Obtenção da fase tetragonal na cerâmica do sistema SiO2-ZrO2 para aplicação biomédica

Abstract

O vasto campo de aplicação das cerâmicas à base de zircônia se deve à estabilização em temperatura ambiente, da estrutura tetragonal e cúbica, por adição controlada de óxidos dopantes como ítria, magnésia, cálcia, céria e algumas terras raras. Dentre os biomateriais cerâmicos, a zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria (Y-TZP) se destaca por suas propriedades químicas e mecânicas. Importantes aplicações da Y-TZP estão em materiais ortopédicos, tais como, em cabeças femorais, em próteses de quadril, de joelho e de ombro. Na odontologia, a Y-TZP é também largamente empregada como material de infra-estrutura de coroas e próteses parciais fixas. Os biomateriais cerâmicos podem ser classificados de acordo com a sua interação com o tecido hospedeiro como bioinertes, bioativas e bioreabsorvíveis. A Y-TZP, amplamente aplicada como biomaterial, é inerte. Isto significa que quando implantada, além de manter suas propriedades químicas e mecânicas, é bem tolerada pelo organismo e não provoca resposta dos tecidos. As cerâmicas bioativas interagem com o tecido circundante estimulando o sistema tissular a reconhecer o material implantado como se este fosse natural e assim auxilia a cura. Como exemplos de cerâmicas bioativas, destacam-se a hidroxiapatita, os biovidros e as vitrocerâmicas. Recentemente, estuda-se a estabilização da fase tetragonal da zircônia por adição de sílica. Isto porque a presença de sílica na zircônia poderia auxiliar na osteointegração quando implantada, conferindo ao material a propriedade bioativa. Neste trabalho, sintetizou-se a zircônia estabilizada com adição de sílica, com a composição molar SiO2: ZrO2 de 60: 40. Utilizou-se soluções de Na2SiO3 e ZrOCl2, como matérias primas de Si e Zr, respectivamente. Estas soluções são provenientes da fusão alcalina da zirconita, processo já estudado e padronizado no IPEN. Inicialmente, gel de sílica foi obtido por catálise ácida por adição de HCl na solução de Na2SiO3. Suspensão homogênea deste gel juntamente com solução de ZrOCl2 foi alcançada por agitação mecânica e ultrassom. Solução de NH4OH foi acrescida à suspensão, sob agitação mecânica, para precipitar os óxidos distribuídos no gel. O produto resultante foi filtrado, lavado com água, seco a 80 °C e calcinado a 900ºC por 3h, obtendo-se o pó cerâmico que, por compactação e sinterização a 1500ºC por 2h, resultou no corpo cerâmico. Os produtos obtidos foram caracterizados por técnicas de análise térmica diferencial (ATD), FTIR, MEV e DRX. Resultados de DRX confirmaram a presença da fase tetragonal da zircônia na cerâmica e teste in vitro com células de ovário de hamster chinês (CHO) mostrou que o material não é citotóxico.