Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/49957
Type: Tese
Title: Superfícies de titânio modificadas por vidros bioativos e hidróxido de potássio: produção, caracterização das superfícies e avaliação biológica in vitro
Other Titles: Titanium surfaces modified by bioactive glasses and potassium hydroxide: production, surface characterization and in vitro biological evaluation
Authors: Rodrigo Porto Guimarães
First Advisor: Allyson Nogueira Moreira
First Co-advisor: José Augusto César Discacciati
First Referee: Walison Arthuso Vasconcellos
Second Referee: Guilherme Costa Carvalho Silva
Third Referee: Vinícius Magalhães Barros
metadata.dc.contributor.referee4: Franscisco Mauro da Silva Girundi
Abstract: Apesar do consolidado sucesso dos implantes dentários em condições de normalidade, alguns desafios biológicos requerem uma maior reatividade da superfície de implantes. A osseointegração é um processo decorrente de estímulos físicos, químicos e biológicos de complexa interrelação, que podem ser modificados para uma melhor performance. Buscando melhor desempenho em situações metabólicas desfavoráveis ou regiões de pobre qualidade óssea, é defendido o revestimento da superfície de titânio com materiais mais bioativos a fim de acelerar a fixação e diferenciação celular, e consequente aposição óssea. Esse estudo experimental in vitro teve como objetivo sintetizar, caracterizar e testar a capacidade de osseoindução de novos materiais compostos de vidro bioativo. Para isso, discos de titânio, grau 4, tiveram a superfície tratada por jateamento com óxido de alumínio e duplo ataque ácido (HNO3/HF) (grupo I – “T”). As superfícies tratadas do titânio foram revestidas pelo processo de imersão controlada em dip-coating com dois novos materiais à base de vidro bioativo sintetizados pela rota solgel em baixas temperaturas (grupos III, IV e V – “TEOS, TEOS+KOH, BIOV”, respectivamente). Por fim, dois grupos receberam uma imersão de solução básica de KOH (grupos II e IV – “T+KOH, TEOS+KOH”). Os métodos de caracterização topográfica foram executados por técnicas de análise de rugosidade (Sa e RMS) pelo perfilômetro óptico 3D e microscopia eletrônica de varredura (MEV); análise de hidrofilicidade pelo método de gota séssil; e mensuração da espessura do revestimento pelo microscópio eletrônico de transmissão (MET). As caracterizações químicas foram realizadas por meio de MEV+ espectrômetro de raio X por dispersão de energia (EDS); MET+EDS; e espectroscopia de fotoelétrons excitado por raios x (XPS). Análises biológicas in vitro utilizando células pré-osteoblásticas imortalizadas da calvária de camundongos neonatos MC3T3 foram realizadas por ensaios de viabilidade celular (MTT – 24 horas e 7 dias); ensaio de mineralização (alizarina – 21 dias); e avaliação de morfologia celular por imagens de MEV+EDS (7 e 14 dias). O efeito dos fatores em estudo, na rugosidade e hidrofilicidade da superfície, foi verificado por ANOVA e teste post-hoc de Tukey (p≤0,05). Não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos na avaliação da rugosidade aritmética (Sa) e da rugosidade quadrática média (RMS). Os resultados dos testes de hidrofilicidade de superfície mostraram maior molhabilidade para a superfície de vidro bioativo do grupo BIOV (P<0,05). Os ensaio de MTT em 24 horas e 7 dias não apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre os grupos. Os grupos TEOS+KOH e BIOV obtiveram os melhores resultados para o ensaio de mineralização após 21 dias de cultura celular. Conclui-se que as superfícies testadas apresentaram-se viáveis e não citotóxicas para o crescimento de células osteoblásticas MC3T3. Os quatro grupos testados, T+KOH, TEOS, TEOS+KOH e BIOV apresentaram respostas biológicas positivas de mineralização, crescimento e multiplicação celular. Os revestimentos de vidro bioativo, independentemente da via de síntese, apresentaram resultados significativamente melhores do que as superfícies de titânio sem revestimento de vidro bioativo.
Abstract: Despite the consolidated success of dental implants under normal conditions, some biological challenges require a higher reactivity of the implant surface. Osseointegration is a process due to physical, chemical and biological stimuli of complex interrelationships, which can be modified for better performance. Seeking better performance in unfavorable metabolic situations or regions of poor bone quality, the coating of the titanium surface with more bioactive materials is advocated in order to accelerate cell attachment and differentiation, and consequent bone apposition. This in vitro experimental study aimed to synthesize, characterize and test the osseoinduction capacity of new bioactive glass composite materials. For this, titanium discs, grade 4, had the surface treated by blasting with aluminum oxide and double acid attack (HNO3 / HF) (group I - "T"). The treated surfaces of the titanium were coated by the dip-coating controlled immersion process with two new bioactive glass-based materials synthesized by the route solgel at low temperatures (groups III, IV and V - TEOS, TEOS + KOH, BIOV, respectively). Finally, two groups received an immersion of basic KOH solution (groups II and IV - "T + KOH, TEOS + KOH"). The topographic characterization methods were performed by roughness analysis techniques (Sa and RMS) by 3D optical profilometer and scanning electron microscopy (SEM); hydrophilicity analysis by sessile droplet method; and thickness measurement of the coating by the transmission electron microscope (MET). The chemical characterization was performed by MEV + energy dispersive X-ray spectrometer (EDS); MET + EDS; and x-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS). In vitro biological analyzes using immortalized pre-osteoblastic calvarial cells from MC3T3 neonates were performed by cell viability assays (MTT - 24 hours and 7 days); mineralization test (alizarin - 21 days); and evaluation of cell morphology by SEM and EDS images (7 and 14 days). The effect of the factors under study, surface roughness and hydrophilicity was verified by ANOVA and Tukey post-hoc test (p≤0.05). There was no statistically significant difference between the groups in the evaluation of arithmetic roughness (Sa) and mean square roughness (RMS). The results of the surface hydrophilicity tests showed greater wettability for the bioactive glass surface of the BIOV group (P <0.05). The 24-hour and 7-day MTT assay did not show statistically significant differences between the groups. The TEOS + KOH and BIOV groups obtained the best results for the mineralization assay after 21 days of cell culture. It is concluded that the surfaces tested were viable and non-cytotoxic for growth of MC3T3 osteoblastic cells. The four groups tested, T + KOH, TEOS, TEOS + KOH and BIOV presented positive biological responses of mineralization, growth and cell multiplication. Bioactive glass coatings, regardless of the synthetic pathway, showed significantly better results than uncoated titanium surfaces of bioactive glass.
Subject: Implantação dentária
Materiais biocompatíveis
Regeneração óssea
Osseointegração
Titânio
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: FAO - DEPARTAMENTO DE ODONTOLOGIA RESTAURADORA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Odontologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/49957
Issue Date: 9-Jun-2020
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