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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.43.2013.tde-24092014-132539
Document
Auteur
Nom complet
Gustavo Ferraz Trindade
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2013
Directeur
Jury
Rizzutto, Marcia de Almeida (Président)
Salvadori, Maria Cecilia Barbosa da Silveira
Silva, Adriana de Oliveira Delgado
Titre en portugais
Modificações superficiais em polímeros por feixes iônicos para estudo de biocompatibilidade
Mots-clés en portugais
AFM
angulo de contato
biocompatibilidade
ERDA
feixe ionico
implantacao ionica
PIXE
polimeros
RBS
SIMS
trombogenicidade
XPS
Resumé en portugais
Nos dias atuais, grande parte das intervenções cirúrgicas inclui o implante de materiais. Os grandes obstáculos na implantação de próteses em organismos humanos são a coagulação sanguínea em contato com o material devido ao alto grau de ativação plaquetária e a compatibilidade dos tecidos biológicos ao material implantado. Agregando melhorias de propriedades mecânicas a superfícies biocompatíveis, materiais poliméricos apresentam grandes tendências a serem excelentes candidatos a biomateriais para tais aplicações. O objetivo deste trabalho foi realizar modificações superficiais em polímeros através do método de implantação por feixe iônico a fim de se investigar mudanças induzidas em suas propriedades superficiais e estudar possíveis mudanças em sua biocompatibilidade, em específico, sua hemocompatibilidade. Amostras de policarbonato foram irradiadas com feixes de íons de argônio com energia 23 keV e cinco diferentes doses. As superfícies das amostras foram analisadas com medidas de ângulo de contato, microscopia de força atômica, espectroscopia de massa de íons secundários, espectroscopia de fotoelétrons, espectroscopia de retroespalhamento Rutherford, deteção de recuo elástico, espectroscopia de raios-X induzidos por partículas e testes de adesão plaquetária. Os resultados das diferentes técnicas apontaram de forma consistente a uma série de alterações químicas e físicas induzidas nas superfícies das amostras, dentre elas: a perda significativa de hidrogênio nas amostras irradiadas, aumento do grau de reticulação entre as cadeias poliméricas que levou ao aumento de elétron deslocalizados e mudança de coloração, remoção de aditivos, migração à superfície de átomos de argônio implantados e alteração de hidrofilicidade. Ao confrontar todos os resultados obtidos com os resultados dos testes de adesão plaquetária, constatou-se que os efeitos observados aumentam o caráter trombogênico da superfície do policarbonato e que a remoção de aditivos com grupos sulfato e sulfonato após irradiação com argônio teve grande influência em tal aumento.
Titre en anglais
Surface modifications in polymers by ion beams for the study of biocompatibility
Mots-clés en anglais
AFM
biocompatibility
contact angle
ERDA
ion beam
ion implantation
PIXE
polymers
RBS
SIMS
thrombogenicity
XPS
Resumé en anglais
In the current days, a big part of the surgical interventions includes the implant of materials. The great obstacles for prosthesis implantation in living organisms are the blood clotting when in contact to the material due to a high level of platelet activation and the biological tissues compatibility to the implanted material. By joining improvements on mechanical properties to biocompatible surfaces, polymer materials present high tendencies to be excellent biomaterials candidates for such applications. The objective of this work was to perform surface modification in polymers through the ion beam implantation method in order to investigate changes induced in their surface properties and study possible biocompatibility changes. Samples of polycarbonate were irradiated with argon ion beam with 23 keV energy and different doses. The surfaces of the samples were analyzed by contact angle measurements, atomic force microscopy, secondary ion mass spectroscopy, x-ray photoelectron spectroscopy, Rutherford backscattering spectroscopy, elastic recoil detection, particle induced x-ray spectroscopy and platelet adhesion tests. The results from the different techniques pointed consistently to a series of chemical and physical changes induced on the samples' surfaces, such as: significant loss of hydrogen for the irradiated samples, increase of cross-linking between polymer chains which led to the increase of delocalized electrons and color change, removal of additives, migration of argon atoms to the surface and hydrophilicity changes. By comparing all the obtained results to the platelet adhesion tests results, it was found that the observed effects increase the thrombogenic characteristic of the polycarbonate surface and that the removal of additives with sulfate and sulfonate groups after the argon irradiation had great influence on such increase.
 
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DissertGFT.pdf (18.58 Mbytes)
Date de Publication
2014-09-29
 
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  • Lima, S.C., et al. Pre-Hispanic ceramics analyzed using PIXE and radiographic techniques [doi:10.1016/j.nimb.2011.04.064]. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms [online], 2011, vol. B269, p. 3025-3031.
  • LIMA, S. C., et al. Prehispanic ceramics analyzed with PIXE and radiography techniques. In 10th European Conference on Accelerators In Applied Research and Tecnology, Athens, 2010. Book of Abstracts., 2010. Abstract.
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