Zachowanie elektrochemiczne stopów biomedycznych wystawionych na działanie ludzkiego płynu maziowego

Najczęściej stosowanymi materiałami biomedycznymi są polimery, ceramika i metale. Wśród tych materiałów metale wykazują wyjątkową kombinację wytrzymałości mechanicznej, ciągliwości, odporności na zużycie i łatwości formowania. Metale reagują chemicznie w kontakcie z płynami ustrojowymi. Podczas gdy niektóre reakcje są mile widziane, takie jak utlenianie powierzchni zapewniające ochronę przed korozją, inne reakcje mogą niekorzystnie wpływać na biozgodność materiału. Zrozumienie tych reakcji jest przedmiotem wielu badań. Naukowcy zajmujący się korozją próbują scharakteryzować reakcję korozyjną metali w kontakcie z symulowanymi płynami ustrojowymi, aby zweryfikować występowanie hipotetycznych mechanizmów. Biolodzy przyglądają się specyficznym produktom reakcji, które mają być uwalniane przez komórki w kontakcie z powierzchniami strukturalnymi lub funkcjonalizowanymi. Podejścia te są konieczne, ale także czasochłonne ze względu na złożoność możliwych mechanizmów reakcji. Jako uzupełnienie tych dedukcyjnych podejść proponujemy tutaj podejście indukcyjne, oparte na bezpośrednim pomiarze poprzez analizę elektrochemiczną, grawimetryczną, spektrofotometryczną i powierzchniową reakcji zachodzących na styku próbek metali sfunkcjonalizowanych i płynów ustrojowych (mazi stawowej) pobranych bezpośrednio od pacjentów.

Ogólnym celem tego projektu jest przyczynienie się do opracowania kompleksowej wizji reakcji międzyfazowych zachodzących na powierzchniach stopów biomedycznych wystawionych na działanie ludzkiej mazi stawowej oraz powiązanie ich z danymi klinicznymi. Zostanie to osiągnięte dzięki współpracy chirurgów i naukowców zajmujących się korozją. Płyn maziowy będzie pobierany od pacjentów zgodnie z ustaloną procedurą i przekazywany do przenośnego sterylnego laboratorium korozji zlokalizowanego w pobliżu sali operacyjnej. Tam reakcja powierzchniowa zostanie scharakteryzowana za pomocą metod elektrochemicznych, które z powodzeniem stosowano już w ostatnich badaniach prowadzonych przez ten sam zespół. Będziemy integrować mikrograwimetrię kryształów kwarcu in situ i spektroskopię Ramana in situ, a także metody ex situ. Ponadto powierzchnie metali zostaną chemicznie sfunkcjonalizowane (zwilżalność, utlenianie, ładunek powierzchniowy), aby selektywnie wpływać na określone reakcje składników płynów ustrojowych (tj. adsorpcja zależy od energii powierzchniowej i zwilżalności, podczas gdy reakcje redoks zależą od stopnia utlenienia powierzchni. Uzyskane informacje zostaną porównane ze stanem klinicznym pacjenta w celu ustalenia możliwych korelacji między reaktywnością interfejsu a stanem pacjenta.