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CPGEI (Mestrado): Catarina Alzira Montenegro Peddis Torres-29/09/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 29/09/2015
das 09h00 até 12h00
Onde Sede Central: Sala B-205
Nome do Contato Prof. Sergei Anatolyevich Paschuk
Participantes Prof. Sergei A. Paschuk, Dr. - Orientador UTFPR
Profa. Anna Silvia P. S. da Rocha, Dra. - Co-orientadora UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Sergei Anatolyevich Paschuk, Dr. - Presidente UTFPR
Prof. Valeriy Denyak, Dr. - Faculdade Pequeno Príncipe
Profa. Janine Nicolosi Corrêa, Dra. - UTFPR
Prof. Walmor Cardoso Godoi, Dr. - UTFPR
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Caracterização elementar de ligas metálicas em implantes dentários

Resumo: Um biomaterial ideal para implantes dentários deve ter elevada biocompatibilidade e não provocar qualquer resposta adversa séria aos tecidos. Além disso, as ligas metálicas usadas precisam ser resistentes à fadiga, ter uma densidade semelhante à do osso, resistência à corrosão e adequada resistência mecânica. É muito difícil combinar todas estas propriedades em apenas um material e estas características são conferidas pelos elementos α e β estabilizadores de fase como Al, V, Ni, Fe, Cu, Cr, Zn. As ligas Ti-6Al-4V e (titânio comercialmente puro) TiCP são mais indicadas para os implantes dentários e ortopédicos. No entanto, existe a necessidade de investigar e rastrear estas, afim de evitar o uso de implantes cuja liga contenha elementos que tragam prejuízo de compatibilidade ou resistência. O presente trabalho investigou os implantes comercializados como TiCP e a presença de elementos estabilizadores dentro ou fora dos limites esperados para estes materiais. O presente trabalho investigou implantes para avaliar o tipo de liga e a presença de elementos estabilizadores dentro ou fora dos padrões esperados. Para a caracterização das ligas analisadas neste estudo foi utilizada técnica de EDXRF, a qual permite resultado quali-quantitativo a partir dos raios X característicos emitidos pelos elementos que constituem a amostra. Um dos arranjos experimentais utilizado possui dois tubos de raios X modelo Mini-X (com alvo de Au e Ag) e detector X-123SDD - AMPTEK e um colimador de Cu com 0,5mm de diâmetro, desenvolvido devido às características das amostras. O outro sistema de EDXRF usado como técnica complementar é composto por um tubo de raios X, com alvo de Mo e um detector XFlash (SDD), o ARTAX 200. As técnicas utilizadas permitiram concluir que as amostras não são exatamente implantes de TiCP e sim uma liga feita de titânio, que contém Ti (93,35% ± 0,17% - 95,34% ± 0,19%), Al (3,7% ± 2,0% - 6,3% ± 1,3%), V (0,112% ± 0,048% - 0,26% ± 0,09%), Fe (0,071% ± 0,009% - 0,210% ± 0,016%), Ni (0,005% ± 0,003% - 0,021% ± 0,004%), Cu (0,016% ± 0,003% - 0,043% ± 0,007%) e Zn (0,006% ± 0,002% - 0,016% ± 0,003%). A análise quantitativa e a caracterização elementar mostraram melhor precisão com o uso do tubo de Au e colimador de 0.5 mm. A outra técnica complementar de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) utilizada para avaliar a macroestrutura e microestrutura das amostras bem como comparar a análise quali-quantitativa a partir do sistema de dispersão em energia (EDS) acoplado ao equipamento. Os resultados mostraram diferenças no passo de rosca e na microestrutura de superfície. E com o EDS foi possível observar que a diferença na intensidade dos picos de elementos em pontos diferentes da mesma amostra é divido as características de superfície.
Palavras-chave: fluorescência de raios X, EDXRF, MEV, ligas metálicas, implantes dentários

