Development of Dental Implants

Abstract

Implantes dentários são edispositivos suscetíveis a infeções bacterianas como a peri-implantite. Esta condição patológica começa pela criação de um biofilme bacteriano que adere e rodeia o implante dentário, resultando na inflamação dos tecidos moles e perda de osso. Além disso, se esta doença for negligenciada, podem ocorrer falhas na osseointegração e consequente fracasso do implante. Portanto, com o objetivo de minimizar o impacto da colonização bacteriana no implante, esta tese propõe a deposição de nanopartículas bactericidas de prata numa superfície nanoestruturada de Tântalo (Ta). Nesta tese, as nanoestruturas de óxido de Tântalo foram obtidas através da Oxidação por Plasma Eletrolítico de chapas de Ta, o que permitiu obter micro e nanoporos na sua superfície. Nanopartículas de prata (Ag NPs) foram pulverizadas nos substratos nanoestruturados com o objetivo de obter nanopartículas com diferentes tamanhos. Posteriormente, alguns dos substratos depositados com NPs de prata foram cobertos com uma fina camada de carbono para estudar como seria o seu impacto na libertação de iões de prata e na resistência mecânica da amostra.Os níveis de libertação iónica de prata revelaram que a quantidade de nanopartículas de prata depositadas não foram suficientes para produzir uma atividade antibacteriana capaz de prevenir infeções. Contudo, estes resultados provaram que o par nano-galvânico entre a prata e o carbono aumentou a quantidade de Ag+ biocida que é ionizada, além de que a camada de carbono permitiu encapsular efetivamente as NPs conferindo-lhes uma maior resistência mecânica e adesão à superfície de tântalo nanoestruturado.

Dental implants are susceptible to bacterial infections such as Peri-implantitis. This pathological condition is initiated by a bacterial biofilm that adheres and surrounds the dental implant, which triggers the inflammation of soft tissues and loss of supporting bone. Furthermore, if not addressed in time this disease may lead to osseointegration failure and consequent implant failure. Therefore, with the objective of minimizing the impact of bacteria adhesion on the implant, this thesis proposes the deposition of bactericidal silver nanoparticles on a tantalum (Ta) nanostructured surface.In this thesis, tantalum oxide nanostructures were obtained by submitting regular tantalum sheets to Plasma Electrolytic Oxidation, which created micro and nanopores on the Ta surface. Afterwards, silver nanoparticles were sputtered onto the nanostructured substrate in order to obtain nanoparticles with different sizes. Then, some of these deposited substrates were covered with a thin layer of Carbon to analyze its impact on the silver ion release (well known as the active antimicrobial agent) as well as the structural robustness of the samples.Silver ion release revealed that the amount of silver nanoparticles deposited were not enough to generate an antibacterial activity capable of preventing an infection. These results also proved that the nano-galvanic couple of silver and carbon enhances the ionization of the biocidal Ag+. This thesis also shows that the carbon layer possesses the promising ability of improving the mechanical robustness of the samples.