Comportamento elettrochimico delle leghe biomediche esposte al fluido sinoviale umano

I materiali biomedici più utilizzati sono polimerici, ceramici e metalli. Tra questi materiali, i metalli esibiscono una combinazione unica di resistenza meccanica, tenacità, resistenza all'usura e facilità di formatura. I metalli sono chimicamente reattivi a contatto con i fluidi corporei. Mentre alcune delle reazioni sono benvenute, come l'ossidazione superficiale che fornisce protezione dalla corrosione, altre reazioni possono pregiudicare il carattere di biocompatibilità del materiale. La comprensione di queste reazioni è oggetto di numerosi studi. Gli scienziati della corrosione cercano di caratterizzare la risposta alla corrosione dei metalli a contatto con fluidi corporei simulati per verificare il verificarsi di ipotetici meccanismi. I biologi esaminano i prodotti di reazione specifici che dovrebbero essere rilasciati dalle cellule quando vengono messi a contatto con superfici strutturate o funzionalizzate. Questi approcci sono necessari ma richiedono anche tempo a causa della complessità dei possibili meccanismi di reazione. Come complemento a questi approcci deduttivi proponiamo qui uno induttivo basato sulla misurazione diretta attraverso l'analisi elettrochimica, gravimetrica, spettrofotometrica e superficiale della reazione che si verifica all'interfaccia tra campioni metallici funzionalizzati e fluidi corporei (sinovia) estratti direttamente dai pazienti.

L'obiettivo generale di questo progetto è quello di contribuire a sviluppare una visione completa delle reazioni interfacciali che si verificano su superfici di leghe biomediche esposte a liquido sinoviale umano e di collegarle ai dati clinici. Ciò sarà ottenuto attraverso una collaborazione tra chirurghi e scienziati della corrosione. Il liquido sinoviale verrà estratto dai pazienti utilizzando una procedura stabilita e trasferito in un laboratorio di corrosione sterile portatile situato vicino alla sala operatoria. Lì, la reazione superficiale sarà caratterizzata utilizzando metodi elettrochimici già applicati con successo in recenti studi condotti dallo stesso team. Integreremo microgravimetria a cristalli di quarzo in situ e spettroscopia Raman in situ, nonché metodi ex situ. Inoltre, le superfici metalliche saranno funzionalizzate chimicamente (bagnabilità, ossidazione, carica superficiale) al fine di influenzare selettivamente reazioni specifiche dei componenti del fluido corporeo (es. l'adsorbimento dipende dall'energia superficiale e dalla bagnabilità mentre le reazioni redox sono influenzate dallo stato di ossidazione della superficie. Le informazioni acquisite saranno confrontate con lo stato clinico del paziente al fine di stabilire possibili correlazioni tra reattività dell'interfaccia e stato del paziente.