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Title: Superfícies de titânio modificadas por oxidação a plasma em cátodo oco
Other Titles: Titanium surfaces modified by plasma oxidation in hollow cathode
Authors: Silva, Marco Aurélio Medeiros da
Guerra, Paulo Victor de Azevedo
Valentim, Ricardo Alexsandro de Medeiros
Hékis, Hélio Roberto
Coutinho, Karilany Dantas
Alves Júnior, Clodomiro
Guerra Neto, Custódio Leopoldino de Brito
Keywords: Oxidação a plasma;Tratamento de superfície de titânio;Osteoblastos;Implantes dentais;Biomateriais
Issue Date: 2015
Publisher: Revista Brasileira de Inovação Tecnologica em Saúde
Citation: PRADO, M. A. S.; GUERRA, P. V. A.; VALENTIM, R. A. M.; HÉKIS, H. R.; COUTINHO, K. D.; ALVES JUNIOR, C.; GUERRA NETO, C. L. B.. Superfícies de titânio modificadas por oxidação a plasma em cátodo oco. Revista Brasileira de Inovação Tecnologica em Saúde, v. 5, p. 59-73, 2015. Disponível em: https://periodicos.ufrn.br/reb/article/view/7249. Acesso em: 22 Jun. 2020. https://doi.org/10.18816/r-bits.v5i2.7249.
Portuguese Abstract: Uma nova metodologia de oxidação de superfícies de implantes de titânio foi desenvolvida com o intuito de remover previamente os óxidos primários formados espontaneamente durante a usinagem de peças de titânio. Com o objetivo de solucionar esse problema, utilizou-se neste trabalho o plasma como fonte energética tanto na remoção desses óxidos, como na oxidação de superfície de titânio. Nesse sentido, discos de Titânio tiveram seus óxidos previamente removidos por plasma com atmosfera de 50% Ar + 50% H2 seguidos da oxidação pela técnica de descarga por cátodo oco. A oxidação foi realizada numa mistura de argônio (60%) e oxigênio (40%) até atingir a pressão de 220 Pa durante 60 min a 500°C. Em seguida caracterizou-se as superfícies oxidadas e controle por difração de Rx (X-Ray diffraction), microscopia de força atômica AFM (Atômic Force Microscopy) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) (Scanning Electron Microscopy). Resultados obtidos por X-Ray rasante indicou que o processo de remoção dos óxidos foi eficaz, reduzindo TiO2 para Tia. Com relação ao processo de oxidação, verificou-se que houve um aumento de 61% para 76% na concentração de O2 e a amostra oxidada apresentou-se rica em óxidos como TiO2. Na caracterização por AFM as amostras oxidadas apresentaram defeitos nas superfícies com geometria variada para picos e vales. As diferenças topográficas entre a superfície oxidada e controle são discutidas em termos das dimensões médias dos poros e dos parâmetros de rugosidade Ra, Rp e Rz. Ensaios biológicos foram também realizados com o intuito de observar a adesão e proliferação celular. No SEM observou-se espraiamento celular, uma maior quantidade de projeções de filopódios e diferenças morfológicas nas células das amostras oxidadas em comparação com a amostra controle. Na proliferação celular as células mostraram uma preferência por superfícies oxidadas onde o número de células aderidas foi comparativamente superior, em relação à amostra controle. Concluímos que o processo foi eficiente na remoção dos óxidos primários bem como na oxidação da superfície do titânio
Abstract: A new methodology for oxidation of titanium implant surfaces was developed to remove primary oxides formed spontaneously during titanium parts machining. With the aim of resolving the problem, this study used plasma as an energy source both in removing these oxides and oxidizing the titanium surface. In this respect, Ti disks had their oxides removed by plasma in an atmosphere of 50% Air + 50% H2, followed by oxidation using the hollow cathode discharge technique. Oxidation was performed for 60 min at 500°C, in a mixture of argon (60%) and oxygen (40%) until reaching a pressure of 220 Pa. Next, the oxidized surfaces were characterized by XRD (X-Ray diffraction), AFM (Atomic Force Microscopy) and SEM (Scanning Electron Microscopy). Results obtained by grazing incidence X-Ray indicated that the oxide removal process was effective, reducing TiO2 to Ti. With respect to the oxidation process, there was an increase from 61% to 76% in O2 concentration and the oxidized sample was rich in oxides such as TiO2. Characterization of AFM revealed that the oxidized samples exhibited surface defects with varied geometry for peaks and valleys. The topographic differences between the oxidized surface and the control are discussed in terms of mean pore dimensions and roughness parameters (Ra, Rp and Rz). Biological assays were also conducted to observe adhesion and cell proliferation. SEM showed cell spreading, a larger number of filopodial projections and morphological differences in the cells of oxidized samples when compared to the control sample. In cell proliferation, cells showed a preference for oxidized surfaces where the number of adherent cells was comparatively higher than in the control sample. We concluded that the process was efficient in removing primary oxides as well as in oxidizing titanium surfaces
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29352
ISSN: 2236-1103
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