Caracterização de superfícies de titânio modificado por oxidação à plasma

Recent years have seen a significant growth in surface modifications in titanium implants, resulting in shorter healing times in regions with low bone density. Among the different techniques, subtraction by chemical agents to increase oxidation has been applied for surface treatment of dental implants. However, this technique is generally unable to remove undesirable oxides, formed spontaneously during machining of titanium parts, raising costs due to additional decontamination stages. In order to solve this problem, the present study used plasma as an energy source to both remove these oxides and oxidize the titanium surface. In this respect, Ti disks were treated by hollow cathode discharge, using a variable DC power supply and vacuum system. Samples were previously submitted to a cleaning process using an atmosphere of Ar, H2 and a mixture of both, for 20 and 60 min. The most efficient cleaning condition was used for oxidation in a mixture of argon (60%) and oxygen (40%) until reaching a pressure of 2.2 mbar for 60 min at 500°C. Surfaces were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), adhesion and cell proliferation. SEM showed less cell spreading and a larger number of projections orfilopodia in the treated samples compared to the control sample. AFM revealed surface defects in the treated samples, with varied geometry between peaks and valleys. Biological assays showed no significant difference in cell adhesion between treated surfaces and the control. With respect to cell proliferation, the treated surface exhibited improved performance when compared to the control sample. We concluded that the process was efficient in removing primary oxides as well as in oxidizing titanium surfaces

Nos últimos anos, tem-se observado um crescimento nas modificações superficiais em implantes de titânio, que abrevia o tempo de cicatrização em regiões com baixa densidade óssea. Dentre as diferentes técnicas, a de subtração por agentes químicos para aumentar a oxidação vem sendo aplicada para tratamentos superficiais de implantes dentais. Porém esta técnica geralmente não propicia a remoção dos óxidos indesejáveis formados espontaneamente durante a usinagem de peças de titânio, aumentando assim o custo, por exigir etapas adicionais para a descontaminação. Com o objetivo de solucionar esse problema, utilizou-se neste trabalho o plasma como fonte energética, tanto na remoção desses óxidos quanto como na oxidação de superfície de titânio. Neste sentido, discos de Ti foram tratados em descarga por cátodo oco, usando-se uma fonte de tensão DC variável e sistema de vácuo. Previamente, as amostras foram submetidas a processo de limpeza, utilizando-se atmosfera de Ar, H2 e mistura, em tempos de 20 e 60 min. A condição de limpeza mais eficaz foi utilizada para a oxidação, numa mistura de argônio (60%) e oxigênio (40%), até atingir a pressão de 2,2 mbar durante 60 min, a 500°C. As superfícies foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), microscopia por força atômica (AFM), adesão e proliferação celular. Na microscopia eletrônica de varredura (MEV), observou-se um menor espraiamento celular e uma maior quantidade de projeções ou filopódios nas amostras tratadas, em comparação à amostra-controle. A microscopia de força atômica (AFM) mostrou, nas amostras tratadas, defeitos nas superfícies com geometria variada para picos e vales. Nos ensaios biológicos, houve diferenças significativas na adesão e proliferação celular, em que a superfície tratada apresentou um maior desempenho quando comparada com a amostra-controle.Concluiu-se que o processo foi eficiente tanto na remoção dos óxidos primários quanto na oxidação da superfície do titânio