LARISSA OLIVEIRA BERBEL

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Corrosion mechanism of Ti-6Al-4V morse taper dental implants connected to 316 L stainless steel prosthetic abutment
2022 - BERBEL, LARISSA O.; VIVEIROS, BARBARA V.G. de; MICELLI, ANA L.P.; NIGRO, FREDERICO; ROSSI, JESUALDO L.; COSTA, ISOLDA
The aim of this work was to investigate the effect of galvanic coupling between stainless steel AISI 316 L abutment type Morse taper and implant made of ASTM F1108–14 Ti-6Al-4V alloy. The assembly of the two alloys was carried out using mechanical imbrication by means of successive strikes at 0.05 J force onto the abutment inserted in the implant along the centerline. Corrosion attack at the interface of the alloys was evaluated according to the number of strikes used for joining the parts. Corrosion resistance was evaluated for the samples by open circuit potential measurements as function of time and scanning vibrating electrode technique (SVET) and scanning ion selective electrode technique (SIET) in phosphate buffer solution with pH adjusted to 3.0, and into which hydrogen peroxide was added to simulate tissue inflammatory conditions. Samples were evaluated at the cross and longitudinal sections. Results indicated that the number of strikes used in assembling affected corrosion susceptibility. The lowest amount of corrosion products was associated to the highest number of strikes used. The corrosion resistance was related to the characteristics of the crevice between the implant and the abutment.
Study of ph effect on AZ31 magnesium alloy corrosion for using in temporary implants
2020 - SILVA, CAIO A.J. da; BRAGUIN, LILIAN N.M.; BERBEL, LARISSA O.; VIVEIROS, BARBARA V.G.; ROSSI, J.L.; SAIKI, M.; COSTA, I.
Currently, magnesium alloys are gaining great interest for medical applications due to their degrading properties in the human body ensuring a great biocompatibility. These alloys also provide profitable mechanical properties due similarities with human bone. However, a difficulty in applying these materials in the biomaterials industries is the corrosion prior to cell healing. The effect of the chemical composition of Mg alloys on their corrosion behavior is well known. In this study, samples of AZ31 magnesium alloy were cut into chips for elemental chemical analysis by neutron activation analysis (NAA). Concentrations of the elements As, La, Mg, Mn, Na, Sb and Zn were determined in the AZ31 alloy. Visualization tests of agar corrosion development in various media, of 0.90% sodium chloride solution (mass), phosphate buffer saline (PBS) and simulated body fluid (SBF) were performed. Visualizations of the effect of agar gel corrosion revealed pH variation during the corrosion process due to the released into the cathode. The highest released of hydroxyl ions occurred in NaCl solution compared to PBS and SBF solutions indicating that NaCl solution was much more aggressive to the alloy compared to the others.
Effect of implant cleaning on titanium particle dissolution and cytocompatibility
2021 - KOTSAKIS, GEORGIOS A.; BLACK, RACHEL; KUM, JASON; BERBEL, LARISSA; SADR, ALI; KAROUSSIS, IOANNIS; SIMOPOULOU, MARA; DAUBERT, DIANE
Background Peri-implantitis treatments are mainly based on protocols for teeth but have not shown favorable outcomes for implants. The potential role of titanium dissolution products in peri-implantitis necessitate the consideration of material properties in devising treatment protocols. We assessed implant cleaning interventions on (1) bacterial removal from Ti-bound biofilms, (2) Ti surface alterations and related Ti particle dissolution, and (3) cytocompatibility. Methods Acid-etched Ti discs were inoculated with human peri-implant plaque biofilms and mechanical antimicrobial interventions were applied on the Ti-bound biofilms for 30 seconds each: (1) rotary nylon brush; (2) Ti brush; (3) water-jet on high and (4) low, and compared to sterile, untreated and Chlorhexidine-treated controls. We assessed colony forming units (CFU) counts, biofilm removal, surface changes via scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM), and Ti dissolution via light microscopy and Inductively-coupled Mass Spectrometry (ICP-MS). Biological effects of Ti particles and surfaces changes were assessed using NIH/3T3 fibroblasts and MG-63 osteoblastic cell lines, respectively. Results Sequencing revealed that the human biofilm model supported a diverse biofilm including known peri-implant pathogens. WJ and Nylon brush were most effective in reducing CFU counts (P < 0.01 versus control), whereas Chlorhexidine was least effective; biofilm imaging results were confirmatory. Ti brushes led to visible streaks on the treated surfaces, reduced corrosion resistance and increased Ti dissolution over 30 days of material aging as compared to controls, which increase was amplified in the presence of bacteria (all P-val < 0.05). Ti particles exerted cytotoxic effects against fibroblasts, whereas surfaces altered by Ti brushes exhibited reduced osteoconductivity versus controls (P < 0.05). Conclusions Present findings support that mechanical treatment strategies selected for implant biofilm removal may lead to Ti dissolution. Ti dissolution should become an important consideration in the clinical selection of peri-implantitis treatments and a necessary criterion for the regulatory approval of instruments for implant hygiene.
