

4. Propriedades mecânicas
•Resistência mecânica e módulo de
elasticidade (depende da liga e do
tratamento térmico)
•Resistência à fadiga – depende do
material, do formato do implante (design),
dos esforços a suportar e do acabamento
superficial.

5. Propriedades superficiais
Superfície – entra em contato direto com o
organismo vivo.
•Propriedades físicas – rugosidade,
textura, dureza (tensões residuais)
•Propriedades fisico-químicas: natureza
(composição, contaminação),
molhabilidade (energia de superfície).
•Propriedades eletroquímicas – corrosão,
passivação.

6. Propriedades superficiais
•As propriedades superficiais influem na
interação com o organismo vivo
•A resposta do organismo modifica as
propriedades superficiais

7. Interrelações entre topografia e molhabilidade e as respostas
biológicas numa
interface biomaterial-biossistema
RUGOSIDADE/
TOPOGRAFIA
MOLHABILIDADE
ADSORÇÃO DE
PROTEINAS
FORMAÇÃO DE FILME
CONDICIONANTE
ADESÃO
CELULAR

8. Métodos de acabamento superficial
de implantes
•Usinagem, Sinterização, Fundição
•Macrotexturização
•Microtexturização
•Nanotexturização
•Biomiméticas

9. Usinagem
Acabamento depende da ferramenta e do
método utilizados (torneamento, furação).
Propriedades específicas:
•Rugosidade (0,5 -1 m)
•Tensões residuais de compressão
•Dureza (maior do que o interior da peça)

10. Fundição - Sinterização
•Superfície depende da precisão do
acabamento do molde
•Poderá ainda ser modificada por
usinagem se for adequado.

11. Superfície de parafusos de Ti
obtidos por sinterização de pó
(a,b,c) comparado com usinado (d)

12. Macrotexturização
Por adição
•Revestimentos por plasma spray ou electron-
beam (espessuras ~ 200 m)
–Ex: partículas de Ti - diâmetro de 10 a 100 m
–Ex: hidroxiapatita 50-70 m
•Nitretação a plasma (formação de camada de TiN)
•Revestimento por eletroforese
–Ex hidroxiapatita
•Revestimento por eletrodeposição
–Ex.: carbono tipo diamante (DLC)

13. Revestimento de Ti por plasma-
spray

14. Macrotexturização
•Nitretação a plasma
(formação de camada de TiN)
•Os nitretos diminuem o
coeficiente de atrito, o
que é importante para
implantes móveis.

15. Camada de nitreto obtida por
plasma sobre liga Ti6Al4V

16. Macrotexturização por subtração
•Jateamento abrasivo com partículas de
óxidos duros:
TiO
2, Al
2O
3, SiO
2, , vidro.
•Ataque por ácidos (puros ou misturas :
HF, HNO
3 , H
2SO
4 ,H
3PO
4ácido
polifosfônico, ácido oxálico)
– ataque direto ou após jateamento
•Tratamento a laser

17. Superfície porosa de óxido de titânio contendo
fósforo (poros 1 – 10 m) TiUnite®

18. Microtexturização e
nanotexturização
•Por ataque ácido
•Por anodização

19. Deposição de 500 nm deTi por electron-beam sobre
diversos tipos de superfícies pré-texturizadas.

20. Superfície porosa de TiO
2
obtida
sobre Ti por ataque ácido

21. Superfície de Ti revestido por DLC
obtido por eletrodeposição

22. Nanotexturização

23. Ti: a) lixado, b) tratado por álcali (apatita ~instável) c) tratado por álcali
mais tratamento térmico a 600
o
C (apatita estável = ) - Nishtgucht1999

24. Crescimento de células osteoblásticas sobre
diversas superfícies de Ti
*
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
A TA D N E P Control
A- DLC de acetonitrila TA –
D – DLC de dimetilformamida N – Nitretado
P – DLC fase vapor PVD Controle – placa plástico

25. Tapete celular de osteoblastos sobre Ti
nanoestruturado por eletropolimento

26. Células osteoblásticas aderidas sobre
Ti nanoestruturado revestido por DLC