Processamento da liga biodegradável Fe-35Mn empregando ECAP (Equal Channel Angular Pressing) - Aplicações biomédicas

Abstract

Nos últimos anos, o desenvolvimento de implantes metálicos temporários a partir de biomateriais biodegradáveis como o ferro e suas ligas têm sido alvo de várias pesquisas. Esses biomateriais 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 que promovem o refinamento dos grãos, como o ECAP (Equal Channel Angular Pressing), podem ser incorporadas à liga a fim de melhorar suas propriedades. A proposta desta pesquisa foi avaliar a influência do processamento por ECAP nas propriedades da liga Fe-35Mn. A liga experimental foi produzida em forno a arco voltaico, forjada, tratada termicamente e então submetida ao processo de deformação por ECAP. Microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios X, medidas de microdureza, ensaio de excitação por impulso foram empregados para caracterizar a liga. Estudos in vitro, para avaliar a taxa e os mecanismos de degradação, foram realizados por meio do ensaio de resistência à corrosão, imersão estática e análise de adesão celular.

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. Those 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 that promoting the refinement of grains, as ECAP (Equal Channel Angular Pressing) can be incorporated into the alloy in order to improve its properties. The purpose of this research is evaluate the influence of the ECAP processing in the properties of the Fe-35Mn alloy. The experimental alloy was obtained by arc melting furnace, homogenized, worked by swaging, quenched and then submitted to process of deformation by ECAP. Optical microscopy, X-ray diffractometry, microhardness measurements, impulse excitation test were used to characterize the alloy. In vitro studies to evaluate the rate and mechanisms of degradation were carried out using corrosion resistance tests, static immersion and cell adhesion analysis.