Ativação da Y-TZP por irradiação UV e plasma de O2 para obtenção de superfícies hidrofílicas em comparação com comercial para a implantodontia

Abstract

Resumo: Zircônia tetragonal policristalina estabilizada por ítrio (Y-TZP), uma cerâmica de alta resistência, possui um grande destaque na área da implantodontia devido às suas propriedades mecânicas, químicas, físicas, suprindo algumas necessidades dos implantes de titânio, principalmente na estética bucal e, assim como o titânio, é considerada um biomaterial biocompatível e biofuncional. A proposta do presente trabalho é obter, avaliar e caracterizar superfícies de discos de Y-TZP com tratamentos de superfície jatoácido, superfície hidrofílica com tratamento de jato-ácido, por meio da fotofuncionalização com raios UV e plasma de O2, e compará-las com superfícies já consagradas e comerciais de discos de titânio com tratamentos de superfície jato-ácido e ativação. Para se analisar o efeito da fotofuncionalização e plasma de O2 na Y-TZP e comparar com a superfície Ti-ativada, realizou-se a medição do ângulo de contato estático e analisou-se a composição química por meio de Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios-X (XPS). E por fim, para verificar a adesão celular nas diferentes superfícies, realizou-se experimento in vitro, analisando a morfologia e o padrão de crescimento celular. Os resultados revelaram semelhanças morfológicas entre as superfícies jato-ácido e ativada de titânio, assim como entre as superfícies de Y-TZP anterior e posterior à fotofuncionalização e plasma de O2, apresentando macro e microrugosidades. Já em relação à rugosidade da superfície, as amostras de Ti antes e após a ativação apresentaram valores estatisticamente iguais, próximos de 0,800 µm, enquanto as amostras de Y-TZP apresentaram valores estatisticamente diferentes, 1,877 µm, 2,473 µm e 2,425 µm, antes e após a irradiação UV e plasma de O2. Por meio dos ângulos de contato, com valores inferiores a 20° para superfícies jato-ácido e fotofuncionalizadas e menor que 2° para tratada com plasma de gás oxigênio, com redução da porcentagem de carbono sobre as amostras, e com os resultados de DRX, predominantemente fase tetragonal, comprovou-se a eficiência dos tratamentos de ativação (UV e plasma de O2) nas amostras de Y-TZP. Biologicamente, em superfícies lisas, com rugosidade média de 0,027 µm e 0,091 µm, tanto no Ti CP Grau 4, como na Y-TZP, o crescimento e a adesão celular dos fibroblastos foram melhores que nas superfícies rugosas. Logo, os tratamentos de superfície foram obtidos com sucesso, sendo que implantes dentários fabricados em Y-TZP, com superfícies hidrofóbicas e hidrofílicas, podem ser alternativas eficazes aos implantes clinicamente utilizados e consagrados de Titânio com superfícies Neoporos® - jato-ácido e Acqua™ - ativada, pois suas características morfológicas, químicas e biológicas são semelhantes

Abstract: Yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystalline (Y-TZP), a high strength ceramic, has a great prominence in the area of implantology due to its mechanical, chemical and physical properties, meeting some needs from titanium implants, mainly in the mouth aesthetics subject, and, like titanium, it is considered a biocompatible and biofunctional biomaterials. The aim of the present work is to obtain, evaluate and characterize Y-TZP discs with sandblasted and acid etched, hydrophilic surfaces using photofunctionalization by UV rays and O2 plasma; and compare them with already consecrated and commercial titanium discs surfaces with sandblasted-acid etched and activation. In order to analyze the effect of the photofunctionalization and O2 plasma on the Y-TZP and to compare with the Ti-activated surface, the static contact angle was measured and the chemical composition was analyzed through X-ray Excited Photoelectron Spectroscopy (XPS). Finally, in order to verify the cell adhesion in the different surfaces, an in vitro experiment was carried out, analyzing the morphology and the cell growth pattern. The results revealed morphological similarities between the sandblasting-acid etching and activated surfaces of titanium, as well as between the YTZP surfaces before and after the photofunctionalization and O2 plasma, presenting macro and microroughness. In relation to the surface roughness, Ti samples before and after activation showed statistically equal values, close to 0.800 µm, while Y-TZP samples presented statistically different values, 1.877 µm, 2.473 µm and 2.425 µm, before and after UV irradiation and O2 plasma. By the contact angle, with values below 20° for sandblasted-acid etched and photofunctionalized surface and and less than 2° to oxygen O2 plasma treated surface with decreasing percentage of carbon on the samples, and the results of XRD, predominantly tetragonal phase, the efficiency of the activation treatments (UV and O2 plasma) on the Y-TZP samples was verified. On a biological context, on smooth surfaces, with a average roughness of 0.027 µm and 0.091 µm, in both CP Ti Grade 4 and Y-TZP, cell growth and fibroblasts adhesion were better than on rough surfaces. Thus, surface treatments have been successfully performed and dental implants made of Y-TZP, with hydrophobic and hydrophilic surfaces, can be effective alternatives to clinically used and consecrated Titanium implants with Neoporos® - sandblasted-acid etched and Acqua™ - activated, because their morphological, chemical and biological characteristics are similar