Elektrochemisch gedrag van biomedische legeringen blootgesteld aan menselijke synoviale vloeistof

De meest gebruikte biomedische materialen zijn polymeren, keramiek en metalen. Onder deze materialen vertonen metalen een unieke combinatie van mechanische sterkte, taaiheid, slijtvastheid en vormgemak. Metalen zijn chemisch reactief wanneer ze in contact komen met lichaamsvloeistoffen. Hoewel sommige reacties welkom zijn, zoals de oppervlakteoxidatie die corrosiebescherming biedt, kunnen andere reacties het biocompatibiliteitskarakter van het materiaal aantasten. Het begrip van deze reacties is het onderwerp van verschillende onderzoeken. Corrosiewetenschappers proberen de corrosiereactie van metalen in contact met gesimuleerde lichaamsvloeistoffen te karakteriseren om het optreden van hypothetische mechanismen te verifiëren. Biologen kijken naar specifieke reactieproducten die naar verwachting door cellen worden vrijgegeven wanneer ze in contact komen met gestructureerde of gefunctionaliseerde oppervlakken. Deze benaderingen zijn noodzakelijk maar ook tijdrovend vanwege de complexiteit van mogelijke reactiemechanismen. Als aanvulling op deze deductieve benaderingen stellen we hier een inductieve benadering voor, gebaseerd op directe meting door middel van elektrochemische, gravimetrische, spectrofotometrische en oppervlakteanalyse van de reactie die optreedt op het grensvlak tussen gefunctionaliseerde metaalmonsters en lichaamsvloeistoffen (synovia) die rechtstreeks van patiënten worden afgenomen.

Het algemene doel van dit project is bij te dragen tot de ontwikkeling van een alomvattende visie op grensvlakreacties die optreden op oppervlakken van biomedische legeringen die worden blootgesteld aan menselijke synoviale vloeistof en om deze te koppelen aan klinische gegevens. Dit zal worden bereikt door een samenwerking tussen chirurgen en corrosiewetenschappers. Het gewrichtsvocht wordt volgens een vastgestelde procedure uit de patiënt gehaald en overgebracht naar een draagbaar steriel corrosielaboratorium dicht bij de operatiekamer. Daar zal de oppervlaktereactie worden gekarakteriseerd met behulp van elektrochemische methoden die al met succes zijn toegepast in recente studies die door hetzelfde team zijn uitgevoerd. We zullen in-situ kwartskristalmicrogravimetrie en in-situ Raman-spectroscopie integreren, evenals ex-situ-methoden. Verder zullen metaaloppervlakken chemisch worden gefunctionaliseerd (bevochtigbaarheid, oxidatie, oppervlaktelading) om selectief specifieke reacties van lichaamsvloeistofcomponenten (d.w.z. adsorptie hangt af van oppervlakte-energie en bevochtigbaarheid, terwijl Redox-reacties worden beïnvloed door de oxidatietoestand van het oppervlak. De verkregen informatie zal worden vergeleken met de klinische toestand van de patiënt om mogelijke correlaties vast te stellen tussen interface-reactiviteit en de toestand van de patiënt.