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Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 11874 (2022) Citar este artigo

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O Ti e suas ligas são os dispositivos de biomateriais metálicos mais utilizados devido à excelente combinação de propriedades químicas e mecânicas, biocompatibilidade e não toxicidade ao corpo humano. No entanto, as ligas atuais disponíveis ainda apresentam vários problemas, como citotoxicidade de Al e V e altos valores de módulo de elasticidade, em comparação com o osso humano. As ligas do tipo β, em comparação com as ligas de Ti do tipo α e (α + β), têm menor módulo de elasticidade e maior resistência mecânica. Então, novas ligas biomédicas do tipo β estão sendo desenvolvidas com elementos de liga não citotóxicos, como Mo e Nb. Portanto, as ligas do sistema Ti-5Mo-xNb foram preparadas por fusão a arco de argônio. A composição química foi avaliada pela análise EDS, e as medidas de densidade foram realizadas pelo método de Arquimedes. A estrutura e microestrutura das ligas foram obtidas por difração de raios X e microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os valores de microdureza foram analisados ​​e os testes de MTT e cristal violeta foram realizados para avaliar sua citotoxicidade. À medida que a concentração de Nb aumenta, cresce também a presença da fase β-Ti, com a liga Ti-5Mo-30Nb apresentando uma única fase β-Ti. Em contrapartida, a microdureza das ligas diminui com a adição de Nb, exceto a liga Ti-5Mo-10Nb, que tem sua microdureza aumentada provavelmente devido à precipitação da fase ω. Testes biológicos in vitro mostraram que as ligas não são citotóxicas.

Atualmente, o número de idosos está aumentando em todo o mundo. Consequentemente, aumenta também a demanda por materiais para substituição de tecidos duros, como implantes de quadril e joelho, para proporcionar melhor qualidade de vida e tratamento clínico para doenças relacionadas à idade1,2. Devido às suas excelentes propriedades, como alta resistência mecânica, boa resistência à corrosão, baixo módulo de elasticidade e excelente biocompatibilidade, as ligas de Ti são amplamente utilizadas em aplicações biomédicas3. As ligas CP-Ti e Ti-6Al-4 V são amplamente utilizadas como materiais de implantes4. No entanto, estudos demonstraram que os íons V são citotóxicos e podem causar reações adversas no organismo, enquanto os íons Al podem induzir distúrbios neurológicos, como a doença de Alzheimer2,5. Assim, novas ligas sem Al e V estão sendo desenvolvidas, mantendo as propriedades já conhecidas das ligas de Ti. Para superar esse problema, são usados ​​elementos β-estabilizadores não tóxicos e não alergênicos, como Ta, Zn, Sn, Nb e Mo. Esses elementos produzem ligas de Ti com alta resistência mecânica e baixo módulo de elasticidade6.

Embora alguns estudos indiquem que a liberação de íons Mo pode ser tóxica7,8, outros mostram que ligas de Ti contendo Mo apresentam excelente biocompatibilidade9, como Ti-15Mo10, Ti-15Mo-5Mn11 e Ti-12Mo-6Zr-2Fe (TMZF)12 . Outros estudos mostraram que ligas de Ti contendo Mo apresentam boa compatibilidade mecânica13, como Ti-Mo14 e Ti-Mo-Ta15. Além disso, Karthega et al.16, Oliveira et al.17 e Zhou et al.18 mostraram que as ligas Ti-Mo têm excelente resistência à corrosão contra fluidos corporais simulados13. Outros estudos mostraram que as ligas Ti-Mo-Nb apresentaram boas propriedades mecânicas, resistência à corrosão19,20,21 e adequada biocompatibilidade in vitro22. O Mo também é um elemento fortemente estabilizador β. Portanto, altas concentrações podem levar ao aumento da energia de ligação atômica, tendendo a aumentar o módulo de elasticidade das ligas23. Assim, devido ao baixo número de estudos com ligas ternárias de Ti-Mo-Nb com baixa concentração de Mo, variando o Nb de baixo a alto teor, e visando evitar aumento do módulo de elasticidade das ligas e possível citotoxicidade das Mo, optou-se por trabalhar com apenas 5% em peso do elemento Mo nas ligas.

Além disso, o Brasil detém cerca de 90% dos recursos mundiais de nióbio, respondendo por cerca de 95% da produção mundial. Dessa forma, do ponto de vista econômico e estratégico, é fundamental investir em pesquisas relacionadas ao processamento e desenvolvimento de ligas contendo nióbio, visto que o Brasil lidera os recursos mundiais desse metal24,25.