CAIO ALMEIDA JUSTINO DA SILVA
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Dissertação IPEN-doc 28490 Estudo da composição elementar, corrosão e citotoxicidade da liga de magnésio AZ31 para uso como biomaterial2021 - SILVA, CAIO A.J. daO interesse na utilização de ligas de magnésio em aplicações médicas se deve a sua biocompatibilidade com o corpo humano combinada com sua biodegradabilidade, fornecendo um suporte mecânico temporário e corroendo totalmente após a cura celular. A principal limitação da aplicação destas ligas como biomateriais é a ocorrência da corrosão antes da cura celular, desfavorecendo sua funcionalidade durante o tratamento. Dessa forma, nesta pesquisa foi realizada uma avaliação química, ensaios de corrosão utilizando soluções corpóreas simuladas e caracterização dos produtos de corrosão nos materiais: magnésio comercialmente puro (Mg-CP) e a liga de Mg AZ31. A análise por ativação com nêutrons (NAA) e a espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão em comprimento de onda (WD XRFS) foram utilizadas para determinar a composição química e o teste de citotoxicidade in vitro para avaliação da biocompatibilidade dos materiais estudados. Para avaliar a corrosão foram realizados testes de monitoramento de pH pela visualização da corrosão em ágar-ágar, monitoração de pH global, técnicas de varredura de eletrodo vibratório (SVET) e de eletrodo de íon seletivo (SIET) e determinação de perda de massa das amostras na corrosão. A caracterização da superfície após os ensaios de corrosão foi realizada por meio de imagens (macrografias e micrografias) e análises de composição química por espectrômetro de raios X por dispersão de energia (EDS). Os resultados da NAA de materiais de referência certificados de ligas metálicas apresentaram uma boa precisão e exatidão, indicando viabilidade de aplicação desta técnica na análise de materiais a base de magnésio. A análise da amostra de Mg-CP por NAA indicou a presença de impurezas de diversos elementos, cujos teores foram inferiores a 0,5 %. Já na amostra de liga AZ31, os elementos de liga Al, Mn e Zn quantificados estão dentro das faixas especificadas pelo fabricante e, adicionalmente, foi detectada a presença de As, La, Na e Sb os quais não são citados no documento da especificação. Nos ensaios de corrosão do Mg-CP e da liga AZ31, pela visualização de pH local e medidas de pH global, foi verificado em que ambos os materiais a solução de NaCl apresentou maior agressividade seguida da solução de tampão fosfato salino (PBS) e fluido corpóreo simulado (SBF). Nas análises de corrosão da liga AZ31 foi verificada a presença de microfilamentos e formação de gás hidrogênio (H2) na superfície das amostras. Durante o ensaio no SVET, foi observado que as bolhas de H2 ocorrem próximas às regiões anódicas. Nos ensaios de corrosão por imersão em SBF, foi verificada maior perda de massa e taxa de corrosão mais elevada no Mg-CP, comparado com a liga AZ31. Em relação ao ataque localizado, embora os elementos de liga estabilizem o filme de Mg(OH)2, a liga AZ31 apresentou maior susceptibilidade a este tipo de ataque devido à presença de precipitados de Al-Mn. As perdas de massa dos materiais a base de magnésio e as concentrações do elemento Mg dos produtos de corrosão indicaram aumento com o tempo de imersão. Com relação ao ensaio de citotoxicidade, a liga AZ31 não apresentou toxicidade, apesar de elementos como Al, Mn e Zn, estarem presentes nesta liga.Artigo IPEN-doc 28360 Study of ph effect on AZ31 magnesium alloy corrosion for using in temporary implants2020 - 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.Artigo IPEN-doc 28250 Nuclear techniques in the analyses of magnesium-based alloys2021 - SILVA, C.A.J.; BRAGUIN, L.N.M.; ROSSI, J.L.; SCAPIN, M.A.; COSTA, I.; SAIKI, M.Artigo IPEN-doc 27919 Determination of chemical elements in magnesium-based materials by neutron activation analysis2021 - SILVA, C.A.J.; BRAGUIN, L.N.M.; ROSSI, J.L.; COSTA, I.; SAIKI, M.Over the last decades there was an increasing interest in using magnesium alloys for medical applications due to their biodegradability in the human body, providing a temporary mechanical support and corroding completely after the tissue healing. Although magnesium is a non-toxic element, it is of great importance to evaluate the element concentration, as well as the impurities present in both, pure magnesium and magnesium alloys, as the AZ31. The purpose of this study was to analyze the element composition of these materials using the method of neutron activation analysis (NAA). Standard Reference Materials (SRMs) acquired from National Institute of Standards and Technology (NIST) were analyzed for analytical quality control. Short and long term irradiations were carried out at the IEA-R1 nuclear research reactor and gamma-ray activities induced to the samples and element standard were measured using HPGe detector coupled to a Digital Spectrum Analyzer. The radioisotopes were identified by gamma ray energies and half-life. Concentrations of the elements As, Cr, Cd, Co, Fe, In, La, Mg, Mn, Mo, Na, Sb, V, W and Zn were determined in pure magnesium sample and the Al, As, La, Mg, Mn, Na, Sb and Zn in the AZ31 alloy, calculated by comparative method. The SRMs were analyzed by applying the same experimental conditions used for magnesium-based materials and their results presented good accuracy and precision. Thus, from the measurements obtained in this study it can be concluded that NAA is a suitable method for element determinations in magnesium-based materials providing reliable results.Artigo IPEN-doc 26148 Determination of chemical elements in magnesium- based materials by neutron activation analysis2019 - SILVA, CAIO A.J. da; COSTA, ISOLDA; ROSSI, JESUALDO L.; SAIKI, MITIKOOver the last decades there was an increasing interest in using magnesium alloys for medical applications due to their biodegradability in the human body, providing a temporary mechanical support and corroding completely after the tissue healing. Although magnesium is a non-toxic element, it is of great importance to evaluate the element concentration, as well as the impurities present in both, pure magnesium and magnesium alloys, as the AZ31. The purpose of this study was to analyze the element composition of these materials using the method of neutron activation analysis (NAA). Standard Reference Materials (SRMs) acquired from National Institute of Standards and Technology (NIST) were analyzed for analytical quality control. Short and long term irradiations were carried out at the IEA-R1 nuclear research reactor and gamma-ray activities induced to the samples and element standard were measured using HPGe detector coupled to a Digital Spectrum Analyzer. The radioisotopes were identified by gamma ray energies and half-life. Concentrations of the elements As, Cr, Cd, Co, Fe, In, La, Mg, Mn, Mo, Na, Sb, V, W and Zn were determined in pure magnesium sample and the Al, As, La, Mg, Mn, Na, Sb and Zn in the AZ31 alloy, calculated by comparative method. The SRMs were analyzed by applying the same experimental conditions used for magnesium-based materials and their results presented good accuracy and precision. Thus, from the measurements obtained in this study it can be concluded that NAA is a suitable method for element determinations in magnesium-based materials providing reliable results.