Avaliação do efeito de superfícies nanoestruturadas de Ti6Al4V na indução da osteogênese de células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea murina

Propriedades superficiais como rugosidade nanométrica, micrométrica e molhabilidade têm influenciado na qualidade da interface osso-implante. Nesse contexto, processos de tratamento eletroquímico de superfícies de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos, visando controlar a morfologia através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. As células-tronco são células que se autorrenovam e possuem plasticidade; nessa última característica inclue a capacidade de diferenciação osteogênica. Além disso, estas células conseguem criar um ambiente favorável a regeneração e reparo de diversos tecidos e órgãos lesados. Como essas células respondem bem a superfícies de topografia nanométrica, a texturização dessas superfícies poderá influenciar de forma positiva na diferenciação osteogênica de células-tronco. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência do processo de nanotexturização da liga de titânio Ti6Al4V por tratamento superficial eletroquímico, visando acelerar o processo de diferenciação osteogênica em células-tronco mesenquimais. Os tratamentos superficiais foram realizados através de tratamento eletroquímico por 4 e 12 minutos, a 25V e 7°C. A caracterização morfológica das superfícies foi realizada por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), microscopia óptica e perfilometria. Além disso, as superfícies foram caracterizadas quanto à composição química (fluorescência por raios-x), estrutural (difração de raios-x, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-x) e molhabilidade. As superficies com tratamento superficial foram avaliadas quanto a citotoxicidade. Células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea de rato SHR foram associadas às superfícies, e parâmetros como taxa de adesão e viabilidade celular foram identificados. As células associadas com os biomateriais ficaram expostas ao meio indutor de osteogênese por 14 dias, após esse período a atividade de fosfatase alcalina e a mineralização foram quantificadas. Os resultados mostraram que nenhum dos biomateriais foi citotóxico e que a superfície nanoestruturada associada com a esterilização por plasma de ar da amostra tratada eletroquimicamente por 4 minutos teve maior número de células aderidas, acelerando o processo de osteogênese e a mineralização das células-tronco mesenquimais derivadas de medula óssea (BMMSCs) quando relacionadas à este tipo de tratamento no biomaterial.Surface properties as nanometric and micrometric roughness and wettability have influenced in the quality of the bone-implant interface. In this context, electropolishing processes on the surface of titanium and its alloys have been developed aiming to control the morphology of the surface by choosing adequate experimental parameters to obtain different textures. The stem cells are self-renewal cells and they have plasticity, which represents the capacity of osteogenic differentiation. Moreover, the stem cells can create a favorable environment to regeneration and recover various damaged tissues and organs. Based on the knowledge that these cells respond well to surface of nanometric topography, the texturing of surfaces can influence positively osteogenic differentiation of stem cells. The objective of the present work was to evaluate the influence of the nanotexturing process over a Ti6Al4V titanium alloy by electrochemical superficial treatment, aiming to accelerate the osteogenic differentiation in stem cells. The surface treatments were realized by electrochemical treatment for 4 and 12 minutes, 25 V at 7°C. The morphological characterization of the surfaces was realized by atomic force microscope (AFM), Field Emission Gun Scanning Electron Microscopy (FEGSEM), optical microscopy and Perfilometry. Furthermore, the surfaces were characterized as to the chemical composition (X-Ray Fluorescence), structural (X-Ray Diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy) and wettability. The surfaces with surface treatments were evaluated as to cytotoxicity. The Bone Marrow-derived Mesenchymal Stem Cells were associated to the surfaces, and parameters as adhesion rate and cellular viability were identified. The cells associated with the biomaterials were exposed to osteogenic media for 14 days, after that, the alkaline phosphatase and mineralization were quantified. The results showed that none of the biomaterials was cytotoxic and that the nanostructured surface associated with air plasma sterilization of the electrochemically treated sample for 4 minutes had greater number of adhered cells, it increasing the osteogenesis rate and the mineralization of the Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells when related to this type of treatment in the biomaterial

Effect of chemical passivation treatment on pitting corrosion resistance of AISI 430 and AISI 316L stainless steels

