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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Revestimento de TiO2 cristalino na superfície do titânio : estabilidade eletroquímica e propriedades biológicas = Crystalline TiO2 coating on titanium surface: eletrochemical stability and biological properties
Title Alternative: Crystalline TiO2 coating on titanium surface : eletrochemical stability and biological properties
Author: Pantaroto, Heloisa Navarro, 1991-
Advisor: Barão, Valentim Adelino Ricardo, 1983-
Abstract: Resumo: Os implantes dentários são comumente usados na reabilitação protética e o processo de osseointegração é mandatório para o sucesso e longevidade do tratamento. A osseointegracão envolve processos organizados, dos quais fazem parte proteínas, citocinas inflamatórias, células e a precipitação de hidroxiapatita. Todos esses processos podem ser influenciados pelas propriedades da superfície do implante. O titânio (Ti) e suas ligas são os materiais mais utilizados devido às suas adequadas propriedades mecânicas e biocompatibilidade. Tais propriedades são devidas à formação natural de uma camada instável de dióxido de titânio (TiO2) na superfície, protetora ao processo de corrosão. Além disso, a bioatividade do Ti pode ser reduzida de acordo com o envelhecimento natural da superfície. Assim, foram propostos dois estudos in vitro: a incorporação de um filme de TiO2 estável e cristalino, a fim de melhorar as propriedades físico-químicas do Ti (1), seguido da fotofuncionalização por luz ultravioleta (UV), capaz de renovar a superfície (2). No primeiro estudo, filmes de TiO2 pulverizados foram formados na superfície de Ti, com diferentes fases cristalinas (anatase, rutilo e fase mista). Os filmes foram avaliados quanto ao comportamento eletroquímico, propriedades de superfície, adsorção de proteína e precipitação da hidroxiapatita. Para isso, as superfícies foram caracterizadas quanto a composição química, topografia, fase cristalina e energia livre de superfície. Testes eletroquímicos foram conduzidos usando solução de fluido corpóreo (SFC). A adsorção de albumina foi medida pelo método do ácido bicinconínico. A precipitação da hidroxiapatita foi avaliada após 28 dias de imersão em SBF. Em geral, as fases cristalinas de TiO2 apresentaram melhor comportamento eletroquímico, especialmente a mista, que apresentou a maior resistência à polarização (p<0,05). O rutilo apresentou maior diminuição da densidade de corrente e taxa de corrosão, enquanto a fase mista apresentou comportamento passivo mais estável (p<0,05). A fase mista aumentou a adsorção de albumina (p<0,05). A morfologia da hidroxiapatita foi dependente da fase cristalina, sendo mais evidente no grupo misto. A combinação das fases anatase e rutilo nos filmes de TiO2 parece ser mais adequada para a aplicação em implantes, devido à maior proteção contra corrosão, maior adsorção de proteína e bioatividade. Assim, no segundo estudo, apenas a fase mista do TiO2 foi usada para testar sua influência e da fotofuncionalização (meio de ativação da superfície) nas alterações físico-químicas de superfície e comportamento celular. As superfícies foram analisadas quanto à morfologia, topografia, composição química, fase cristalina e molhabilidade. Células pré-osteoblásticas (MC3T3E1) foram utilizadas para avaliar a morfologia, adesão, viabilidade, mineralização e expressão de citocinas (IFN-?, TNF-?, IL-4, IL-6 e IL-17). A fotofuncionalização aumentou a molhabilidade das superfícies tratadas com TiO2 e não tratadas (p<0,05). O TiO2 fotofuncionalizado apresentou maior adesão e viabilidade celular nos dias 2 e 4 (p<0,05). A fotofuncionalização potencializou essa viabilidade e induziu maior mineralização (dia 14) para ambas as superfícies (p<0,05). Em geral, as proteínas avaliadas foram levemente afetadas pelos tratamentos UV ou TiO2. Assim, a incorporação de TiO2 misto na superfície do Ti, seguida da fotofuncionalização por UV é promissora para aplicação em implantes dentários

Abstract: Dental implants are commonly used in prosthetic rehabilitation, and the osseointegration is mandatory for the success and longevity of the treatment. The osseointegration process involves organized mechanisms, in which proteins, inflammatory cytokines, cells and hydroxyapatite orchestrate such process. These mechanisms can be governed by the surface properties of an implant material. Titanium (Ti) and its alloys are the most used material due to their adequate mechanical properties and bioactivity. Such properties are due to the unstable titanium dioxide oxide (TiO2) naturally formed on its surface, which is protective to the corrosion process. Furthermore, the bioactivity of Ti can be reduced according to the natural aging of the surface. Thus, two in vitro studies were proposed: an incorporation of a stable and crystalline TiO2 film to improve the physical-chemical properties of Ti (1), followed by an ultraviolet light (UV) photofunctionalization, which is able to renew the surface (2). In the first study, sputtered TiO2 films were grown on titanium (Ti) surface, with different crystalline phases (anatase, rutile and mixed phase). Films were evaluated regarding their electrochemical behavior, surface properties, protein adsorption and hydroxyapatite precipitation. The surfaces were characterized as chemical composition, topography, crystalline phase and surface free energy (SFE). Electrochemical tests were conducted using simulated body fluid (SBF). Albumin adsorption was measured by bicinchoninic acid method. Hydroxyapatite (HA) precipitation was evaluated after 28 days of immersion in SBF. In general, TiO2 crystalline phases showed improved electrochemical behavior, specially mixed TiO2 that showed the highest polarization resistance (p<0.05). Rutile phase exhibited a greater influence on decreasing the current density and corrosion rate, while the mixed phase displayed a more stable passive behavior (p<0.05). Regarding protein interaction, mixed phase increased the albumin adsorption (p<0.05). The morphology of HA was dependent to the crystalline phase, being more evident in the mixed group. The combination of anatase and rutile structures to generate TiO2 films seems to be more suitable for biomedical implants application as greater corrosion protection, higher protein adsorption and bioactivity were accounted. Therefore, in the second study, we only used mixed TiO2 phase to verify its influence and the photofunctionalization on the physical-chemical surface alterations and cell behavior. Surfaces were analyzed in terms of morphology, topography, chemical composition, crystalline phase and wettability. Pre-osteoblastic cells (MC3T3E1) were used to assess cell morphology and adhesion, viability, mineralization and cytokine expression (IFN-?, TNF-?, IL-4, IL-6 and IL-17). Photofunctionalization increased the wettability of both surface conditions (p<0.05). TiO2-treated samples featured normal cell morphology and spreading, and greater cell viability at 2 and 4 days (p<0.05). UV potentiated such viability and induced higher mineralization (day 14) for both surfaces (p<0.05). In general, assessed proteins were found slightly affected by either UV or TiO2 treatments. Thus, mixed TiO2 incorporation on Ti surface followed by a UV photofunctionalization seems to be promising to be applied on dental implants
Subject: Titânio
Implantes dentários
Corrosão
Terapia ultravioleta
Osteoblastos
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: PANTAROTO, Heloisa Navarro. Revestimento de TiO2 cristalino na superfície do titânio: estabilidade eletroquímica e propriedades biológicas = Crystalline TiO2 coating on titanium surface: eletrochemical stability and biological properties. 2020. 1 recurso online (82 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Piracicaba, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FOP - Tese e Dissertação

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