Ensaio de citotoxicidade e influência do tratamento de solubilização na microestrutura da liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta para potenciais aplicações ortopédicas

Abstract

A tendência das pesquisas atuais em próteses ortopédicas se baseia no desenvolvimento de ligas de titânio isentas de elementos com potencial tóxico e que possuam baixo módulo de elasticidade. Entre as ligas já desenvolvidas, a de composição Ti-35Nb-5Zr-5Ta se destaca das demais por apresentar o menor módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e elevada biocompatibilidade. O processo de obtenção de ligas de titânio por metalurgia do pó (M/P) a partir dos pós elementares, mostra-se uma alternativa viável, por permitir a obtenção de peças com geometrias complexas e próximas às dimensões finais. Amostras da liga Ti-35Nb-5Zr-5Ta foram sinterizadas a 1500 ºC por 2 horas, tratadas termicamente a 1100 °C, por 3 horas, sob vácuo (10 -7 Torr) e resfriadas no forno, visando obter uma microestrutura solubilizada. A avaliação biológica foi realizada a partir de um ensaio de citotoxicidade baseado na norma ISO 10993-5, usando cultura de células de ovário de hamsters chineses em contato com extratos diluídos de três diferentes materiais: PEAD (controle negativo), CP-Ti (referência clínica), a liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta, e a solução fenólica a 0.2% (controle positivo). Os resultados do ciclo de tratamentos térmicos da liga são coerentes com a literatura e indicam um padrão microestrutural que se baseia na presença de grãos beta com precipitados de alfa nos contornos e no interior dos grãos. O teste "in vitro" revelou a não citotoxicidade da amostra sinterizada a 1500 ºC, demonstrando a segurança da rota utilizada na obtenção de implantes odontológicos e ortopédicos.The trend of the current research in orthopedics prosthesis is based on the development of titanium alloys composed of non-toxic elements with low modulus of elasticity. The special interest in the Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy use for biomaterial applications is due to the lower modulus of elasticity, good mechanical strength resistance and superior biocompatibility. The process of titanium alloys production by powder metallurgy (M/P) from the elemental powders is a feasible route, for allowing the manufacture of parts with complex geometry and near to the final dimensions. Samples of Ti35Nb-7Zr-5Ta alloy were sintered at 1500°C/2h, heat treated at 1100 º C in vacuum (10 - 7 Torr) for 3 hours, followed by air and furnace cooling. The biological evaluation was carried out by a cytotoxicity test using Chinese Hamster Ovary (CHO) cultured cells in contact with diluted extract of three different sterile biomaterials: PEAD (negative control), CP-Ti, the alloy TNZT and phenol 0.2% (positive control). The extract preparation of the material involved in this investigation and the employed cell line were based on the International Standards Organization ISO 10993-5 (1992) guidelines. The results of the thermal treatments cycles of the TNZT alloy are coherent with literature and indicate a microstructural standard based on the presence of large beta grains with fine alpha precipitation in the grain boundaries and the interior of the grains. "In vitro" test indicated the non cytotoxicity of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy, demonstrating that the route and materials used is very secure for surgical implants production.