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Tesis

Obtención de óxidos blancos para implantes dentales

2005



Título Obtención de óxidos blancos para implantes dentales
Nombre De las Heras, María Evangelina
Ingeniera Aeronáutica Universidad Nacional de La Plata Argentina
Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM
Directores Dra. Dyment Fanny. CNEA
Dr. Iribarren Manuel.
. CNEA Centro Atómico Constituyentes
Fecha Defensa 24/10/2005
Jurado

Código Código IT IT/T--99/05

Resumen

Los implantes dentales oseointegrados son ampliamente utilizados debido a que pueden ser empleados como solución para gran cantidad de indicaciones clínicas basando su éxito en la obtención de una buena oseintegración. En la actualidad los más empleados son los implantes de raíz del tipo roscado, representando éstos, sustitutos artificiales de las raíces de los dientes naturales. De esta forma, los implantes son colocados sobre una columna vertical de hueso, en ambos maxilares. Finalmente, se coloca un muñón que soportará la cerámica del diente (parte protética).
El material empleado para la fabricación de los implantes dentales oseointegrados es, principalmente, el Ti comercialmente puro; esto es debido a su excelente biocompatibilidad, resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas (biofuncionalidad) como así también su procesabilidad y disponibilidad. El objetivo del presente trabajo fue el de obtener un recubrimiento adherente similar al color de la pieza dental en la superficie exterior del pilar de un implante dental, de forma tal que, ante la eventualidad que el paciente sufra una retracción de la encía, se evite la aparición del color metálico, típico del Ti, con la consiguiente complicación estética.
Se obtuvieron capas blancas de TiO2 homogéneas, de un espesor variable por medio de tratamientos térmicos sobre muestras de Ti comercialmente puro grado 2. Los mismos fueron realizados en atmósfera de aire, a temperaturas superiores a la de transición alfa/beta del Ti puro. Dichos experimentos fueron repetidos en piezas protésicas reales, obteniéndose los mismos resultados.
Las muestras tratadas fueron caracterizadas por medio de microscopía óptica y electrónica de barrido, microsonda electrónica, difracción de Rayos X y análisis superficial por medio de la técnica XPS. Asimismo, se evaluó la microdureza, adherencia, rugosidad, porosidad y desgaste. El crecimiento de la capa de óxido es parabólico. Del análisis por medio de microsonda electrónica y microscopía óptica observamos que la zona que sigue a la capa de óxido se corresponde con una zona de difusión presentando un mayor porcentaje de oxígeno del material base. Por medio del análisis de difracción de rayos X de las superficies con óxido superficial se determinó que en todos los casos el óxido presente es TiO2, Rutilo. El mismo análisis mostró que la capa de óxido se encuentra bajo tensiones de compresión debiéndose esto a la ubicación de los átomos de oxígeno en la red de Ti, hecho que fue corroborado por medio de perfiles de microdureza realizado en cortes transversales de las muestras tratadas. De los ensayos de adherencia se observa que el tipo de falla que presenta la capa es principalmente cohesivo-adhesivo observándose también falla por saltado. Por medio del cálculo de volumen de poros mediante densidad hidrostática se observó que el volumen de poros se incrementa con el aumento del tiempo de tratamiento térmico, pudiendo deberse a que a medida que se incrementa el tiempo de tratamiento, los poros presentes en el óxido se comunican formando grietas. El ensayo de desgaste por cepillado mostró que las muestras con óxido de titanio no presentan un desgaste significativo en comparación con muestras recubiertas con un composite de uso odontológico. El tratamiento resulta repetitivo, económico y relativamente de fácil aplicación práctica haciéndolo de fácil implementación en una línea de producción.

Complete Title

Abstract

Dental implants are widely used due to their excellent biocompatilibity and successful capability to osseointegrate. Currently, the most commonly applied implants use a metal screw root as artificial substitute to the natural tooth. In practice, small cylindrical screws are placed upon a vertical column made through the bone. Finally, an abutment is secured to sustain the ceramics of the tooth (the prosthesis). The base material employed for such implants is typically commercial pure Ti due to its excellent biocompatilibity, resistance to corrosion and mechanical properties (biofunctionality), as well as its manufacturing process and availability. The aim of this investigation was to obtain an adherent coating of similar color of the tooth on the surface of the implant, in order to avoid the appearance of the metallic color of Ti in case of gum retraction and subsequent unaesthetic consequences. Homogeneous white layers of TiO2 of different thickness were obtained applying thermal treatments to the Ti specimens of commercial grade 2. These treatments were carried out in air atmosphere at temperatures than higher the corresponding to the transition T alfa/beta of pure Ti. The process was also carried out on real prosthetic pieces recording the same results. The specimens were studied using OM, SEM, WDS, DRX, XPS, and evaluated for oxygen composition, micro-hardness, adherence, roughness, porosity and wear resistance. The growth of the oxide layer is parabolic, showing that a diffusion process is taking place. WDS and OM analysis showed that the region below the oxide layer corresponds to a diffusion layer with oxygen content higher than to the base material. XRD analysis on the surface presenting superficial oxide showed to be TiO2 (Rutile). The same analysis showed that the oxide layer is compression due to the presence of oxygen atoms in the Ti lattice, confirmed by the microhardness profile testing done on the cress-sectional area of the treated specimen. The adherence test showed that the flaw present is mainly cohesive-adhesive, showing also scaling off. The volumetric porosity studied by means of hydrostatic density showed that the volume of the pores increases with increasing treatment time, possibly due to the fact that as the time increases the existing pores coalesces forming cracks. The wear resistance experiment showed that the specimen coated with titanium oxide layer exhibited an insignificant wear as compared with specimens coated with a standard dental composite. The treatment is cheap and relatively easy to implement in an industrial real.

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