Desenvolvimento do processo de funcionalização de superfícies em PEEK com hidroxiapatite para implementação em implantes dentários

Abstract

A colocação de implantes dentários tem aumentado significativamente nas últimas décadas. Atualmente, a utilização de implantes é considerada a melhor solução para a substituição de dentes perdidos, pois oferece vantagens como maior estabilidade, durabilidade e estética em comparação com outras alternativas. O Poliéter-éter-cetona (PEEK) é um polímero termoplástico que apresenta alta resistência à fadiga e ao desgaste. No entanto, a bioatividade do PEEK é considerada baixa. Para superar esta limitação, este trabalho teve como objetivo aumentar a bioatividade do PEEK incorporando hidroxiapatite na sua superfície, de modo a promover a formação de tecido ósseo ao redor do implante. Para tal, foram produzidos materiais compósitos de PEEK/HAp com 0,25, 0,5 e 1% de hidroxiapatite (HAp) em peso. A dispersão dos pós de PEEK e hidroxiapatite foi o primeiro desafio do trabalho. A adesão do material compósito ao substrato de PEEK foi realizada com a técnica de prensagem a quente, que permitiu uma boa adesão da camada ao substrato. Para avaliar a efetividade da incorporação da HAp ao substrato de PEEK, as amostras foram caracterizadas por diversas técnicas, incluindo microscopia eletrônica de varredura (MEV) para analisar a estrutura, composição e propriedades dos materiais. Em seguida, realizaram-se ensaios tribológicos para avaliar a adesão das camadas, utilizando ultrassom altamente energético e ensaio de desgaste que simula a condição oral. Com base nos resultados obtidos a adesão da camada de compósito ao substrato de PEEK foi eficaz para o compósito com 1% de HAp, o que indica uma boa compatibilidade entre os materiais utilizados. No entanto, durante os ensaios tribológicos foram observadas algumas diferenças nos resultados, especialmente no que se refere à remoção de material. Os resultados sugerem que o revestimento da superfície do PEEK com HAp é promissora para melhorar as suas propriedades e torná-lo mais compatível com o tecido ósseo. É fundamental enfatizar a necessidade de investigações mais detalhadas, especialmente nos ensaios de desgaste e na avaliação da osseointegração do material, para aprimorar a segurança e eficácia da opção de implantes dentários.

The placement of dental implants has significantly increased in the last decades. Currently, the use of implants is considered the best solution for replacing lost teeth, as it offers advantages such as greater stability, durability, and aesthetics compared to other alternatives. Polyetheretherketone (PEEK) is a thermoplastic polymer that exhibits high fatigue and wear resistance. However, PEEK's bioactivity is considered low. To overcome this limitation, the objective of this study was to enhance PEEK's bioactivity by incorporating hydroxyapatite on its surface to promote the formation of bone tissue around the implant. For this purpose, PEEK/HAp composite materials were produced with 0.25, 0.5, and 1% by weight of hydroxyapatite. The dispersion of PEEK and hydroxyapatite powders posed the initial challenge of the work. The adhesion of the composite material to the PEEK substrate was achieved using the hot-pressing technique, which ensured a strong bonding between the layers. To evaluate the effectiveness of incorporating hydroxyapatite (HAp) into the PEEK substrate, the samples were characterized using various techniques, including scanning electron microscopy (SEM) to analyze the structure, composition, and properties of the materials. Subsequently, tribological tests were conducted to assess layer adhesion, using highly energetic ultrasound and a wear test simulating oral conditions. Based on the results obtained, the adhesion of the composite layer to the PEEK substrate was effective for the composite with 1% HAp, indicating good compatibility between the materials used. However, differences in the results were observed during the tribological tests, particularly concerning material removal. The findings suggest that functionalizing the surface of PEEK with HAp holds promise for improving its properties and enhancing its compatibility with bone tissue. Emphasizing the need for more detailed investigations, especially in wear tests and evaluation of material osseointegration, is essential to further improve the safety and efficacy of this option for dental implants.