Tribocorrosion behavior of anodic titanium oxide films and assessment of cell-materials interactions for dental implants

Autor: Alves, Sofia Afonso
Přispěvatelé: Rocha, L. A., Bayón, Raquel, Fernandes, Maria Helena, Universidade do Minho
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instacron:RCAAP
Popis: Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica)
Titanium (Ti) and its alloys are widely used for dental implant applications once have an excellent biocompatibility and corrosion resistance. Nevertheless, these materials display poor wear resistance. Despite the high success rate of dental implant systems a significant number of failures are still reported. The hostile oral environment can play a significant role on the degradation of dental implant material. During mastication, cyclic micro-movements can be generated at implant/bone interface leading to tribocorrosion phenomena characterized by the liberation of wear debris and/or corrosion products to peri-implant site, causing adverse biological reactions which can result in the implant loosening. The lack of osseointegration after implantation is also one of the most frequent causes of failure. Dental implant surface characteristics play a crucial role in the interactions between implant and bone tissue. Moreover, the surface features are known to influence the tribocorrosion performance of biomaterials in the corrosive biological environment. Thus, it is of crucial importance to use appropriate surface modifications to enhance wear/corrosion resistance and bone bonding ability of Ti dental implants for long-term clinical applications. The main objective of this work was to produce new multifunctional titanium surfaces with the ability to ensure an adequate tribocorrosion and biological performance. In this study, Ti surface features modification was performed by electrochemical techniques. Conventional anodizing allowed the growth of nanostructures on Ti surfaces with improved tribocorrosion performance. Furthermore, the surface characteristics of Ti substrates were also modified by means of plasma electrolytic oxidation (PEO). According with PEO conditions, there was the formation of anodic oxide films on Ti surfaces with different features, namely, thickness, roughness, pore sizes, chemical composition and crystalline phases. The surface features existing on Ti samples after anodizing treatment at 25A/dm2 during 10 minutes, in a Ca- and P-based electrolyte, significantly improved the tribocorrosion resistance and biological performance of Ti specimens. This study helps to get a deeper insight about the surface features contributing for an enhanced performance of Ti dental implants, minimizing the risk of failure.
O Titânio (Ti) e respetivas ligas são materiais amplamente utilizados em implantes dentários, uma vez que possuem uma excelente biocompatibilidade e resistência à corrosão. Contudo, estes materiais exibem uma reduzida resistência ao desgaste. Apesar da elevada taxa de sucesso, um número significativo de falhas de implantes dentários é ainda relatado. O hostil ambiente oral pode desempenhar um importante papel na degradação do material do implante. Durante a mastigação, micro-movimentos cíclicos podem ser gerados na interface implante/osso, desencadeando fenómenos de tribocorrosão caracterizados pela libertação de partículas de desgaste e/ou de produtos de corrosão para os locais circundantes ao implante, provocando reações biológicas adversas que podem resultar na falha do implante. A falta de osteointegração após a colocação do implante é também uma das causas mais frequentes de falha. As características de superfície dos implantes dentários possuem um papel crucial nas interações entre o implante e o tecido ósseo, além de influenciarem o seu desempenho à tribocorrosão. Assim, é de extrema importância a realização de modificações superficiais que melhorem a resistência ao desgaste/corrosão e capacidade de osteointegração dos implantes dentários. O principal objetivo deste trabalho é a produção de superfícies multifuncionais de Ti com um adequado desempenho quer em termos de corrosão/desgaste, quer a nível biológico, por intermédio de técnicas eletroquímicas. A anodização convencional induziu a formação de superfícies nanoestruturadas com um melhor desempenho à tribocorrosão. Além disso, as características superficiais foram modificadas por oxidação eletrolítica por plasma. De acordo com as condições de anodização, deu-se o crescimento de filmes anódicos sobre os substratos de Ti com características distintas, nomeadamente, espessura, rugosidade, tamanhos de poros, composição química e fases cristalinas. As características superficiais nas amostras de Ti após a anodização realizada a 25A/dm2 durante 10 minutos, num eletrólito à base de Ca e P, melhoraram significativamente a respetiva resistência à tribocorrosão e desempenho biológico. Este estudo ajuda a ter uma visão mais profunda sobre as características de superfície que contribuem para um melhor desempenho dos implantes dentários de Ti, minimizando o respetivo risco de falha.
Databáze: OpenAIRE
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