Brzina elektrokemijskih interakcija metala u biološkim tekućinama

Naravno, ne treba zaboraviti da je stopa korozije i vjerojatno razmjene elektrona procesa ne mogu predvidjeti isključivo na temelju teorijskih podataka. Uvijek neophodno eksperimentalni detekcija brzina elektrokemijskih interakcija (korozije + razmjena elektrona) u određenoj okolini in vitro, simulacije sastav tjelesnih tekućina, ili istraživanja u sustavu in vivo.

S praktičnog stajališta, važno je imati na umu da su pokusi s uzorcima prije pasivna metal ne može simulirati situacije koje se javljaju tijekom mehaničke povrede pasivnog sloja zbog korozije. Dakle, potrebno je podvrgnuti test materijala statičkim, dinamičkim i cikličkih opterećenja.

korozija

Smatra se da korozivni vrsta napada korozije opaža u implantirani metala (Williams, Rouf, 1978- Muller et al., 1996). Proizvodi nastaju tijekom tog procesa, imaju vrlo značajan utjecaj na razinu biokompatibilnosti materijala.

Kada izmjenične opterećenja uzrokuje kretanje između implantata površine metalnih dijelova, na primjer vijak i igle, postoji kršenje pasivnog sloja i pojavu brojnih mikropukotine. To povećava površinu implantata prolazi opterećenje i površinu kontakta s agresivnom mediju organizma. U tom procesu, brzina korozije metalne površine može se povećati za nekoliko redova veličine i rezultirati brzom razvoju umora korozije implantata. To se može smanjiti na stabilnu fiksaciju šipke ili ploče ostvarive osiguravajući čvrstu vezu između implantata i njihove fragmente kostiju. Ovo sprečava sekundarni pomak, koji je rezultat biološke resorpcije kosti. Prema tome, smanjenje korozije će doprinijeti višoj stabilnost implantata. Ako je sučelje implantata / koštana formacija područjima visoke koncentracije naprezanja, promatrane kostiju i osteoporoze osteomalacija, zatim popuštanje žbice, ploče, šipke (Muller et al., 1996. Kovacs, Davidson, 1993- Moroni et al., 1994 ).

Elementi sposoban da sam pasivizaciju, više je otporniji na koroziju, jer na površini istovremeno su procesi i razgradnje tumori pasivnog sloja. Naravno, biokompatibilnost položaju uvijek poželjno veći formiranje zaštitnih oksida od uništiti. Ako se kao rezultat korozije oksida nastaje u malim količinama ili u potpunosti odsutna, otapanja metala može promatrati, na primjer, zbog svojih ionskih skupina (Kovacs, 1992).

Najniža vrijednost korozije koje su proporcionalne količini stopa korozije i razmjene elektrona Zr, Ti, Ta, Nb i Cr i titanskih legura, kao što su Ti-6V-4Al, Ti-13Nb-13Zr, ispod površine oksidirane. U stvari, stopa elektrokemijskih interakcija (korozije + razmjena elektrona) od ovih materijala je mnogo niža elektrona tečaj na grafitu, koja, kao i plemenite metale, nema zaštitni sloj oksida.

Teorijskog mjestu korištenja za dopiranje titanskih legura i metala koji imaju sposobnost samo-pasivizaciju, kao što je Zr, Nb ili Ta, povoljnije od V i Al, kao i kada je postavljen u agresivnim biološkom okruženju, pridonose formiranju dodatnim slojem oksida i spriječiti izlaz toksičnih iona , Vanadij, krom, nikal, i nekoliko drugih elemenata nemaju takva svojstva. Prema tome, njihova upotreba smanjuje sposobnost legura na bazi Ti, Zr, Nb i Ta samo-pasivizaciju.

Kada se ovi metali dolaze u tkivo u obliku iona, oni imaju toksični učinak na stanice. Osim toga, metali poput Al, V i Mo imaju relativno visoku vrijednost inverzne otpora polarizacije.

Kao posljedica toga, oni mogu biti oslobođen tijekom postupka repassivation na površini u obliku čiste soli metala ili, ako tanka pasivni sloj filma pod prirodnim uvjetima je uklonjena, oštećena korozije ili korozivnim mehaničkim djelovanjem. Prema tome, oni su potencijalno opasno, jer može migrirati izravno na okolno tkivo u obliku iona ili molekula i uzrokuju razvoj toksičnih, imunoloških i drugih nuspojava.