Com o intuito de evitar ou minimizar a corrosão por pite dos aços inoxidáveis é possível aprimorar a capacidade protetiva da camada passiva dessas ligas, e um dos métodos para se obter esse resultado é o tratamento superficial de passivação química. Nesse contexto foi investigado o efeito do tratamento de passivação química com ácido nítrico na resistência à corrosão por pite e no acabamento superficial dos aços inoxidáveis ferrítico AISI 430 e austenítico AISI 316L em meio contendo cloreto. Para isso duas condições superficiais foram utilizadas para cada material: superfície lixada e superfície passivada quimicamente conforme a norma ASTM A967/967M. O acabamento superficial foi caracterizado pela avaliação da rugosidade média e análise visual por microscopia óptica. O comportamento frente à corrosão foi avaliado através de ensaios de polarização anódica cíclica em 0,6 M NaCl conforme norma ASTM G61 e a morfologia dos pites foi caracterizada por microscopia óptica. De acordo com os resultados, a resistência à corrosão por pite dos aços inoxidáveis AISI 430 e AISI 316L submetidos ao tratamento de passivação tiveram os potenciais de pite e de repassivação aumentados em relação ao valor obtido com a superfície lixada, ou seja, tiveram sua resistência à corrosão por pite melhorada.In order to avoid or minimize the pitting corrosion on stainless steels it is possible to enhance the protective capacity of the passive layer from these alloys and one of the methods to obtain this result is the chemical passivation treatment. In this context, the effect of the passivation treatment with nitric acid on pitting corrosion resistance and surface finishing of the AISI 430 and AISI 316L stainless steels in chloride containing media was investigated. To that, two surface conditions are studied for each material: abraded surface and chemically passivated surface according to ASTM A967/967M. The surface finishing was characterized by roughness evaluating and visual analysis through optical microscopy. The corrosion behavior was evaluated by cyclic anodic polarization tests in 0.6M NaCl according to ASTM G61 and the morphology of pitting corrosion was characterized by optical microscopy. According to the results, the chemical passivation treatment had no significant effect on the surface finishing of both steels. Regarding to the pitting corrosion resistance, the AISI 430 and AISI 316L stainless steels subjected to the passivation treatment had the pitting and repassivation potentials increased in relation to the value obtained with the ground surface, that is, the pitting corrosion resistance was improved

Human embryonic stem cell-derived mesenchymal progenitor (hESCs-MP) growth on nanostructured Ti6Al4V surfaces

Nanotexturing processes that focus on enhancing the bone-implant contact, such as electropolishing, have been proposed. The aim of this work was to evaluate the influence of Ti6Al4V surface morphology on human embryonic stem cell-derived mesenchymal progenitor (hESCs-MP) growth. Three surface treatments were used in this study: mechanically polished samples and two types of electropolished samples that were treated for 4 min and 12 min, respectively. The systems were characterized by atomic force microscopy, contact profilometry, X-ray diffraction, and wettability. Each system was submitted to a cell culture containing hESCs-MP cells for 14 days, and the resultant cell growth on each system was then evaluated. The results indicated that surfaces with higher nanometric and micrometric roughnesses experienced greater hESCs-MP cell growth in osteogenic media. The same behavior was not observed for cell growth in non-osteogenic media due to the absence of dexamethasone, which is responsible for controlling protein adsorption on the surface

Photoactivity of nanostructured porous Nb2O5 : effect of Pt, Ta, Cu, and Ti impregnation

In the present work, we report the obtaining of nanostructured porous Nb2O5 by anodizing process, with Pt, Ta, Cu, or Ti impregnation, and by magnetron sputtering process. The techniques of scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy were used to evaluate the morphology, and the composition and crystalline structure of nanoporous Nb2O5. The photocatalytic activity was evaluated by electrochemical photocurrent tests under UV light illumination. Nanostructured porous Nb2O5 with Pt, Ta, Cu, and Ti impregnation presented bandgap reduction and 10 times higher photocurrent density in the presence of UV light when compared to the not impregnated nanoporous Nb2O5

Efeito do tratamento de passivação química na resistência à corrosão por pite dos aços inoxidáveis ferrítico AISI 430 e austenítico AISI 316L

