Desenvolvimento de novas técnicas de processamento da liga biodegradável Fe-35Mn para aplicações biomédicas: estudos in vitro
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Date
Authors
Advisor
Claro, Ana Paula Rosifini Alves
Coadvisor
Graduate program
Engenharia Mecânica - FEG
Undergraduate course
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Type
Doctoral dissertation
Access right
Acesso aberto
Abstract
Abstract (portuguese)
Nos últimos anos, o desenvolvimento de implantes metálicos temporários a partir de biomateriais biodegradáveis como o ferro e suas ligas tem sido alvo de várias pesquisas. Estes permitem que o implante degrade progressivamente após servir ao seu objetivo, eliminando os riscos de complicações associadas a um implante permanente. O ferro é particularmente atraente do ponto de vista estrutural e com a adição de manganês tem manifestado grande potencial para aplicações em implantes biodegradáveis, principalmente em stents cardiovasculares. A liga Fe-35Mn exibe um conjunto de propriedades mecânicas, magnéticas e de degradação que a tornam a melhor opção dentro do sistema Fe-Mn, entretanto, sua taxa de degradação ainda é considerada muito baixa. Assim sendo, novas técnicas de processamento podem ser incorporadas à liga a fim de melhorar suas propriedades. A objetivo desta pesquisa é avaliar a influência das condições de processamento propostas nas propriedades da liga Fe-35Mn. A liga experimental foi produzida em forno de fusão a arco voltaico, homogeneizada, forjada à quente e então solubilizada. Para a caracterização, empregou-se as técnicas de FRX, microscopia óptica, DRX, DSC, microdureza, ensaio de resistência à tração e à corrosão. A taxa de degradação foi determinada por meio do ensaio de imersão estática e espectroscopia de absorção atômica. Estudos in vitro com células de osteossarcoma humano foram realizados para avaliar a citotoxicidade. Os resultados indicaram que processamento estabelecido levou ao aumento das propriedades mecânicas, a uma taxa de degradação intermediária e viabilidade do crescimento celular.
Abstract (english)
In the recent years, the development of temporary metallic implants from biodegradable biomaterials as iron and its alloys has been the subject of several studies. These biomaterials allow that the implant degrade gradually after serving its purpose, eliminating the risks of complications associated to a permanent implant. Iron is particularly attractive on the structural side and with the addition of manganese has shown a big potential for applications in biodegradable implants, especially in cardiovascular stents. The Fe-35Mn alloy exhibits a set of mechanical, magnetic and of degradation properties that become it the best choice in the Fe-Mn system, however, it degradation rate still is considered very slow. Therefore, new processing techniques can be incorporated into the alloy in order to improve its properties. The objective of this research is to evaluate the influence of the proposed processing conditions on the properties of the Fe-35Mn alloy. The experimental alloy was obtained by arc melting furnace, homogenized, worked by hot swaging and then quenched. For characterization, it was employed the FRX, optical microscopy, DRX, DSC, microhardness, tensile and corrosion test techniques. Degradation rate was evaluated by static immersion test and AAS. In vitro studies with human osteosarcoma cells were performed to assess cytotoxicity. The results indicated that established processing led to increased mechanical properties, an intermediate degradation rate and cell growth viability.
Description
Keywords
Biomateriais, Metais biodegradáveis, Ligas de ferro-manganês, Processamento, Biomaterials, Biodegradable metals, Iron-manganese alloys, Processing, Materiais biomédicos, Ligas de ferro, Metais - Análise
Language
Portuguese
