Deposi??o e caracteriza??o de revestimentos de hidroxiapatita com incorpora??o de talco de pedra-sab?o.

Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncias ? F?sica de Materiais. Departamento de F?sica, Instituto de Ci?ncias Exatas e Biol?gicas, Universidade Federal de Ouro Preto.Implantes met?licos, tais como o tit?nio e suas ligas, t?m sido cada vez mais utilizados como pr?teses ortop?dicas e dent?rias devido ?s suas propriedades, tais como biocompatibilidade, resist?ncia ? corros?o, leveza e alta ductilidade. No entanto, s?o materiais que n?o possuem uma alta resist?ncia ao desgaste e nem formam liga??es qu?micas fortes com os tecidos duros humanos, o que torna o seu uso limitado. Uma forma de melhorar a bioatividade destes materiais ? por meio do desenvolvimento de revestimentos, tais como a hidroxiapatita ? um material biocer?mico que apresenta composi??o qu?mica e semelhan?a biol?gica com os tecidos duros humanos e que promove a liga??o entre implante e os tecidos circundantes. Como toda cer?mica, a hidroxiapatita ? um material fr?gil e de baixa resist?ncia ao impacto. Neste trabalho ? proposta a eletrodeposi??o de hidroxiapatita com incorpora??o de talco de pedra-sab?o para melhora das propriedades mec?nicas. O talco de pedra-sab?o ? um material bidimensional com propriedades similares ?s do grafeno (grande resist?ncia ? ruptura, rigidez moderada, baixa energia de liga??o entre camadas e capacidade de suportar deforma??es sem romper). Os revestimentos comp?sitos de hidroxiapatita com incorpora??o de talco foram avaliados atrav?s de microscopia eletr?nica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, polariza??o potenciodin?mica, difra??o de raios X (DRX), espectroscopia Raman, ensaios de desgaste e testes de biocompatibilidade. Diversos par?metros foram utilizados para a deposi??o dos filmes de hidroxiapatita sendo que, na melhor condi??o de deposi??o, imagens ao microsc?pio eletr?nico de varredura indicaram a forma??o de filmes compactos e uniformes para revestimentos de hidroxipatita pura e com incorpora??o de menores quantidades de talco. Espectros de energia dispersiva mostraram a forma??o de hidroxiapatita com raz?o Ca/P = 2,7. Da espectroscopia Raman foi poss?vel obter a banda caracter?stica da presen?a de cristais de hidroxiapatita, em torno de 959 cm?1. Por DRX foram identificadas as fases hidroxiapatita, talco e ?xido de c?lcio (CaO) nos filmes; a presen?a de CaO pode estar relacionada ? alta concentra??o de c?lcio nas amostras depositadas. Curvas de polariza??o potenciodin?mica indicaram que os filmes de hidroxiapatita depositados durante 1 hora aumentaram a resist?ncia ? corros?o do substrato de tit?nio em solu??o salina tamponada com fosfato (PBS), enquanto que os filmes com incorpora??o de talco apresentaram um comportamento id?ntico ao do tit?nio sem o revestimento. Os ensaios de desgaste indicaram que os revestimentos de hidroxiapatita com incorpora??o de 10 g/L de talco melhoraram de forma significativa a resist?ncia ao desgaste do substrato de tit?nio. Testes de biocompatibilidade in vitro indicaram que, apesar de uma baixa viabilidade celular, todas as amostras apresentaram atividade ALP (fosfatase alcalina) e produ??o de col?geno, importantes indicadores da diferencia??o celular de osteoblastos.Metallic implants, as titanium and its alloys, have often been used as orthopedic and dental prosthesis due to properties such as biocompatibility, corrosion resistance, lightness and high ductility. However, they are materials that do not present high wear resistance neither make strong chemical bond with hard human tissues, which impose limits to their use in biomedical applications. A possible way to improve the bioactivity of those materials is through the development of protecting coatings such as hydroxyapatite ? a bioceramic material whose chemical composition and biological characteristics are alike to those of hard human tissues which fosters the bond between implants and surrounding tissues. Like any other ceramic, hydroxyapatite is a fragile material with low resistance to impact. In order to improve its mechanical properties, we propose, in this dissertation, the incorporation of soapstone talc in hydroxyapatite films obtained by means of electrochemical deposition. Soapstone talc is a biodimensional material with properties similar to those of graphene (great tensile resistance weak interaction between layers and moderate hardness, being able to bear deformations without breaking). The hydroxyapatite coating with incorporation of soapstone talc has been investigated through scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, potentiodynamic polarization, x-ray diffraction, Raman spectroscopy, wear and biocompatibility tests. Several parameters were evaluated in hydroxyapatite films electrodeposition process. At right deposition conditions, scanning electron microscopy images microscope showed compact and uniform films of hydroxyapatite with incorporation of little amount of talc. Energy dispersive spectra showed hydroxyapatite formation in the ratio Ca/P=2.7. From Raman spectroscopy it was possible to obtain the characteristic band of hydroxyapatite crystal around 959 cm?1. By means of DRX, hydroxyapatite phases, talc and calcium oxide (CaO), were identified. The presence of CaO may be related to high calcium concentration in the deposited samples. Potentiodynamics polarization curves indicate that hydroxyapatite films (electrodeposited during 1 hour) increase the titanium corrosion resistance, in saline solution with phosphate (PBS), meanwhile talc incorporated films showed an identical behavior to that of bare titanium. The wear tests showed that hydroxyapatite with 10 g/L of talc coating increased significantly the wear resistance of the titanium substrate. Biocompatibility tests in vitro indicated that, in spite of the little cell viability, all the samples showed ALP (alkaline phosphatase) activity and the production of collagen, an important indicator of osteoblasts cells differentiation