Um novo conceito para produzir materiais bio-funcionalizados com gradiente de propriedades para implantes ortopédicos

• Processo: 17/24300-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Luís Augusto Sousa Marques da Rocha
• Beneficiário: Luís Augusto Sousa Marques da Rocha
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Carlos Roberto Grandini ; Conrado Ramos Moreira Afonso ; Fatih Toptan ; Paulo Noronha Lisboa Filho
• Assunto(s): Biomateriais Ligas de titânio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biomateriais | FGM - Materiais com gradiente de função | ligas de titânio | modificação superficial | tribocorrosão | Modificação de superfícies e materiais com gradiente

Resumo

Reabsorção óssea e infecção são algumas das principais causas que levam à falha de implantes ortopédicos. Entre outras causas, a reabsorção óssea é atribuída ao efeito de stress shielding e/ou à ativação excessiva de osteoclastos (células de reabsorção óssea) induzida por partículas geradas por desgaste mecânico do implante. Por sua vez, a infecção é devida à colonização da superfície do implante por microrganismos.Enquanto que o stress shielding depende essencialmente das propriedades elásticas (módulo elástico) globais do material, o desgaste mecânico, a osseointegração e a colonização por microorganismos dependem das características da superfície do implante. Outro problema clínico grave está associado à degradação acelerada por desgaste e corrosão que ocorre na junção entre a cabeça femoral e a haste dos implantes do quadril, onde degradação acelerada é comumente observada.Este projeto incidirá no desenvolvimento de um novo conceito para a fabricação de ligas de titânio tipo b (com baixo módulo de elasticidade, portanto, mais apropriadas para minimizar o efeito de stress shielding) com gradiente de propriedades destinadas a contribuir para a minimização desses problemas. O projeto se concentrará em ligas dos sistemas Ti-Zr-Mo e Ti-Nb. Os conceitos de materiais com gradiente de função (FGMs) e superfícies com gradiente de função (FGSs) serão aplicados para:- Produzir as ligas de estrutura b com gradiente de distribuição de partículas cerâmicas (da superfície para o interior) de forma a combinar um módulo de elasticidade global baixo com uma alta resistência ao desgaste na superfície. Com esta abordagem, pretende-se contribuir para uma minimização da degradação da ligação entre a cabeça e a haste femoral;- Bio-funcionalizar a superfície dos materiais com filmes com gradiente de propriedades, a fim de proporcionar bio-seletividade (melhoria do processo de osseointegração, minimizando as possibilidades de colonização por microrganismos) e resistência à degradação por tribocorrosão. (AU)

Publicações científicas

(5)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

COSTA, BRUNA C.; TOKUHARA, CINTIA K.; ROCHA, LUIS A.; OLIVEIRA, RODRIGO C.; LISBOA-FILHO, PAULO N.; PESSOA, JOAO COSTA. Vanadium ionic species from degradation of Ti-6Al-4V metallic implants: In vitro cytotoxicity and speciation evaluation. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, v. 96, p. 730-739, MAR 2019. (17/24300-4, 13/07296-2)

GONCALVES, VINICIUS RICHIERI MANSO; CAHA, IHSAN; ALVES, ALEXANDRA CRUZ; TOPTAN, FATIH; ROCHA, LUIS AUGUSTO. Improved Tribocorrosion Behavior Obtained by In-Situ Precipitation of Ti2C in Ti-Nb Alloy. METALS, v. 12, n. 6, p. 17-pg., 2022-06-01. (19/07953-0, 17/24300-4, 18/00746-6)

COSTA, N. A.; CORREA, D. R. N.; LISBOA-FILHO, P. N.; SOUSA, T. S. P.; GRANDINI, C. R.; ROCHA, L. A.. Influence of the molybdenum on characteristics of oxide films produced by micro-arc oxidation on Ti-15Zr-based alloys. SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, v. 408, FEB 25 2021. (17/24300-4)

COSTA, I, A.; GEMINI-PIPERNI, S.; ALVES, A. C.; COSTA, N. A.; CHECCA, N. R.; LEITE, P. E.; ROCHA, L. A.; PINTO, A. M. P.; TOPTAN, F.; ROSSI, A. L.; et al. TiO2 bioactive implant surfaces doped with specific amount of Sr modulate mineralization. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications, v. 120, JAN 2021. (17/24300-4)

COSTA, BRUNA C.; ALVES, ALEXANDRA C.; TOPTAN, FATIH; PINTO, ANA M.; GRENHO, LILIANA; FERNANDES, MARIA H.; PETROVYKH, DMITRI Y.; ROCHA, LUIS A.; LISBOA-FILHO, PAULO N.. Exposure effects of endotoxin-free titanium-based wear particles to human osteoblasts. JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS, v. 95, p. 143-152, JUL 2019. (17/24300-4, 15/50280-5)