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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2022.tde-26042023-134204
Document
Auteur
Nom complet
Wagner de Aguiar Junior
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2022
Directeur
Jury
Aoki, Idalina Vieira (Président)
Barbosa, Maria Clara Padoveze Fonseca
Cotting, Fernando
Garcon, Aurea Silveira Cruz
Melo, Hercilio Gomes de
Titre en portugais
Resistência à corrosão e citotoxicidade de aços inoxidáveis expostos a cloretos, solução simulante de fluidos corpóreos e detergentes.
Mots-clés en portugais
Aço inoxidável
Citotoxicidade imunológica
Corrosão
Detergentes
Resumé en portugais
O uso de instrumentais cirúrgicos corroídos pode expor o paciente a diversos eventos adversos. Esta pesquisa teve como objetivos analisar a resistência à corrosão por pites e a citotoxicidade, dos aços inoxidáveis AISI 304 e AISI 420, em meio contendo solução de cloretos, solução simulante de fluidos corpóreos (solução de Hank`s) e detergentes. Para análise da corrosão por pites, utilizouse a técnica de polarização potenciodinâmica cíclica, norma G61-86 (ASTM,2018). A caracterização morfológica da superfície dos corpos de prova foi realizada por meio de micrografias óticas e imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foram analisadas as distribuições e as concentrações dos elementos químicos essenciais, com o uso da espectroscopia por dispersão de energia de raios X (EDS). Método de difusão em ágar foi utilizado para investigar citotoxicidade. Aço AISI 304, apresentou maior resistência à corrosão em todos os meios. Na presença de cloretos, os valores médios de potenciais de pite, em solução de soro fisiológico a 0,9% de NaCl, em massa, para o aço AISI 304 foi de Epite médio=0,605 V x Ag/AgCl/KCl sat (dp= 0,047 V) e, para o aço AISI 420, Epite médio=0,356 V x Ag/AgCl/KCl sat (dp= 0,036V). Na presença de solução simulante dos fluidos corpóreos, para o aço AISI 304, a maior resistência a corrosão foi evidenciada por um valor de Epite médio=0,537 V x Ag/AgCl/KCl sat (dp= 0,057 V), mais positivo, quando comparado ao aço AISI 420 (Epite médio= 0,048 V x Ag/AgCl/KCl sat; dp= 0,057 V). Analisando-se os meios que continham apenas detergentes, para o aço AISI 304, a transpassivação foi observada nos meios contendo detergentes com pH alcalino e neutro. Para o aço AISI 420, o fenômeno da transpassivação também foi observado nos meios contendo detergentes de pH alcalino. A presença de fluidos corpóreos, independentemente do tipo de detergente utilizado, protagonizou a quebra da camada passiva, com histerese positiva. Nos meios contendo solução de Hank`s mais detergentes, para o aço AISI 304, os que apresentarem maior resistência à corrosão foram: detergente alcalino enzimático (Epite médio= 0,820 V x Ag/AgCl/KCl sat; dp= 0,003 V); e detergente alcalino (Epite médio= 0,903 V x Ag/AgCl/KCl sat; dp= 0,048 V). Para os aços AISI 420, na mistura contendo solução de Hank`s mais detergentes, observou-se maior resistência a corrosão nos seguintes meios: solução de Hanks + detergente alcalino (Epite médio= 0,718 V x Ag/AgCl/KCl sat; dp= 0,320 V) e solução de Hanks + detergente desinfetante (Epite médio= 0,502V x Ag/AgCl/KCl sat; dp= 0,217 V). Nos ensaios de imersão, os resultados indicaram áreas de manchas e corrosão na superfície do aço AISI 420 após 16 horas de ensaio, e, para o aço AISI 304, os mesmos achados foram observados após 102 horas de ensaio. A análise dos resultados de citotoxicidade celular in vitro, revelou nível de moderado de toxicidade celular (grau 3), compatível com o seu uso como materiais cirúrgicos.
Titre en anglais
Corrosion resistance and cytotoxicity of stainless steels exposed to chlorides, simulating solution of body fluids and detergents.
Mots-clés en anglais
Acute cytotoxicity
Corrosion
Detergents
Stainless steel
Resumé en anglais
The use of corroded surgical instruments, in addition to increasing hospital costs due to unscheduled changes, can expose the patient to several adverse events. Therefore, this research aimed to analyze the pitting corrosion resistance and cytotoxicity of AISI 304 and AISI 420 stainless steels in a medium containing chloride solution, body fluid simulating solution (Hank's solution) and detergents. For pitting corrosion analysis, the cyclic potentiodynamic polarization technique was used, according to the G61-86 standard (ASTM, 2018). The morphological characterization of the surface of the specimens was performed by means of optical micrographs and images obtained by scanning electron microscopy (SEM). The distributions and concentrations of essential chemical elements were also analyzed using X-ray energy scattering spectroscopy (EDS). The agar diffusion method was used to investigate cytotoxicity. AISI 304 steel showed greater corrosion resistance in all media. In the presence of chlorides, the mean values of pitting potentials, in saline solution at 0.9% NaCl, by mass, for AISI 304 steel was Epite mean=0.605 V x Ag/AgCl/KCl sat (SD= 0.047 V) and, for the AISI 420 steel, medium Epite mean=0.356V x Ag/AgCl/KCl sat (SD=0.036V). In the presence of a body fluid simulating solution, for AISI 304 steel, the highest corrosion resistance was evidenced by an Epite mean =0.537 V x Ag/AgCl/KCl sat (SD= 0.057 V), more positive, when compared to AISI 420 steel (Epite mean= 0.048 V x Ag/AgCl/KCl sat; SD= 0.057 V). Analyzing the media that contained only detergents, for the AISI 304 steel, transpassivation was observed in the media containing detergents with alkaline and neutral pH. For AISI 420 steel, the phenomenon of transpassivation was also observed in media containing alkaline pH detergents. The presence of body fluids, regardless of the type of detergent used, led to the breakage of the passive layer, with positive hysteresis. In the media containing Hank's solution plus detergents, for the AISI 304 steel, those with the highest corrosion resistance were: alkaline enzymatic detergent (Epite mean = 0.820 V x Ag/AgCl/KCl sat; SD= 0.003 V); and alkaline detergent (Epite mean =0.903 V x Ag/AgCl/KCl sat; SD=0.048V). For AISI 420 steels, in the mixture containing Hank's solution plus detergents, greater corrosion resistance was observed in the following media: Hank's solution + alkaline detergent (Epite mean = 0.718 V x Ag/AgCl/KCl sat; SD= 0.320 V) and Hank's solution + disinfectant detergent (Epite mean = 0.502 V x Ag/AgCl/KCl sat; SD= 0.217 V). In the immersion tests, the results indicated areas of stains and corrosion on the surface of the AISI 420 steel after 16 hours of testing, and, for the AISI 304 steel, the same findings were observed after 102 hours of testing. The analysis of the in vitro cellular cytotoxicity results revealed a moderate level of cellular toxicity (grade 3), compatible with its use as surgical materials.
 
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Date de Publication
2023-04-27
 
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