Elementary characterization of metal alloys in dental implants

Abstract: An ideal biomaterial for dental implants must have very high biocompatibility, which means that such materials should not provoke any serious adverse tissue response. Also, it must have a density similar to bone, high mechanical strength, fatigue resistance, good wear resistance and corrosion resistance. It is very difficult to combine all these properties in only one material. These properties are rendered by using alpha and beta stabilizers, such as Al, V, Ni, Fe, Cr, Cu, Zn. Nevertheless, these elements can be toxic to the human body and bring prejudice to compatibility or resistance. Ti-6Al-4V alloys, and Commercially pure titanium (TiCP) are often used for dental and orthopedic implants. There is need to investigate and track down the leagues in order to avoid the use of implants which contains elements that bring prejudice to compatibility or resistance. Present work investigated TiCP metal alloys used for dental implant manufacturing and evaluated the presence of stabilizing elements within existing limits and standards for such materials. For alloy characterization and identification of stabilizing elements it was used EDXRF technique. This method allows to perform qualitative and quantitative analysis of the materials using the spectra of the characteristic X-rays emitted by the elements present in the metal samples. The experimental setup was based on two X rays tubes (Mini X model with Ag and Au targets), a X-123SDD detector (AMPTEK) and a 0.5mm Cu collimator, developed due to the sample characteristics. The other experimental setup used as a complementary technique is composed of an X-ray tube with a Mo target and XFlash (SDD) detector - ARTAX 200. Obtained results showed that implant materials are not exactly TiCP but were manufactured using titanium alloys, which contained Ti (93.35% ± 0.17% to 95.34% ± 0.19%), Al (3.7% ± 2.0% to 6, 3% ± 1.3%), V (0.112% ± 0.048% to 0.26% ± 0.09%), Fe ( 0.071% ± 0.009% to 0.210% ± 0.016%), Ni (0.005% ± 0.003% to 0.021% ± 0.004% ), Cu (0.016% ± 0.003% to 0.043% ± 0.007%) and Zn ( 0.006% ± 0.002% to 0.016% ± 0.003%). The quantitative analysis and elementary characterization of experimental results shows that the best accuracy and precision were reached with Au target and collimator of 0.5mm. As a complementary technique it was used Scanning Electron Microscopy (SEM) for macrostructure and microstructure of the surface evaluation of studied samples as well as to compare the qualitative and quantitative analysis using energy dispersive system (EDS) coupled to the equipment. The evaluations show differences in the thread pitch and the surface microstructure. With EDS was possible observe the difference in intensity of elements peaks in different points of the same sample is divided surface characteristics.
Keywords: X-ray fluorescence, EDXRF, SEM, metal alloy, dental implants

Lista de publicações:

1. TORRES, C.A.M.P., PASCHUCK, S.A., ROCHA, A.S.S., LARA, A.L., FRANÇA, A. C., M. NETO, M.R., CAMARGO, L..Caracterização elementar em implantes dentários de superfície rugosa por EDXRF. In: XIV Seminário Latinoamericano de Análisis por Técnicas de Rayos X, 2014, Córdoba, Argentina. Programa e Resumos de XIV Seminário Latinoamericano de Análisis por Técnicas de Rayos X, 2014. v. 1. p. 70-70.

2. TORRES, C. A. M. P.; PASCHUK, S.A.; ROCHA, A. S. S.; LARA, A. L.; M. NETO, M. R.; ZAMBIANCHI JR., P.. Identification of stabilizing elements in dental implants by EDXRF method. In: XXXVII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, 2014, São Sebastião, Maresias, SP. Programa e Resumos de XXXVII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil. São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2014. v. 1. p. 35-35.

3. LARA, A.L., FRANÇA, A.C., TORRES, C.A.M.P., RESMER, P., PASHCHUK, S.A. Elemental characterization of water and soil from artificial lake at the metropolitan region of Curitiba, PR using EDXRF. In: XXXVI Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, 2013, Maresias, SP. Programa e Resumos de XXXVI Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil. São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, SBF, 2013. v. 1. p. 23-23.

4. FRANÇA, A.C., TORRES, C.A.M.P., ROCHA, A.S.S., FERNANDES, A., DENYAK, V.V., LARA, A.L., PASHCHUK, S.A., WESTPHALEN, F.H. Evaluation of the composition of filters additional of equipment radiological intraoral by energy dispersive x-ray fluorescence (EDXRF). In: 2013 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2013, Recife, PE, Brazil. Proceedings of 2013 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2013. Rio de Janeiro, RJ, Brazil: Associação Brasileira de Energia Nuclear - ABEN, 2013. v. 1. p. 56-67.

5. ROSÁRIO, D.R. do, ROCHA, A.S.P.S. da, TORRES, C.A.M.P., FRANÇA, A.C., PASCHUK, S.A.. Avaliação da composição de dentifrícios por meio de espectroscopia de fluorescência de raios x por energia dispersiva (EDXRF). ANAIS CIOPAR - Vol. 2 - 2013 - ISSN: 2237-9231.

6. LARA, A.L., FRANÇA, A.C., TORRES, C.A.M.P., M. NETO, M.R., RESMER, P., PASCHUK, S.A.. Characterization of heavy metals in style accessories alloys by EDXRF technique. In: XXXVII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, 2014, São Sebastião, Maresias, SP. Programa e Resumos de XXXVII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil. São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2014. v. 1. p. 33-34.

7. NARLOCH, D.C., PASCHUK, S.A., CORREA, NICOLOSI, J., CASALI, J. M., TORRES, C.A.M.P., LARA, A.L.. Caracterização elementar de amostras de fosfogesso, gesso e cimento por meio de EDXRF. In: XII Workshop de Física Molecular e Espectroscopia, 2014, Brasília, DF. Programa e Resumos de XII Workshop de Física Molecular e Espectroscopia. São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2014. v. 1. p. 1-1.

8. FRANÇA, A.C., TORRES, C.A.M.P., ROCHA, A.S.S., LARA, A.L., PASCHUK, S. A.. Elemental characterization of aluminum Filters of intraoral X-ray. In: XXXVII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil, 2014, São Sebastião, Maresias, SP. Programa e Resumos de XXXVII Reunião de Trabalho sobre Física Nuclear no Brasil. São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2014. v. 1. p. 34-35.

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