Estudo tribológico de superfícies antimicrobia-nas para ortopedia e reabilitação oral

Abstract

A necessidade de encontrar materiais para a substituição dentária ou de articulações leva ao surgimento de novas alternativas no que diz respeito a materiais para implantes dentários e para implantes ortopédicos. Um dos principais problemas dos implantes diz respeito ao acúmulo de bactérias que se tornam prejudiciais à saúde do paciente e do próprio implante, podendo levar, em casos mais extremos, a complicações de saúde de elevado grau de risco. O presente trabalho teve como principal objetivo a caracterização tribológica da liga de titânio Ti6Al4V e de zircónia (ZrO2) considerando superfícies com e sem textura, não revestidas e revestidas com dois filmes antimicrobianos, tendo por base a avaliação do coeficiente de atrito estático e dinâmico e o desgaste resultante do deslizamento contra osso cortical bovino na presença de soro fisiológico. Embora os aspetos em causa neste estudo sejam comuns às superfícies para implantes em ortopedia e em reabilitação oral, optou-se por dar ênfase apenas ao contexto da aplicação em reabilitação oral de modo a não tornar demasiado extenso e repetitivo o presente documento. Os materiais considerados foram submetidos a testes de deslizamento linear alternativo num tribómetro com a configuração pinoplaca à temperatura de 25°C ± 1°C. Como contra corpo, e como placa, foi utilizado osso cortical bovino. Foram realizados três testes para cada tipo de material e a carga normal aplicada foi mantida constante, assumindo o valor de 1 N. A primeira fase de cada teste decorreu a velocidade de deslizamento quase estática e com uma duração de 50 segundos, com o objetivo de avaliar o coeficiente de atrito estático. A segunda fase do respetivo teste ocorreu com uma frequência de oscilação da placa de 1Hz durante 300 segundos com vista à avaliação do coeficiente de atrito dinâmico e da resistência ao desgaste das superfícies dos materiais em estudo. Realizada a análise dos resultados obtidos, concluiu-se que os materiais de substrato bem como os revestimentos em estudo se mostraram-se capazes de suportar as condições de deslizamento a que foram sujeitos. O destaque principal vai para a liga de titânio Ti6Al4V, com textura e revestida com um filme fino de dióxido de titânio, cujos valores de coeficiente de atrito estático (0,73 ± 0,03) se revelaram ser os mais elevados, promovendo a fixação primária do implante ao osso.

The need to find materials for tooth or joint replacement has led to the emergence of new alternatives in terms of materials for dental implants and orthopaedic implants. One of the main problems with im-plants is the accumulation of bacteria, which can be harmful to the health of the patient and the implant itself, and in extreme cases can lead to high-risk health complications. The main objective of this study was the tribological characterisation of the Ti6Al4V titanium alloy and zirconia (ZrO2) considering textured and non-textured surfaces, uncoated and coated with two antimicro-bial films, based on the evaluation of the static and dynamic coefficient of friction and the tribologycal wear resulting from sliding against bovine cortical bone in the presence of saline solution. Although the aspects involved in this study are common to surfaces for implants in orthopaedics and oral rehabilitation, it was decided to emphasise only the context of application in oral rehabilitation so as not to make this document too long and repetitive. The materials considered were subjected to reciprocating sliding tests in a tribometer with a pin-plate configuration at a temperature of 25°C ± 1°C. Bovine cortical bone was used as the counter body and the plate. Three tests were carried out for each type of material and the normal load applied was kept constant at 1 N. The first phase of each test took place at almost static sliding speed and lasted 50 seconds, with the aim of assessing the static friction coefficient. The second phase of the respective test took place with a plate oscillation frequency of 1Hz for 300 seconds in order to assess the dynamic friction coefficient and the wear resistance of the surfaces of the materials under study. After analysing the results, it was concluded that the substrate materials as well as the coatings under study were able to withstand the sliding conditions to which they were subjected. The main highlight goes to the Ti6Al4V titanium alloy, textured and coated with a thin film of titanium dioxide, whose static friction coefficient values (0.73 ± 0.03) proved to be the highest, promoting primary fixation of the implant to the bone.