Research on Biomedical Engineering
https://www.rbejournal.org/article/5889fb655d01231a018b45f3
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Recobrimento biomimético de hidroxiapatita com pré tratamento álcali-térmico sobre aços inoxidáveis austeníticos

Hydroxyapatite biomimetic coating with previous thermal-alkaly treat ment on stainless steels

Zanin, Marcelo de Souza; Rigo, Eliana Cristina da Silva; Boschi, Anselmo Ortega

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Resumo

O aço inoxidável ASTM F1586 (ISO 5832-9) foi desenvolvido a fim de se obter alta resistência mecânica e resistência à corrosão, que são alcançados pelo alto teor de nitrogênio e pelo reduzido teor de níquel. É utilizado como alternativa ao crescente registro de casos em que o níquel aparece como elemento tóxico ao corpo humano. O presente trabalho es tudou o efeito das variáveis de processo do mecanismo de precipitação e crescimento de hidroxiapatita pelo método bio mimético com tratamento álcali térmico prévio da superfície dos aços, utilizando solução de silicato de sódio como agente nucleante, estabelecendo uma comparação entre duas ligas de aço inoxidáveis, o aço ASTM F138 (ISO 5832-1), normalmente utilizado na fabricação de próteses, e o aço ASTM F1586 (ISO 5832-9) com 0.37% N e com um conteúdo de níquel reduzido. Para obtenção do recobrimento, os substratos foram imersos em solução aquosa de NaOH. Em seguida os substratos foram lavados e tratados termicamente a 600 ºC e submetidos à etapa de nucleação em duas condições: T2 – imersão dos substratos em uma solução de silicato de sódio, e T3 – imersão dos subs tratos em uma solução de silicato de sódio mais uma solução sintética que simula o plasma sanguíneo (SBF). Após essa etapa, os substratos foram imersos em uma solução de SBF mais concentrada. Ambos os aços apresentaram características interessantes para receberem uma camada de hidroxiapatita e o tratamento prévio com a solução de NaOH e a utilização da solução de silicato contribuíram para que ocorresse a formação dessa camada.

Palavras-chave

Aços inoxidáveis, Recobrimento biomimético, Silicato de sódio, Hidroxiapatita.

Abstract

ASTM F1586 (ISO 5832-9) stainless steel was developed in order to obtain a greater mechanical strength and corrosion resistance that are reached due to its high nitrogen content and on account of its lower nickel content, and is used as a solution to the release of nickel trace element, which is toxic to the human body. The present work studied the effects of the process variables of coating mechanisms and hydroxyapatite growth by biomimetic method with a previously alkali-thermal treatment on the stainless steels surface, using sodium silicate solution as nucleating agent, and establishing a comparison between two commercial austenitic stainless steels, namely ASTM F138 (ISO 5832-1), generally used in the fabrication of prostheses, and ASTM F1586 (ISO 5832-9) with 0.37% N and a reduced nickel content. All substrates were immersed in an aqueous NaOH solution and after were washed and thermally treated at 600 ºC and submitted to the nucleation step in two distinct conditions: T2 – immersion of the substrates in a sodium silicate, and T3 – immersion of the sub strates in a sodium silicate solution plus SBF. After this nucleation phase, the substrates were immersed in a 1.5 SBF. Both steels present ed interesting superficial characteristics to receive a hydroxyapatite coating and the previous treatment with NaOH and the use of the sodium silicate solution contributed to the formation of this layer.

Keywords

Stainless steels, Biomimetic coating, Sodium silicate, Hydroxyapatite.
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