Filmes finos para sensores de pressão em próteses de membros inferiores: Dióxido titânio dopado com prata

Abstract

O crescente aumento de amputações, fundamentado no estilo de vida ocidental, aliado à elevada taxa de rejeição de próteses dos membros inferiores são os ingredientes promotores do presente trabalho. O desenvolvimento de uma rede de sensores que mapeie as pressões exercidas pela prótese no coto parece ser um das chaves do problema. Para tal, requer-se um sistema multi-camadas constituído por materiais piezoeléctricos e/ou piezoresistivos, uma camada TiN condutora do sinal e uma camada isolante superficial, TiO2, que permita a não interferência de pontos de pressão e evite curto-circuito. Mais, a interface encaixe-coto é propricia ao desenvolvimento de microorganismos oportunistas e nesse sentido a escolha de prata, reconhecidamente bactericida, permite ainda moldar as propriedades mecânicas do TiO2 tornando o material mais dúctil. O presente estudo incidiu na produção de filmes finos de TiO2 dopado com prata pela técnica pulverização catódica modo magnetrão em atmosfera reactiva. Objectivou-se investigar cinco filmes com composições atómicas de prata compreendidas de 0 a 30%, no que concerne à avaliação das propriedades físico-químicas dos filmes como depositados e após tratamento térmico, e dos efeitos tóxicos quando em interacção com células eucarioticas e procariotas. Os resultados demonstraram diferenças significativas a nível estrutural, morfológico, mecânico e biológico entre os filmes como depositados e após tratamento térmico. A presença de prata induziu a amorfização da matriz TiO2, crescimento do filme tipo Stranski-Krastanov e consequente microestrutura tipo 1 do diagrama de Thornton. Por efeito de coalescência houve formação de aglomerados de prata à superfície, que despoletaram o aumento da rugosidade e a diminuição da dureza. O tratamento térmico amplificou as propriedades referidas. Os filmes finos como depositados com composição de prata superior a 10% at. manifestaram toxicidade em células animais e procariotas. Concluiu-se que o intervalo de composição de prata favorável será entre 0,1 e 12% at. de modo a actuar como agente bactericida e não afectar as células humanas. Paralelamente, dever-se-á realizar um estudo a incidir na composição de prata adequada para moldar as propriedades mecânicas do material, nomedamente nanodureza, bem como na manutenção do carácter isolador do TiO2.