CAIO ALMEIDA JUSTINO DA SILVA

CAIO ALMEIDA JUSTINO DA SILVA

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Estudo do comportamento frente à corrosão da liga de magnésio AZ31 de uso em implantes temporários utilizando soluções simuladoras de fluidos corpóreos
2019 - SILVA, C.A.J.; BRAGUIN, L.N.M.; VIVEIROS, B.G.; BERBEL, L.O.; ROSSI, J.L.; COSTA, I.; SAIKI, M.
Atualmente, ligas de magnésio estão ganhando grande interesse para aplicações médicas devido a sua propriedade de degradação no corpo humano, principalmente para aplicações de interesse como stents cardiovasculares e próteses ortopédicas. Estes implantes temporários fornecem uma estabilidade mecânica necessária para o reparo e corroem completamente após o tempo de vida útil e fim do tratamento. Contudo, uma dificuldade na aplicação destes materiais na indústria de biomateriais é a corrosão antecipada e precoce à cura celular. Amostras da liga de magnésio AZ31 foram cortadas em lascas e a técnica escolhida para análise química elementar foi a Análise por Ativação com Nêutrons (NAA). Irradiações de curta e longa duração foram realizadas nas amostras juntamente com padrões sintéticos no reator IEA-R1 em um fluxo de nêutrons térmicos abaixo de 4,0x1012 n cm-2s-1. Concentrações dos elementos As, La, Mg, Mn, Na, Sb e Zn foram determinadas na liga AZ31, calculadas pelo método comparativo. Para os ensaios de corrosão, as amostras foram limpas com álcool etílico, acetona e água purificada MilliQ por agitação ultrassônica, e, em seguida foram lixadas com lixas de SiC com granulometria de #500, #800, #1200, #2000 e #4000. Testes de visualização em ágar-ágar e imersão foram realizados em solução de cloreto de sódio 0,90 % (massa), solução tampão de fosfato (PBS) e solução simuladora de fluidos corpóreos (SBF) utilizando fenolftaleína como indicador ácido-base. A observação das superfícies das amostras, antes e após exposição às soluções, foi realizada por microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A superfície também foi observada após remoção dos produtos de corrosão por desmutting e irradiação para análise quantitativa pela técnica NAA. Visualizações em gel ágarágar revelaram aumento do pH local proveniente da liberação de íons hidroxila da reação catódica e menor liberação de íons ocorreu em SBF em comparação às soluções de NaCl e PBS. As micrografias da superfície evidenciaram a formação instantânea de uma camada de produtos de corrosão após uma hora de ensaio e o desmutting revelou microcavidades caracterizadas por pites.
Estudo da resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico ISO 5832-1 utilizado como implante ortopédico
2019 - BRAGUIN, L.N.M.; SILVA, C.A.J.; BERBEL, L.O.; COSTA, I.; SAIKI, M.
O aço inoxidável austenítico ISO 5832-1 utilizado como biomaterial é muito aplicado na área de ortopedia, especialmente na fabricação de implantes, como substituição temporária ou permanente de estruturas ósseas. Este aço apresenta biocompatibilidade, alta resistência mecânica, resistência à corrosão e baixo custo quando comparado a outros biomateriais, como ligas de titânio e de Cr-Co. O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência à corrosão localizada do aço inoxidável ISO 5832-1 utilizado em implantes ortopédicos por ensaios eletroquímicos em duas soluções diferentes. Este estudo é de grande interesse para avaliar a corrosão dos implantes metálicos que podem prejudicar a estrutura do biomaterial e liberar produtos de corrosão nos fluidos corpóreos causando possíveis reações biológicas adversas. A determinação dos elementos químicos da composição do aço inoxidável austenítico ISO 5832- 1 foi realizada por análise por ativação com nêutrons (NAA). Para estas análises foram obtidas lascas deste material. Cerca de 50 mg de amostra foram pesadas em envelopes de polietileno e irradiados junto com padrões sintéticos de elementos. Irradiações de curta e longa duração foram realizadas no reator nuclear de pesquisa, IEA-R1, utilizando um fluxo de neutrons térmicos de cerca de 4,5 x 10^12 n cm^-2 s^-1. Para os ensaios eletroquímicos, as amostras de liga foram lixadas com lixas de SiC de granulometria #320, #500, #1200, #2000 e #4000 e polidas com pasta de diamante de 1μm. As medidas de potencial de circuito aberto e polarização potenciodinâmica catódica e anódica foram realizadas em solução de 0,90 % (massa) de NaCl e de solução simuladora de fluido corpóreo (SBF). A alta resistência à corrosão deste aço foi atribuída à formação de filme de óxido passivo que reduz a taxa de corrosão, dificultando o transporte de íons metálicos e de elétrons, que provocam a possível liberação de íons tóxicos para o corpo humano.
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.
Efeito do pH do meio na resistência a corrosão de implantes fabricados com liga Ti-6Al-4V (grau V)
2018 - BERBEL, L.O.; SILVA, C.A.J. da; BANCZEK, E.P.; KOTSAKIS, G.; COSTA, I.
O titânio e suas ligas são amplamente utilizadas na odontologia, principalmente na manufatura de implantes dentários, devido sua biocompatibilidade e resistência à corrosão. A resistência a corrosão ocorre por meio da formação do filme de TiO2 em contato com oxigênio, esta camada é aderente e estável na superfície e atua como barreira protetora entre o substrato e o meio corrosivo. Todavia, em casos onde percebe-se inflamação na região do implante sendo necessário sua exposição para limpeza da superfície do implante, é possível observar produtos de corrosão ao redor da região afetada. Desta maneira, é necessário que se realizem estudos que simulem a região na qual o implante está inserido para melhor compreensão dos processos de corrosão de implantes dentários. Um dos fatores que devem ser levados em consideração é a alteração do pH na região bucal em consequência de processos inflamatórios ao redor dos implantes em pacientes com peri-implantite. A presença de bactérias em regiões infeccionadas resultam na fermentação de carboidratos os quais produzem ácido lático diminuindo o pH do meio para valores abaixo de 4,5. O objetivo deste estudo é simular o pH típico de condições inflamatórias in vitro para avaliação da influência deste fator no aumento da susceptibilidade à corrosão da liga Ti-6Al-4V (grau V) em solução tampão de fosfato (PBS). Foram adotadas soluções PBS com pHs ajustados para 3, 4,5 ou 7, com adição de albumina (para simular proteínas típicas da solução fisiológica) e peróxido de hidrogênio (para simular condições inflamatórias), os ensaios foram realizados em meios aerados e deaerados, para simular o difícil acesso ao oxigênio a áreas oclusas da liga exposta ao meio. As superfícies ensaiadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). A influência do pH na resistência à corrosão dos implantes foi investigada por medidas de potencial de circuito aberto (OCP), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e polarização potenciodinâmica anódica. Os ensaios eletroquímicos mostraram que em meio ácido a liga é susceptível ao ataque de corrosão, sendo que, esta suscetibilidade aumenta em presença de albumina, principalmente em condição desaeradas.