Influence of hydrogen peroxide on the tribocorrosion of titanium

Abstract

O titânio é um material vastamente utilizado na medicina dentária graças à sua excepcional biocompatibilidade e óptima resistência à corrosão. Mesmo assim, alguns dos implantes são rejeitados. Embora resistente à corrosão, o titânio não é completamente inerte em condições in vivo, existindo a libertação de partículas de desgaste e iões resultantes da sua corrosão. A complexidade do ambiente da cavidade oral, quer pelas suas propriedades químicas, electroquímicas ou mecânicas, é um excelente campo de estudo, que necessita de um conhecimento mais aprofundado para evitar perdas médicas ou económicas. O peróxido de hidrogénio é um composto químico comummente descrito como citotóxico para uma vasta gama de culturas animal, de plantas ou bacteriana. Este tem um papel preponderante na resposta imunitária dos seres vivos. Normalmente utilizado como agente de limpeza, em produtos de branqueamento de dentes ou para tratamento de feridas, o peróxido de hidrogénio está em constante contacto com tecidos, tornando-o um caso de estudo interessante na área biomédica. O principal objectivo deste trabalho prende-se com o estudo, pela primeira vez, da influência do peróxido de hidrogénio na tribocorrosão do titânio. Alguns estudos foram conduzidos ao longo dos últimos anos relacionados com o efeito do H2O2 na corrosão do titânio, mas nenhum relacionado com tribocorrosão. Foram feitos ensaios de contacto recíproco em amostras imersas em saliva artificial, com diferentes concentrações de peróxido de hidrogénio, usando um contacto tribológico com a configuração de bola-em-plano, de modo a recriar o processo de mastigação num ambiente oral. Foi observado que o peróxido de hidrogénio tem uma importante influência no comportamento corrosivo do titânio. Quão maior a concentração de H2O2, menor a tendência para a corrosão deste, mas por outro lado apresenta uma velocidade de corrosão maior. Também a resistência à corrosão do sistema é fortemente afectada, diminuindo com o aumento da concentração de H2O2. A maior conclusão do trabalho prende-se com o facto de a presença do peróxido de hidrogénio diminuiu o volume de desgaste e diminuiu o tempo de estabilização electroquímica do sistema quando em contacto recíproco.

Titanium is widely used in dentistry due to its exceptional biocompatibility and high corrosion resistance. Even tough, some dental implants are lost. Titanium is not completely inert when in vivo conditions, leading to the release of wear debris and corrosion ions which have a hostile effect on the surrounding tissues. The complexity of the oral cavity conditions, either by its chemical, electrochemical and even physical properties is an important subject to study and to try to understand, to avoid the medical and economical losses. Hydrogen peroxide is a compound commonly described as cytotoxic to a wide range of animal, plant and bacterial culture. It is usually used as bleach, teeth whitening product or wound treatment. It is also the most important intermediate in an inflammatory response. The constant presence of hydrogen peroxide on the human body increases its scientific importance in a biomedical point of view. The main objective of this work is to understand, for the very first time, the influence of hydrogen peroxide on the tribocorrosion of titanium. Several studies had been conducted over the last years regarding the influence of H2O2 on the corrosion of titanium, but its influence had never been associated with tribocorrosive mechanisms. Reciprocating sliding tests were performed on samples immersed on artificial saliva with different concentrations of hydrogen peroxide using a reciprocating ball-on-plane tribometer in order to mimic the mastication process in an oral environment. As the main conclusions of this work, it was observed that the presence of hydrogen peroxide has an important influence on the corrosive behavior of CP-Ti. The higher the concentration of H2O2, the lower tendency to corrosion on the samples, although they showed an higher corrosion rate. The corrosion resistance of the system is strongly affected by the presence of H2O2, decreasing it as the higher the concentration. And the most important conclusion is that the presence of H2O2 influences how titanium it behaves when in reciprocating sliding contact. Its presence decreases the wear volume loss and decreases the needed time to achieve a stabilized state in a tribological contact.