Effect of galvanic coupling between titanium alloy and stainless steel on behavior of corrosion of dental implants
2020 - BERBEL, LARISSA O.; VIVEIROS, BARBARA V.G. de; MICELLI, ANA L.; ROSSI, JESUALDO; NIGRO, FREDERICO; ARANHA, LUIS C.; COSTA, ISOLDA
Titanium and its alloys are widely used in dental implant manufacturing due its favorable properties, such as, biocompatibility, high mechanical strength and high corrosion resistance. This last one, is a result of the ability of titanium to form an oxide film (TiO2) in contact with oxygen. However, a several factors can accelerate the corrosion process of implants in contact with the oral environment, such as, acidification of the medium, differential aeration, inflammatory conditions, presence of protein and the junction of diferent metals. The goals of this research is to investigate the corrosion effect of galvanic coupling between titanium alloy (grade V) and stainless steel 316L. The investigative technique adopted was the scanning vibrating electrode technique (SVET) in phosphate buffer solution simulating inflammatory conditions. The results showed detrimental effects of acidity of the environment, induced by inflammatory conditions, accelerate the oxidation of Ti-6Al-4V. SVET maps and SEM images for the junction of the different metals showed that the region with the highest electrochemical activity it is at the interface between the metals, mostly concentrated on the Ti-6Al-4V alloy, depending on the conditions of the medium.
Simulação “in vitro” de condições típicas de peri-implantite no processo de corrosão de implantes dentários da liga de titânio (grau V)
2018 - BERBEL, LARISSA O.; BANCZEK, EVERSON do P.; SAIKI, MITIKO; BLACK, RACHEL; KOTSAKIS, GEORGIOS A.; COSTA, ISOLDA
A liga de Ti grau V (Ti-6Al-4V) é amplamente utilizada em implantes dentários devido sua biocompatibilidade, resistência mecânica e resistência à corrosão. Porém, observa-se que produtos de corrosão são formados em sua superfície, particularmente em casos peri-implante. A relação entre os tratamentos de limpeza para remoção de biofilmes da superfície de implantes e o comportamento frente à corrosão ainda não é conhecida. Neste estudo, amostras da liga Ti-6Al-4V foram contaminadas com microorganismos e, em seguida, foram submetidas a tratamentos de limpeza para remoção do biofilme. Alguns tipos de tratamentos de limpeza foram avaliados, a saber: (1) superfície contaminada, e superfícies com tratamentos para remoção de biofilme por escovamento com escova de (2) Nylon (3) Ti e (4) tratadas com clorexidina (CHX). As superfícies foram em seguida expostas a solução de MEM por 4 semanas sendo então removidas desta solução para análise da superfície (MEV) e ensaios eletroquímicos (OCP, EIS e curvas de polarização) em solução de PBS deaerada, com adição de H2O2 e BSA e com pH ajustado a 3, para simular condições peri-implantite. A solução de MEM foi investigada por análise por ativação com nêutrons e os resultados mostraram dissolução de Al e Ti das superfícies. Os resultados mostraram que o biofilme na superfície da liga (amostra contaminada) atua como barreira entre o meio e a liga, resultando em mais altos potenciais e maiores impedâncias entre as superfícies ensaiadas. Todavia, os tratamentos que resultaram na remoção parcial do biofilme causaram diminuição da impedância da superfície da liga, aumento das correntes anódicas e diminuição do potencial de circuito aberto por exporem a superfície metálica diretamente ao meio corrosivo.
Estudo da corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 444 para aplicação como implantes temporários
2018 - SILVA, C.A.J.; BERBEL, L.O.; COSTA, I.; SAIKI, M.
A indústria de biomateriais cresce muito devido principalmente ao envelhecimento da população pelo aumento da expectativa de vida. As aplicações de biomateriais como implantes dentários e ortopédicos portanto precisam ser caracterizadas quanto às suas propriedades físico-químicas em condições que simulem o contato com fluidos do corpo humano. Este contato pode resultar em corrosão dos implantes com a liberação de íons no organismo os quais podem ser prejudiciais à saúde humana. Em biomateriais metálicos, a resistência à corrosão se deve ao filme de óxido formado em contato com oxigênio do ar que protege o substrato metálico. Todavia, esses filmes podem ser atacados em meios agressivos, principalmente em presença de íons cloreto. Um dos aços que tem sido considerada para uso como parte de implante dentário, no caso removível, é o aço inoxidável ferrítico. Estes, apesar de serem ferromagnéticos, podem ser usados para maior fixação do implante utilizando conectores magnéticos. Neste trabalho, a resistência à corrosão por pites e em frestas do aço inoxidável ferrítico AISI 444 foi estudada em meios contendo cloreto, sob condição de aeração natural ou desaeração com nitrogênio, esta última para simular a condição de regiões oclusas ou de difícil acesso de oxigênio. Nestas condições, dois mecanismos de corrosão podem ocorrer; o de corrosão por pites, que é iniciado pela presença de micropilhas galvânicas entre os precipitados e a matriz da liga, e o de corrosão em frestas, cujo mecanismo de propagação é o de pilhas de aeração diferencial. Foi constatado que tanto em meios com concentrações variadas de cloreto menores potenciais de quebra do filme passivo foram observadas em condições de desaeração, ou típicas de frestas.
Qualitative use of potentiodynamic polarization and anodic hydrogen evolution in the assessment of corrosion susceptibility in AA2198-T851 Al–Cu–Li alloy
2018 - DONATUS, UYIME; BERBEL, LARISSA O.; COSTA, ISOLDA
In this study, the corrosion behavior of the AA2198-T851 and its friction stir weldment was used to show the qualitative use of potentiodynamic polarization and the effect of anodic hydrogen evolution (AHE). The results showed that some details can be revealed in the anodic arm of the polarization curves of an Al alloy above the breakdown potential with changes in cell configuration and electrolytes. In addition, AHEinterferes with the measured current density in the anodic arm, which in turn can be used to assess the extent of corrosion susceptibility and changes in anodic dissolution behavior of the alloy.