Degradação de superfícies de diamante em meio fisiológico

Abstract

No presente trabalho foram desenvolvidas superfícies de diamante, dopadas com boro, através da técnica de deposição química em fase de vapor assistida por filamento quente (HFCVD), num substrato cerâmico de nitreto de silício (Si3N4). Com estas amostras procurou-se estudar a degradação das superfícies de diamante quando em contacto com um fluido fisiológico, em regime estático e dinâmico. Este conhecimento é essencial para a implementação das superfícies de diamante em biossensores implantáveis. Assim, estas superfícies foram imersas numa solução fisiológica de SBF (simulated body fluid) com duas concentrações da proteína BSA (bovine serum albumin), durante diversos períodos (10, 20 e 30 dias). Os resultados permitiram concluir que as amostras que apresentam uma maior tendência para a adsorção de espécies iónicas à superfície foram aquelas que possuem uma maior rugosidade, bem como maior grau de oxidação. Contudo, foi possível constatar que a rugosidade não exerce uma grande influência na degradação das superfícies dos filmes. Por outro lado, a presença de grupos funcionais na superfície é decisiva, influenciando fortemente quer a adesão de proteínas quer a deposição de espécies iónicas. Relativamente aos regimes em estudo, foi possível concluir que as superfícies de diamante imersas na solução em regime dinâmico apresentam uma menor tendência para a adsorção da proteína BSA, bem como para a deposição de espécies iónicas. Por fim, as medidas de resistência elétrica efetuadas antes e após os ensaios de imersão demonstraram a existência de alterações ao nível da condutividade superficial de algumas amostras. Conclui-se, assim, que esta modificação ocorre devido à deposição de elementos com carga nas superfícies. Esta situação demonstra, efetivamente, que as superfícies MCD e NCD dopadas com boro e desenvolvidas neste trabalho não apresentam características bio-inertes, o que contraria estudos anteriormente realizados.

In the present work, boron doped diamond surfaces, obtained by the hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) technique, were grown on silicon nitride (Si3N4) ceramic substrates. With these samples, we have studied the degradation of diamond surfaces upon contact with a physiological fluid, in static and dynamic regime. This knowledge is essential for the implementation of diamond surfaces in implantable biosensors. These surfaces were then immersed in a SBF (simulated body fluid) physiological solution with two BSA (bovine serum albumin) protein concentrations for different periods (10, 20 and 30 days). The results have showed that diamond surfaces with greater tendency for adsorption of ionic species at the surface are those having higher roughness as well as higher oxidation degree. However, it was found that the roughness does not exert a major influence on the surface degradation. On the other hand, the presence of functional groups on the surface is decisive, strongly influencing the adherence of proteins and the deposition of ionic species. Regarding the studied regimes, it was concluded that the diamond surfaces immersed in the solution in dynamic regime show a lower tendency for adsorption of BSA protein as well as deposition of ionic species. Finally, the performed electrical resistance measurements, done before and after the immersion tests, demonstrated significant changes of the surface conductivity of some samples. It is then concluded, that these changes mainly occurs due to the deposition of charged elements on the surface. This situation demonstrates effectively that the boron doped MCD and NCD surfaces developed in this work do not exhibit bio-inert characteristics as previously asserted in various studies.