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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Revestimento de TiO2 dopado com nitrogênio e bismuto para implantes dentários : desempenho fotocatalítico sob luz visível e efeito antimicrobiano = Nitrogen and bismuth-doped TiO2 coating for dental implants : photocatalytic performance under visible light and antimicrobial effect
Title Alternative: Nitrogen and bismuth-doped TiO2 coating for dental implants : photocatalytic performance under visible light and antimicrobial effect
Author: Nagay, Bruna Egumi, 1994-
Advisor: Barão, Valentim Adelino Ricardo, 1983-
Abstract: Resumo: O aperfeiçoamento de biomateriais para implantes dentários que possibilite menor adesão bacteriana é necessário para a prevenção de infecções peri-implantares. O revestimento com dióxido de titânio (TiO2), conhecido por sua excelente propriedade fotocatalítica antibacteriana, seria uma ótima alternativa de tratamento da peri-implantite se seu efeito não fosse limitado ao espectro de luz ultravioleta (UV). Uma vez que a UV tem potencial efeito carcinogênico, a dopagem do TiO2 com nitrogênio (N) e bismuto (Bi) pode ser uma opção para obter efeito fotocatalítico sob luz visível. O objetivo deste estudo foi desenvolver um revestimento de TiO2 dopado com N e Bi na superfície de discos de titânio comercialmente puro (Ticp) via plasma eletrolítico de oxidação (PEO) para investigar o potencial efeito fotocatalítico e antibacteriano do revestimento na presença e ausência de luz visível. Foram utilizados acetato de amônio para formação de TiO2 cristalino e incorporação de N, ureia como fonte adicional de N e nitrato de Bi como precursor de Bi. Os grupos estudados foram: (1) Ticp polido (grupo controle); (2) TiO2 (PEO com TiO2); (3) U-TiO2 (PEO com TiO2 e ureia); (4) Bi-TiO2 (PEO com TiO2 e Bi); (5) U,Bi-TiO2 (PEO com TiO2, ureia e Bi). As superfícies foram caracterizadas quanto à morfologia (microscopia eletrônica de varredura - MEV e microscopia confocal de varredura a laser), composição química (espectroscopia de energia dispersiva e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X), estrutura cristalina (difração de raios X), rugosidade (perfilometria), molhabilidade (ângulo de contato da água) e band gap (espectroscopia de refletância difusa no UV-visível). A atividade fotocatalítica e a reusabilidade (após 24 h e 72 h) foram avaliadas pela degradação do corante alaranjado de metila (AM). A adesão bacteriana (2 h) e o biofilme (24 h) composto por Streptococcus sanguinis e Actinomyces naeslundii sobre os discos foram avaliados após irradiação ou não (escuro) do biofilme com luz visível (30min; LED 105W, ? = 420 nm - 690 nm, 45 mW/cm²) quanto às unidades formadoras de colônia e estrutura (MEV). A adsorção de albumina nas superfícies foi avaliada pelo método do ácido bicinconínico. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e ao teste de Tukey HSD (?=0,05). O PEO formou TiO2 cristalino dopado com os elementos propostos. As superfícies experimentais apresentaram maior rugosidade, hidrofilicidade e adsorção de albumina comparado ao Ticp (p<0,05). Bi-TiO2 e U,Bi-TiO2 apresentaram os menores valores de band gap e maior degradação de AM sob irradiação e no escuro quando comparado aos demais grupos (p<0,05), com efeito fotocatalítico mesmo após 72 h da primeira análise. Os grupos com Bi, especialmente o Bi-TiO2, apresentaram atividade antibacteriana no biofilme formado por 24 h após 30 min no escuro comparado ao Ticp (p<0,05), e esse efeito foi potencializado (?1 log) na presença de luz. Estes resultados suportam o uso do Bi-TiO2 sintetizado por PEO como alternativa para tratamento de superfície de implantes dentários e controle de infecções peri-implantares, apresentando maior adsorção de albumina e atividade antibacteriana (24 h de biofilme) no escuro com efeito potencializado após a aplicação de luz visível

Abstract: The improvement of biomaterials for dental implants that reduces bacterial adhesion is necessary for the prevention of peri-implant infections. The coating with titanium dioxide (TiO2), known for its excellent antibacterial photocatalytic properties, would be a great alternative for the treatment of peri-implantitis if its effect was not limited to ultraviolet (UV) light spectrum. Since UV has potential carcinogenic effect, doping TiO2 with nitrogen (N) and bismuth (Bi) could be an option to achieve photocatalytic effect under visible light. The purpose of this study was to develop a N,Bi-codoped TiO2 coating on the surface of commercially pure titanium (cpTi) discs via plasma electrolytic oxidation (PEO) to investigate the photocatalytic and antibacterial activities of the coating under the presence and absence of visible light. Ammonium acetate was used to form crystalline TiO2 and to incorporate N, urea was used as an additional source of N and bismuth nitrate was used as Bi precursor. The studied groups were: (1) polished cpTi (control group); (2) TiO2 (PEO with TiO2); (3) U-TiO2 (PEO with TiO2 and urea); (4) Bi-TiO2 (PEO with TiO2 and Bi); (5) U, Bi-TiO2 (PEO with TiO2, urea and Bi). Discs¿ surfaces were characterized in terms of morphology (scanning electron microscopy - SEM and confocal laser scanning microscopy), chemical composition (energy dispersive spectrometry and X-ray excited photoelectron spectroscopy), crystal structure (X-ray diffraction), roughness (profilometry), wettability (water contact angle) and band gap (UV-visible diffuse reflectance spectroscopy). The photocatalytic activity and the reusability (after 24 h and 72 h) were evaluated using the methyl orange (MO) degradation assay. The bacterial adhesion (2 h) and biofilm (24 h) composed of Streptococcus sanguinis and Actinomyces naeslundii on discs were evaluated after irradiation or not (dark) of the biofilm with visible light (30 min; LED 105W, ? = 420 nm - 690 nm, 45 mW/cm²) by colony forming units and structure (SEM). Albumin adsorption on the surfaces was evaluated using the bicinchoninic acid method. Data were subjected to analysis of variance (ANOVA) and Tukey HSD test (?=0.05). PEO formed crystalline TiO2 doped with the proposed elements. The experimental surfaces showed greater roughness, hydrophilicity and albumin adsorption compared to cpTi (p<0.05). Bi-TiO2 and U,Bi-TiO2 presented the lowest band gap values and greater degradation of MO in both light and dark conditions when compared to the other groups (p<0.05), with photocatalytic effect even after 72 h from the first analysis. The groups with Bi, especially Bi-TiO2 group, presented antibacterial activity against 24-h biofilm formation after 30 min in the dark compared to cpTi (p <0.05), and this effect was potentiated in the presence of light (?1 log). These results support the use of Bi-TiO2 coating synthesized via PEO as an alternative for the surface treatment of dental implants and for the control of peri-implant infections, presenting ability to increase the adsorption of albumin and antibacterial activity (24 h biofilm) in the dark with greater effect after the application of visible light
Subject: Implantes dentários
Fototerapia
Biofilmes
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: NAGAY, Bruna Egumi. Revestimento de TiO2 dopado com nitrogênio e bismuto para implantes dentários: desempenho fotocatalítico sob luz visível e efeito antimicrobiano = Nitrogen and bismuth-doped TiO2 coating for dental implants : photocatalytic performance under visible light and antimicrobial effect . 2019. 1 recurso online (105 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Piracicaba, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FOP - Tese e Dissertação

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