ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Estudo qualitativo da interface do aço inoxidável P558 em meio de solução fisiológica na ausência e presença de fibrinogênio por espectroscopia de impedância eletroquímica
AUTORES: ROBERTO N. FERREIRA (UNIABC) ; SILVIA AGOSTINHO (IQUSP) ; CELSO BARBOSA (VILLARES MET) ; RUTH JAIMES (UNIABC)
RESUMO: O objetivo deste trabalho é comparar por impedância eletroquímica as características do filme passivo, no potencial de corrosão (Ecorr) do aço inoxidável austenítico em meio de cloreto de sódio 0,9 % à temperatura de 37oC. Os resultados mostram que, embora o aço em estudo, P558, não apresente corrosão localizada por pite, no Ecorr, o filme passivo aparentemente, perde suas características, tornado-se mais permeável na presença de fibrinogênio do que na ausência do fibrinogênio.
PALAVRAS CHAVES: aço inoxidável austenítico p558, fibrinogênio, impedância eletroquímica, implantes ortopédicos.
INTRODUÇÃO: A busca de materiais metálicos, que sejam adequados a implantes cirúrgicos em geral, é de grande importância[1-5]. O emprego dos aços inoxidáveis continua sendo realizado pela sua resistência mecânica e seu custo mais baixo e ainda mais quando estes aços estão isentos de níquel, pois este elemento é o responsável por 10 % de processos alérgicos no total de pacientes portadores de implantes[6-9] Em trabalhos anteriores foi mostrado que o aço P558, isento de níquel, apresenta comportamento eletroquímico semelhante ao do aço ISO 5832-9 aplicado em implantes ortopédicos em meio de cloreto de sódio.
É de extrema importância que os aços inoxidáveis aplicados a implantes ortopédicos apresentem película passiva estável e protetora em condições agressivas, sendo freqüente o uso de técnicas eletroquímicas para executar esta avaliação. Estudos comparativos anteriores, empregando curvas de polarização potenciostática e potenciodinâmica a baixa velocidade de varredura, e cronoamperometria [10-12], indicaram que o referido aço, em meios que simulam fluidos biológicos, se mostra passivado até o potencial de transpassivação.
MATERIAL E MÉTODOS: A composição química do aço P 558, em porcentagem em massa, encontra-se apresentada na Tabela 1.
Tabela 1. Composição química, em % em massa, dos aços P 558.
Grade C Si Mn Cr Ni Mo Nb N P S
P 558 0,18 0,40 9,9 16,7 0,014 3,3 0,0 0,48 0,0 0,0
Os eletrodos de trabalho consistiram de discos do aço inoxidável P 558 com área exposta à solução de 0,363 cm2, os quais foram previamente lixados com lixa comum de carbeto de silício (SiC), de granulometrias 300, 400 e 600, e lavados com água destilada, álcool etílico, e secos em jato de ar quente.
Os ensaios de impedância foram realizados utilizando um esquema clássico de três eletrodos, com um eletrodo de calomelano saturado (ECS), e um eletrodo de platina com grande área, funcionando como referência e contra-eletrodo, respectivamente. A temperatura de trabalho foi de 36,5 oC.
Nas medidas de impedância eletroquímica foi usado um potenciostato PAR 273 A acoplado a um microcomputador e ao frequencímetro EG & G Instrument, Inc, Princeton Applied Research (EG&G PAR).
Os diagramas de impedância foram obtidos no intervalo de freqüência entre 100 kHz e 1 mHz, a uma taxa de aquisição de 5 pontos por década, e com amplitude de perturbação de 8 mV. Todas as curvas foram levantadas pelo menos três vezes. As medidas foram realizadas com eletrodo parado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Figuras 1 são apresentados os diagramas de impedância eletroquímica para o aço inoxidável P 558 em solução de NaCl 0,9 % na ausência e presença de fibrinogênio a T= 37 oC.
