O documento fornece uma visão geral da tecnologia de filmes finos para aplicações biomédicas. Apresenta conceitos e definições sobre filmes finos, biomateriais e nanotecnologia. Descreve técnicas comuns para síntese e caracterização de filmes finos e propriedades desejadas para aplicações biomédicas. Fornece exemplos de aplicações de filmes finos de diamante, DLC, SiC e TiO2 em implantes ortopédicos, dispositivos eletrônicos e propriedades antibacterianas.

1. Tecnologia de Filmes Finos para
Aplicações Biomédicas: Visão Geral
e Perspectivas
Mariana Amorim Fraga
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
Universidade Federal de São Paulo - UNIFESP
mafraga@ieee.org

2. Propósito
Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
FILMES FINOS...
...na vida cotidiana
e suas aplicações biomédicas
✓Apresentar uma visão geral da tecnologia de filmes finos;
✓Facilitar o entendimento sobre as características desse tipo de
material;
✓Introduzir algumas aplicações biomédicas de diferentes tipos de
filmes finos.

3. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Considerações Iniciais

4. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Considerações Iniciais
Adaptado da fonte: S. Ferraris and S. Perero, “Smart and composite inorganic coatings obtained by
sputtering,” Smart Composite Coatings and Membranes, pp. 33–60, 2016.

5. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Estrutura do Minicurso

6. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Parte 1: Conceitos e Definições

7. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Biomateriais
“Biomaterial é qualquer substância ou combinação de substâncias, naturais ou não, que não sejam
drogas ou fármacos, utilizadas em aplicações biomédicas e que interagem com sistemas biológicos, que
tratam, aumentam ou substituem quaisquer tecidos, órgãos ou funções do corpo” (Oliveira et al., 2010).

8. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Biomateriais, Nanotecnologia e Filmes Finos

9. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Definição de Filmes Finos
Filme fino é definido como uma camada de material com espessura entre nanômetros e micrômetros depositada
sobre um substrato com o objetivo de alterar suas propriedades superficiais.

10. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Visão Geral da Tecnologia de Filmes Finos
Adaptado da fonte:http://www.uccs.univ-artois.fr/nmpv_eng.htm

11. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Síntese de Filmes Finos

12. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Síntese de Filmes Finos
https://www.differencebetween.com/difference-between-pvd-and-vs-cvd/ ALD
CVD
PVD
https://www.intechopen.com/books/micromachining/silicon-based-micromachining-process-for-flexible-electronics

13. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Caracterização de Filmes Finos
Principais Técnicas
de caracterização

14. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Caracterização de Filmes Finos para Aplicações
Biomédicas
Fonte: J. L. Endrino, R. G. S. V. Prasad, D. Basavaraju, K. N. Rao, A. Mosquera, C. S. Naveen, and A. R. Phani,
“Antimicrobial Properties of Nanostructured TiO2 Plus Fe Additive Thin Films Synthesized by a Cost-Effective
Sol–Gel Process,” Nanoscience and Nanotechnology Letters, vol. 3, no. 5, pp. 629–636, Oct. 2011.Fonte: http://www.inicepg.univap.br/cd/INIC_2004/trabalhos/epg/pdf/EPG3-9.pdf

15. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Propriedades de Filmes Finos para Aplicações
Biomédicas
Filmes Finos como biomateriais – Características desejadas

16. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Propriedades de Filmes Finos para Aplicações
Biomédicas
✓ Propriedades Antimicrobianas;
✓ Propriedades Antibacterianas;
✓ Propriedades Antifúngicas.
Outras características de filmes finos para aplicações biomédicas:
Fonte: https://www.hefusa.net/pvd_coating/PVD-DLC-coatings-medical-instruments-devices.html

17. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Processamento de Filmes Finos
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780323512558000070
www.eprints.lib.hokudai.ac.jp
Fonte: F. Khan, M. Tanaka, and S. R. Ahmad, “Fabrication of polymeric biomaterials: a strategy for tissue engineering
and medical devices,” Journal of Materials Chemistry B, vol. 3, no. 42, pp. 8224–8249, 2015.

18. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Parte 2: Exemplos de Aplicações

19. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Visão Geral das Aplicações
Fonte: N. Eduardo Muzzio, O. Azzaroni, S. E. Moya, and M. Ángel Pasquale, “Concepts for Designing Tailored Thin
Film Surfaces with Potential Biological Applications,” Multilayer Thin Films - Versatile Applications for Materials
Engineering, 2020.

20. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de Diamante
Fonte: https://betaeq.com.br/index.php/2019/12/15/diamante-sintetico-sintese-e-aplicacoes/ Fonte: J. Paul Santerre, Ed., “Foreword,” Frontiers in Biomaterials, pp. i–iv, Oct. 2014.

21. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de Diamante
Fonte: O. Auciello, “Novel Biocompatible Ultrananocrystalline Diamond (UNCD) Coating Technology for a New Generation of Medical Implants, Devices, and Scaffolds for Developmental Biology,” Current Trends in Biomedical
Engineering & Biosciences, vol. 8, no. 3, 2017.

22. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de DLC
Fonte:https://www.semanticscholar.org/paper/Diamond-Like-Carbon-Coatings-
for-Advanced-Paul/d9694e3569bf2b636e83ad15c459ab1ba400bc3bFonte: https://betaeq.com.br/index.php/2019/12/15/diamante-sintetico-sintese-e-aplicacoes/

23. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de DLC
Fonte: https://materion.com/-/media/files/advanced-materials-group/me/technicalpapers/medical-and-biomed-thin-film-matls_prosthetic-implants.pdf

24. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de SiC
G. Bonaventura, R. Iemmolo, V. La Cognata, M. Zimbone, F. La Via, M. E. Fragalà, M. L. Barcellona, R. Pellitteri, and S.
Cavallaro, “Biocompatibility between Silicon or Silicon Carbide surface and Neural Stem Cells,” Scientific Reports, vol. 9,
no. 1, 2019.
M. Beygi, J. T. Bentley, C. L. Frewin, C. A. Kuliasha, A. Takshi, E. K. Bernardin, F. La
Via, and S. E. Saddow, “Fabrication of a Monolithic Implantable Neural Interface from
Cubic Silicon Carbide,” Micromachines, vol. 10, no. 7, p. 430, 2019.

25. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de SiC
Fonte: S.E. Saddow, "Silicon Carbide Biotechnology", 2nd Edition, 2016

26. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de TiO2
Eletrônica baseada em biomateriais
Transformar o colágeno em um biomaterial condutor flexível para
aplicações em dispositivos eletrônicos e vestíveis
A. K. Bishal, N. D. Anderson, S. K. Ho Hung, J. R. Jokisaari, R. F. Klie, A. Koh, W. Abdussalam, C.
Sukotjo, and C. G. Takoudis, “Highly Conductive Collagen by Low-Temperature Atomic Layer
Deposition of Platinum,” ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 12, no. 39, pp. 44371–44380, 2020.
O revestimento de TiO2 estimulou a adesão e proliferação de
osteoblastos, ao mesmo tempo que suprimia a adesão e
proliferação de fibroblastos em comparação com materiais não
revestidos. Implante ortopédico ideal deve ser capaz de
minimizar a formação de tecido fibroso e maximizar a geração de
novo osso.
Implante ortopédico
L. Liu, R. Bhatia, and T. Webster, “Atomic layer deposition of nano-TiO2 thin films with enhanced
biocompatibility and antimicrobial activity for orthopedic implants,” International Journal of
Nanomedicine, vol. 12, pp. 8711–8723, 2017.

27. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Aplicações Biomédicas de Filmes de TiO2
Fonte: U. Joost, K. Juganson, M. Visnapuu, M. Mortimer, A. Kahru, E. Nõmmiste, U. Joost, V.
Kisand, and A. Ivask, “Photocatalytic antibacterial activity of nano-TiO2 (anatase)-based thin films:
Effects on Escherichia coli cells and fatty acids,” Journal of Photochemistry and Photobiology B:
Biology, vol. 142, pp. 178–185, Jan. 2015.
Propriedades Antibacterianas

28. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Perspectivas
L. Xiang, J. Zhang, L. Gong, and H. Zeng, “Surface forces and interaction mechanisms of
soft thin films under confinement: a short review,” Soft Matter, vol. 16, no. 29, pp. 6697–
6719, 2020.
S. Karki, H. Kim, S.-J. Na, D. Shin, K. Jo, and J. Lee, “Thin films as an emerging platform for drug delivery,”
Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, vol. 11, no. 5, pp. 559–574, 2016.

29. Tecnologia de Filmes Finos para Aplicações Biomédicas: Visão Geral e Perspectivas
Referências
[1] H. J. Griesser, “Thin Film Coatings for Biomaterials and Biomedical Applications,” 2016. DOI: 10.1016/c2014-0-01872-2
[2] Oliveira LSAF, Oliveira CS, Machado APL and Rosa FP. Biomateriais com aplicação na regeneração óssea: método de análise e perspectivas
futuras. Revista de Ciências Médicas e Biológicas . 2010; 9(1):37-44.
[3] P. A. Nistor and P. W. May, “Diamond thin films: giving biomedical applications a new shine,” Journal of The Royal Society Interface, vol. 14, no.
134, p. 20170382, Sep. 2017.
[4] Palestra do Dr. Vladimir Trava Airoldi do INPE. Disponível em: http://www3.inpe.br/win/arquivos/VladimirJesusTravaAiroldiDIMARE.pdf
[5] G. Dearnaley and J. H. Arps, “Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review,” Surface and Coatings Technology, vol.
200, no. 7, pp. 2518–2524, Dec. 2005.
[6] S. E. Saddow, “Silicon Carbide Materials for Biomedical Applications,” Silicon Carbide Biotechnology, pp. 1–25, 2016.
[7] R. J. Narayan, N. A. Monteiro-Riviere, R. L. Brigmon, M. J. Pellin, and J. W. Elam, “Atomic layer deposition of TiO2 thin films on nanoporous
alumina templates: Medical applications,” JOM, vol. 61, no. 6, pp. 12–16, Jun. 2009.
[8] R. S. Pessoa and M. A. Fraga, “Biomedical applications of ultrathin atomic layer deposited metal oxide films on polymeric materials,”
Nanostructured Thin Films, pp. 291–307, 2019.
[9] R. Narayan, Ed., “Biomedical Materials,” 2009. DOI: 10.1007/978-0-387-84872-3

30. OBRIGADA !
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