Comportamiento electroquímico de aleaciones biomédicas expuestas a líquido sinovial humano

Los materiales biomédicos más utilizados son los polímeros, las cerámicas y los metales. Entre estos materiales, los metales exhiben una combinación única de resistencia mecánica, tenacidad, resistencia al desgaste y facilidad de formación. Los metales son químicamente reactivos cuando entran en contacto con fluidos corporales. Si bien algunas de las reacciones son bienvenidas, como la oxidación de la superficie que brinda protección contra la corrosión, otras reacciones pueden afectar el carácter de biocompatibilidad del material. La comprensión de estas reacciones es objeto de varios estudios. Los científicos especializados en corrosión tratan de caracterizar la respuesta a la corrosión de los metales cuando entran en contacto con fluidos corporales simulados para verificar la ocurrencia de mecanismos hipotéticos. Los biólogos analizan los productos de reacción específicos que se espera que sean liberados por las células cuando se ponen en contacto con superficies estructuradas o funcionalizadas. Estos enfoques son necesarios pero también consumen mucho tiempo debido a la complejidad de los posibles mecanismos de reacción. Como complemento a estos enfoques deductivos, proponemos aquí uno inductivo basado en la medición directa a través del análisis electroquímico, gravimétrico, espectrofotométrico y de superficie de la reacción que ocurre en la interfaz entre las muestras de metal funcionalizado y los fluidos corporales (sinovia) extraídos directamente de los pacientes.

El objetivo general de este proyecto es contribuir a desarrollar una visión integral de las reacciones interfaciales que ocurren en superficies de aleaciones biomédicas expuestas al líquido sinovial humano y relacionarlas con datos clínicos. Esto se logrará a través de una colaboración entre cirujanos y científicos de la corrosión. El líquido sinovial se extraerá de los pacientes mediante un procedimiento establecido y se transferirá a un laboratorio de corrosión estéril portátil ubicado cerca de la sala de cirugía. Allí, se caracterizará la reacción superficial utilizando métodos electroquímicos ya aplicados con éxito en estudios recientes realizados por el mismo equipo. Integraremos microgravimetría de cristal de cuarzo in situ y espectroscopia Raman in situ, así como métodos ex situ. Además, las superficies metálicas se funcionalizarán químicamente (humectabilidad, oxidación, carga superficial) para influir selectivamente en reacciones específicas de los componentes de los fluidos corporales (es decir, la adsorción depende de la energía superficial y la humectabilidad, mientras que las reacciones redox están influenciadas por el estado de oxidación de la superficie. La información adquirida se comparará con el estado clínico del paciente para establecer posibles correlaciones entre la reactividad de la interfase y el estado del paciente.