As Figuras 1(A1) mostram um comportamento puramente capacitivo em toda a faixa de freqüência investigada, caracterizado por elevados valores de impedância, indicando que o material encontra-se passivado em ambos meios estudados. Entretanto, uma observação mais detalhada dos diagramas de Bode, permite verificar um ligeiro deslocamento para freqüências mais baixas, o que pode indicar um possível início de deterioração das características da camada passiva formada sobre o material.
Na presença de fibrinogênio, ocorre uma tendência de fechamento do arco capacitivo no diagrama de Nyquist acompanhado do desaparecimento completo da constante de tempo em altas freqüências atribuída à presença da camada passiva.
Os resultados na presença de fibrinogênio (B1) sugerem uma perda das características protetoras do filme passivo no potencial de corrosão, isto é, um aumento da permeação da camada passiva a espécies iônicas, que, eventualmente, poderiam acelerar os processos interfaciais. Circuitos equivalentes que se ajustem aos resultados experimentais poderão vir a confirmar e descrever melhor os possíveis modelos físicos, qualitativamente supostos neste trabalho.
Figura 1: Diagramas de Nyquist e Bode para o aço inoxidável P558 em meio de NaCl 0,9 % na ausência (A1) e presença de fibrinogênio (B1).
CONCLUSÕES: O aço P 558 apresenta uma alta resistência à corrosão. Os resultados dos ensaios de impedância eletroquímica no Ecorr indicam que o filme passivo, aparentemente, perde suas características, tornando-se mais permeável, na presença do fibrinogênio.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. Villamil, R.F.V., Aranha, H., Afonso, M.L.C.A., Mercadante, M.T. and Agostinho S.M.L. Revista Brasileira de Ortopedia e Traumatologia. v.37 p. 471-476, 2002.
2. Sobral, A. V. C., Ristow, Jr. W., D. S. Azambuja, I. Costa, C. V. Franco, Corrosion Science. v.43 p.1019, 2001.
3. Reclaru, L., Lerrf, R. Eschler, P.-Y. Meyer, J.-M. Biomaterials. v.22, p. 269, 2001.
4. Villamil, R.F.V., Andrade, A.H.P., Barbosa, C.A, Sokolowski, A and Agostinho, S.M.L. US Patent: ASTM STP 1438, G.L. Winters and M.J. Nutt, Eds., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA., 2002.
5. Rondelli, G., Torricelli, P., Fini, M., Giardino R. Biomaterials, v.26, p.739-744, 2005.
6. Fini, M., Nicoli Aldini, N., Giavaresi, P., Borsari, V., Lenger, H., Bernauer, J., Giardino, R., Chiesa, R. Cigada. A. Biomaterials, v.24, p.4929-4939, 2003.
7. Jaimes, R. F. V. V., Afonso, M. L. C. A., Agostinho S. M. L. and Barbosa, C. A. REM: Revista Escola de Minas, v. 60, 1, p.63-68, 2007.
8. Basridas, J. M., Polo, J. L., Torres, C. L., Cano, E. Corrosion Science. v.43, p. 269, 2001.
9. Giordani, E.J., Ferreira, J., Balancin, O. REM: Revista Escola de Minas. v. 60, 1, p.55-62, 2007.
10. Jaimes, R.V.V., Andrade Afonso, M.L.C., Sokolowski, A., Rogero, S.O., Agostinho, S. M. L. and Barbosa, C.A. INTERCORR 2008.CD-ROM.
11. Jaimes, R.V.V., Andrade Afonso, M.L.C., Agostinho, S. M. L. and Barbosa, C. A. 62o Congresso Annual da ABM, 2007.CD- ROM.
12. Villamil, R.F.V., Barbosa, C. A., Sokolowski, A. Agostinho S.M.L. XXI CONBRASCORR- Congresso Brasileiro de Corrosão. Anais do Congresso, 2001.
