Tratamento químico e térmico em Ti-cp visando a formação de uma superfície bioativa para otimização da osseointegração - Oliveira, Marcelo Gabriel de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
Embora o titânio e suas ligas sejam amplamente utilizados como materiais de implante, estudos para acelerar a osseointegração têm sido realizados. Uma das técnicas em estudo é o tratamento alcalino e térmico. Este trabalho tem como objetivo avaliar a formação de uma superfície bioativa em titânio comercialmente puro grau 4 após tratamento alcalino e térmico a 600 °C e 900 °C. Técnicas de caracterização via MEV, AFM, Raman, DRX, molhabilidade, nanoindentação e aderência à indentação foram realizadas para avaliar modificações superficiais e na seção transversal além disso, teste in vitro via imersão em SBF (fluido corporal simulado) para avaliar o crescimento de apatita. O tratamento alcalino formou hidrogenotitanato de sódio (1 µm de espessura) e o tratamento alcalino e térmico formou titanato de sódio (1 µm de espessura), enquanto o rutilo (TiO2) aumentou com o aumento da temperatura do tratamento, atingindo até 5 µm de espessura. A superfície passou de ligeiramente hidrofílica para totalmente hidrofílica. A rugosidade e a área de superfície aumentaram, especialmente em tratamento alcalino e térmico a 900 °C. A dureza da camada superficial aumentou significativamente com o tratamento térmico, e a aderência da indentação mostrou que o tratamento alcalino e térmico a 900 °C apresenta maior delaminação da superfície. Testes in vitro confirmaram que o tratamento alcalino e térmico acelera o crescimento da apatita, mas que o tratamento alcalino e térmico a 600 °C é o tratamento que possui a maior resistência mecânica e é mais adequado para acelerar a osseointegração.

Although titanium and its alloys are widely used as implant materials, studies for rapid osseointegration have been performed. One of the techniques currently in study is the alkali and heat treatment. This work aims to evaluate the formation of a bioactive surface in titanium commercially pure grade 4 after alkali and heat treatment at 600 °C and 900 °C. Characterization techniques via SEM, AFM, Raman, XRD, wettability, nanoindentation and indentation adhesion were performed to evaluate surface and cross sectional modifications. In addition, in vitro test via SBF (simulated body fluid) soaking was performed to evaluate apatite growth. Alkaline treatment formed sodium hydrogen titanate (1 μm thick), and alkali and heat treatment formed sodium titanate (1 μm thick), while rutile TiO2 increased with increasing treatment temperature, reaching up to 5 μm thick. The surface went from slightly hydrophilic to fully hydrophilic. Roughness and surface area increased, especially in alkali and heat treatment at 900 °C. The hardness of the surface layer was significantly increased by the heat treatment, and the indentation adhesion showed that the alkali and heat treatment at 900 °C presented higher surface delamination. In vitro tests have confirmed that alkali and heat treatment accelerate apatite growth, but that alkali and heat treatment at 600 ° C is the treatment that has the highest mechanical strength and is best suited to accelerate osseointegration.
Effect of chemical and thermal treatment on Ti-CP surface via chemical and thermal treatment at different temperatures
Keywords: Titanium; Alkali-heat treatment; Sodium titanate; Titânio; Tratamento alcalino e térmico; Titanato de sódio