Sve to treba uzeti u obzir u primjeni i razvoju novih materijala, kao što je nečistoće može značajno promijeniti biokompatibilnost od implantata (Kovacs, 1992.-Kovacs, Davidson, 1993- Bruneel et al., 1988- Davidson, 1993- Alcantara et al., 1999).

Kako bi se spriječilo taj proces, potrebno je primijeniti tehnologiju kako bi se dobilo na površini implantata „debeli” otporan prema abraziji zaštitnom folijom koja se spriječilo stvaranje reakcije površini metala, kao što su titana, cirkonija, Ti-13Nb-13Zr ili Zr legura -2.5Nb.

Međutim, debljina filma ne može prijeći određenu vrijednost, nakon čega će izgubiti svoju ljepila i visoke biomehanička svojstva. Nasuprot tome, umjesto pozitivnog rezultata, ovaj pristup daje negativan (Mishra, Davidson, 1992.-Ciada i sur., 1997 Jacobs i sur., 1998).

Uloga adhezijskih proteina na površini metala

Adhezijske proteine primijetio odmah nakon primjene metalnih implantata na tijelo. O tome kako se taj proces odvija, postoji li u ovoj građi proteina, njegove kinetiku, razina biokompatibilnosti materijala u velikoj mjeri ovisi.

Smatra se da su produkata korozije znatno utječe na čvrstoću prianjanja proteina. Očito, to može biti zbog razmjene elektrona.

Postoji korelacija proces zadržavanje proteina s reverznom otpornosti polarizacije (OP) za legure kao što je SS-316L, Ti-6Al-4V, Ti-13Nb-13Zr, Ti-13Nb-13Zr, Zr-2.5Nb i oksidiranog Zr-1.5Nb. Eksperimenti pokazuju da se zadrži fibrinogena povećava linearno s povećanjem GPT (Yun i sur., 1994). To je donekle može objasniti rastući pregrađivanja adsorbirati fibrinogena u svezi prijenosa elektrona (Bolz, Shaldach, 1993).

Bioinert materijali koji nisu uzrokovani ili bitno ne prate reakcijama štetnim tkiva u pravilu imaju niska NSO njegovu površinu.

Prema tome, smanjenje u kapsule skupini OPS metala mogu se koristiti da se odredi ukupni biokompatibilnost. Jedna od činjenica, neizravno potvrđuje valjanost ove pretpostavke je inverzni odnos između veličine i NSO sposobnosti osteoblasta da se pridržavaju ispitivanog materijala.

Niži NSO, bolje stanice su vezane na površinu metala.

Učinak reverzne polarizacije otpornosti metalnih površina za sposobnost priključni osteoblasta

Ovaj zaključak podržava primjer Zr-oksidirani 2.5Nb legure ima najmanji otpor inverzna polarizacija i pokazuje najvišu razinu spajanja osteoblasta (Babu et al., 1995.-Kovacs, Davidson, 1996).

Slični rezultati dobiveni su u našem laboratoriju ispitivanjem sposobnosti stanica koštane srži da se hvataju na oksidiranog i ne-kiselim titana. Nađeno je da je veličina vezanja stanice na umjetno oblikovan anodne oksidacijom iskre-dioksid solnom površinu koja ima visoku otpornost na kontakt je 2,5 puta veći od titana, čistog.

Drugi primjer empirijskog korelacije između OP i potencijalni indikator biološke kompatibilnosti vezanih bakterija prikazanih na slici, koji pokazuje da je sposobnost adhezije Streptococcus sanguis ovisi o OPS (Babu et al., 1995.-Kovacs, Davidson, 1996).

Učinak obrnutom površine otpornosti polarizacije na sposobnost bakterijskoj pridržavati na metalnu površinu

Zanimljivo je napomenuti da u ovom slučaju to je veća vrijednost odgovara OPS smanjuje bakterijske privitak. To očito pokazuje da je veća elektrokemijska reakcija između legure i medija može spriječiti adheziju tih bakterija.

Ovi podaci podići zanimljivo pitanje potencijalne uloge kvalitete i količine produkata korozije za pričvršćivanje nekih bakterija. Teoretski, to je teško objasniti.

Očito, postoji značajna razlika u distribuciji tih adhezijskih molekula i receptora ili elektrostatskog naboja između strukture bakterijskih i životinjskih staničnih membrana.

Prikazani podaci zahtijevaju dodatna istraživanja.

AV Karpov VP Shakhov
Vanjski sustav fiksacija i regulatorni mehanizmi optimalno biomehanika

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan