Elektrochemické chování biomedicínských slitin vystavených lidské synoviální tekutině

Nejpoužívanějšími biomedicínskými materiály jsou polymery, keramika a kovy. Mezi těmito materiály vykazují kovy jedinečnou kombinaci mechanické pevnosti, houževnatosti, odolnosti proti opotřebení a snadného tváření. Kovy jsou při kontaktu s tělními tekutinami chemicky reaktivní. Zatímco některé reakce jsou vítány, jako je povrchová oxidace poskytující ochranu proti korozi, jiné reakce mohou nepříznivě ovlivnit biokompatibilitu materiálu. Pochopení těchto reakcí je předmětem několika studií. Vědci zabývající se korozí se snaží charakterizovat korozní odezvu kovů při kontaktu se simulovanými tělesnými tekutinami, aby ověřili výskyt hypotetických mechanismů. Biologové sledují specifické reakční produkty, u kterých se očekává, že je uvolňují buňky, když jsou v kontaktu se strukturovanými nebo funkcionalizovanými povrchy. Tyto přístupy jsou nezbytné, ale také časově náročné vzhledem ke složitosti možných reakčních mechanismů. Jako doplněk k těmto deduktivním přístupům zde navrhujeme induktivní přístup založený na přímém měření prostřednictvím elektrochemické, gravimetrické, spektrofotometrické a povrchové analýzy reakce probíhající na rozhraní mezi funkcionalizovanými vzorky kovů a tělními tekutinami (synovia) přímo extrahovanými z pacientů.

Obecným cílem tohoto projektu je přispět k rozvoji komplexní vize mezifázových reakcí vyskytujících se na površích biomedicínských slitin vystavených lidské synoviální tekutině a propojit je s klinickými daty. Toho bude dosaženo prostřednictvím spolupráce mezi chirurgy a vědci v oblasti koroze. Synoviální tekutina bude pacientům odebírána zavedeným postupem a přenesena do přenosné sterilní korozní laboratoře umístěné v blízkosti ordinace. Zde bude povrchová reakce charakterizována pomocí elektrochemických metod již úspěšně aplikovaných v nedávných studiích provedených stejným týmem. Budeme integrovat in-situ křemennou krystalovou mikrogravimetrii a in-situ Ramanovu spektroskopii a také ex-situ metody. Dále budou kovové povrchy chemicky funkcionalizovány (smáčivost, oxidace, povrchový náboj), aby se selektivně ovlivňovaly specifické reakce složek tělních tekutin (tj. adsorpce závisí na povrchové energii a smáčivosti, zatímco redoxní reakce jsou ovlivněny oxidačním stavem povrchu. Získané informace budou porovnány s klinickým stavem pacienta za účelem stanovení možných korelací mezi reaktivitou rozhraní a stavem pacienta.