Elektrokemisk opførsel af biomedicinske legeringer udsat for menneskelig synovialvæske

De mest udbredte biomedicinske materialer er polymer, keramik og metaller. Blandt disse materialer udviser metaller en unik kombination af mekanisk styrke, sejhed, slidstyrke og lethed ved formning. Metaller er kemisk reaktive, når de kommer i kontakt med kropsvæsker. Mens nogle af reaktionerne er velkomne, såsom overfladeoxidation, der giver korrosionsbeskyttelse, kan andre reaktioner skade materialets biokompatibilitetskarakter. Forståelsen af ​​disse reaktioner er genstand for adskillige undersøgelser. Korrosionsforskere forsøger at karakterisere korrosionsresponsen af ​​metaller, når de er i kontakt med simulerede kropsvæsker, for at verificere forekomsten af ​​hypotetiske mekanismer. Biologer ser på specifikke reaktionsprodukter, der forventes at blive frigivet af celler, når de sættes i kontakt med strukturerede eller funktionaliserede overflader. Disse tilgange er nødvendige, men også tidskrævende på grund af kompleksiteten af ​​mulige reaktionsmekanismer. Som supplement til disse deduktive tilgange foreslår vi her en induktiv, baseret på direkte måling gennem elektrokemisk, gravimetrisk, spektrofotometrisk og overfladeanalyse af reaktion, der forekommer i grænsefladen mellem funktionaliserede metalprøver og kropsvæsker (synovia) direkte udvundet fra patienter.

Det generelle formål med dette projekt er at bidrage til at udvikle en omfattende vision af grænsefladereaktioner, der forekommer på biomedicinske legeringsoverflader udsat for menneskelig ledvæske og at forbinde dem med kliniske data. Dette vil blive opnået gennem et samarbejde mellem kirurger og korrosionsforskere. Ledvæsken vil blive ekstraheret fra patienter ved hjælp af en etableret procedure og overført til et bærbart sterilt korrosionslaboratorium placeret tæt på operationsrummet. Der vil overfladereaktion blive karakteriseret ved hjælp af elektrokemiske metoder, der allerede er anvendt med succes i nyere undersøgelser udført af det samme hold. Vi vil integrere in-situ kvartskrystalmikrogravimetri og in-situ Raman-spektroskopi samt ex-situ-metoder. Yderligere vil metaloverflader være kemisk funktionaliserede (befugtningsevne, oxidation, overfladeladning) for selektivt at påvirke specifikke reaktioner af kropsvæskekomponenter (dvs. Adsorption afhænger af overfladeenergi og befugtningsevne, mens redoxreaktioner påvirkes af overfladens oxidationstilstand. Den opnåede information vil blive sammenlignet med patientens kliniske tilstand for at etablere mulige sammenhænge mellem interface-reaktivitet og patienttilstand.