 Com o intuito de evitar ou minimizar a corrosão por pite dos aços inoxidáveis é possível aprimorar a capaci-dade protetiva da camada passiva dessas ligas, e um dos métodos para se obter esse resultado é o tratamento superficial de passivação química. Nesse contexto foi investigado o efeito do tratamento de passivação quí-mica com ácido nítrico na resistência à corrosão por pite e no acabamento superficial dos aços inoxidáveis ferrítico AISI 430 e austenítico AISI 316L em meio contendo cloreto. Para isso duas condições superficiais foram utilizadas para cada material: superfície lixada e superfície passivada quimicamente conforme a norma ASTM A967/967M. O acabamento superficial foi caracterizado pela avaliação da rugosidade média e análise visual por microscopia óptica. O comportamento frente à corrosão foi avaliado através de ensaios de polari-zação anódica cíclica em 0,6 M NaCl conforme norma ASTM G61 e a morfologia dos pites foi caracterizada por microscopia óptica. De acordo com os resultados, a resistência à corrosão por pite dos aços inoxidáveis AISI 430 e AISI 316L submetidos ao tratamento de passivação tiveram os potenciais de pite e de repassiva-ção aumentados em relação ao valor obtido com a superfície lixada, ou seja, tiveram sua resistência à corro-são por pite melhorada.Palavras-chave: Aços inoxidáveis; Passivação química; Corrosão por pite; Resistência à corrosão; Polariza-ção anódica cíclica

Tratamento de superfície de nitinol por anodização eletroquímica

Universidade Federal do Rio Grande do SulEngenhariaDepositad

Corrosion resistance and tribological behavior of ZK30 magnesium alloy coated by plasma electrolytic oxidation

The rapid bio-corrosion of magnesium-based alloys, the formation of hydrogen gas and, consequently, the premature loss of biomechanical functions hinder their applications as biodegradable implant materials. The corrosion becomes even accelerated, when fretting wear occurs at implant junctions, as a result of repeated disruptions of the magnesium (hydr)oxide layer formed on implant surfaces. To improve the overall performance of these materials in a bio-relevant environment, especially corrosion resistance and wear resistance, in this research, plasma electrolytic oxidation (PEO) was applied to create a coating on a magnesium alloy, ZK30. The resulting gains in corrosion resistance and wear resistance were evaluated. In vitro immersion tests in Hank’s solution at 37 ◦C showed a reduction in hydrogen release from the PEO-treated alloy. The results obtained from applying the scanning vibrating electrode technique (SVET) indicated a decreased susceptibility of the PEO- treated alloy to localized corrosion, accounting for the improved corrosion resistance. In addition, PEO was found to change the surface topography and roughness, in addition to surface chemistry, which contributed to an increased but stable coefficient of friction and a decreased material removal rate, as revealed by the tribological tests with a ball-on-plate configuration. The results indicate an enlarged opportunity of magnesium-based ma-terials for orthopedic applications, where friction and wear are involved, by applying PEO

Desgaste por abrasión del acero api 5l x65 revestido con niobio por aspersión térmica a plasma y con inconel 625 por soldadura

El objetivo de este trabajo fue evaluar y caracterizar el comportamiento mecánico en desgaste del acero API 5L X65, revestido con niobio en comparación al desempeño del revestimiento de la aleación de inconel 625 empleados en la industria de petróleo y gas. El revestimiento de niobio fue obtenido por el proceso de aspersión térmica a plasma de arco no transferido y el revestimiento inconel 625 por soldadura con electrodo revestido. La resistencia al desgaste por abrasión fue evaluada según la norma Petrobras N-2567, en un tribómetro CTER, la rugosidad y el volumen de material desgastado se determinó a través de perfilometría y la dureza de los revestimientos por microscopia Vickers. Los revestimientos obtenidos fueron caracterizados respecto a su morfología por microscopia electrónica de barrido (MEB) y microscopía óptica (MO). La dureza del revestimiento de niobio obtenido puede haber contribuido a reducir la tasa de desgaste en comparación con el revestimiento de inconel 625

Obtenção de materiais do tipo perovskita para a elaboração de um cátodo a partir de filmes finos sobre aço inoxidável ferrítico pelo processo de spray pirólise

Companhia Estadual de Distribuição de Energia ElétricaUniversidade Federal do Rio Grande do SulEngenhariaDepositad