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Tese de Doutorado
Revestimentos nanométricos e cristalinos de hidroxiapatita em substratos metálicos e poliméricos a temperatura ambiente: Produção e Espectroscopia óptica de plasmas por Laser pulsado de Nd:YAG

Data do cadastro: 04/06/2019

Publicação/Divulgação: 18/12/2017

Resp. pelo cadastro:

Orientador: A. Mello

Coorientador: -

Segundo Coorientador: Fábio de Oliveira Borges

Aluno: Gabriela Cerqueira Gomes

Status atual: Defendida

Instituição de defesa: CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

Resumo: Os fosfatos de cálcio (CaP) formam uma classe de materiais biocompatíveis frequentemente usados como recobrimentos de implantes ósseos. Dentre as fases de CaP, a hidroxiapatita (HAP) se destaca devido a sua estrutura cristalina similar ao tecido ósseo, baixa solubilidade e osteocondutividade. A técnica de deposição a laser pulsado (PLD – Pulsed Laser Deposition) permite produzir recobrimentos de HAP com boa adesão ao substrato e cristalinidade controlada, dependendo dos parâmetros escolhidos para a ablação. Entretanto, a cristalinidade é frequentemente obtida com tratamento térmico durante e/ou após a deposição por PLD, e isso pode provocar a formação de outras fases indesejadas de CaP e óxido de cálcio nos recobrimentos. Além disso, os tratamentos térmicos afetam a adesão e provocam rachaduras e descolamento devido às tensões térmicas na interface entre o implante e o recobrimento. Neste trabalho, recobrimentos cristalinos de HAP foram produzidos por PLD com alta fluência (30 J/cm2) do laser Nd:YAG no comprimento de onda de 532 nm. A cristalinidade foi alcançada em apenas 5 minutos de deposição. A morfologia dos recobrimentos consistiu de partículas micrométricas (com até 10 μm de largura e 4 μm de altura) depositadas sobre uma camada densa de 150 nm de espessura. Os filmes finos cristalinos de HAP foram depositados sobre superfícies de Ti e de ácido polilático (PLA - polylactic acid), um polímero bioabsorvível sensível à temperatura. Após a deposição à temperatura ambiente, as superfícies de PLA/HAP se tornaram hidrofílicas e mais apropriadas para aplicações biomédicas. Além disso, os testes de adesão com fita (tape test) apresentaram máxima aderência dos filmes sobre os substratos de Si e PLA, seguindo os critérios da norma ASTM D3359. A estrutura cristalina dos recobrimentos foi investigada por Difração de raios X com Incidência Rasante (GIXRD – Grazing Incidence X-ray Diffraction), apresentando uma fase única de HAP. Os difratogramas das amostras com tratamento térmico in situ de 200 °C e 800 °C confirmaram a ausência de outras fases ocultas sob a componente nanocristalina presente nos recobrimentos não tratados. Outras caracterizações foram realizadas por Espectroscopia de Fotoelétrons de raios X (XPS – X-ray Photoelectron Spectroscopy), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR – Fourier Transform Infrared Spectroscopy), Microscopia Atômica (AFM – Atomic Force Microscopy) e Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM – Scanning Electron Microscopy). Testes biológicos preliminares foram realizados para futuras aplicações biomédicas desses recobrimentos. A transferência da estequiometria do alvo ao recobrimento é apontada como uma das maiores vantagens do PLD. Nesse trabalho, a técnica de Espectroscopia de Plasma Induzido por Laser com Calibração por um Ponto (OPC-LIBS – One-Point Calibration Laser Induced Breakdown Spectroscopy) foi usada para analisar a estequiometria e Ca/P dos alvos de HAP. Essa técnica não necessita de preparação da amostra, de forma que o alvo pode ser usado para PLD imediatamente depois da análise por OPC-LIBS. Os alvos de HAP também foram analisados por Espectroscopia de Absorção Atômica (AAS - Atomic Absorption Spectroscopy), Espectroscopia UV-visível (UV-Vis – Ultraviolet Visible Spectroscopy) e Fluorescência de raios X (XRF – X-ray Fluorescence), que são técnicas de análises químicas que necessitam de digestão parcial das amostras. Os resultados obtidos por OPC-LIBS foram comparados às técnicas analíticas, e apresentaram bom ajuste dos dados.

Área:

Data da defesa: 18/12/2017

Banca:


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