Comportamento eletroquímico de ligas biomédicas expostas ao líquido sinovial humano

Os materiais biomédicos mais amplamente utilizados são polímeros, cerâmicas e metais. Entre esses materiais, os metais exibem uma combinação única de resistência mecânica, tenacidade, resistência ao desgaste e facilidade de conformação. Os metais são quimicamente reativos quando em contato com fluidos corporais. Enquanto algumas reações são bem-vindas, como a oxidação da superfície proporcionando proteção contra corrosão, outras reações podem prejudicar o caráter de biocompatibilidade do material. O entendimento dessas reações é objeto de diversos estudos. Os cientistas da corrosão tentam caracterizar a resposta de corrosão dos metais quando em contato com fluidos corporais simulados, a fim de verificar a ocorrência de mecanismos hipotéticos. Os biólogos analisam produtos de reação específicos que devem ser liberados pelas células quando colocadas em contato com superfícies estruturadas ou funcionalizadas. Essas abordagens são necessárias, mas também demoradas devido à complexidade dos possíveis mecanismos de reação. Como complemento a essas abordagens dedutivas, propomos aqui uma indutiva baseada na medição direta por meio de análises eletroquímicas, gravimétricas, espectrofotométricas e de superfície de reações que ocorrem na interface entre amostras de metais funcionalizados e fluidos corporais (sinóvia) diretamente extraídos de pacientes.

O objetivo geral deste projeto é contribuir para o desenvolvimento de uma visão abrangente das reações interfaciais que ocorrem em superfícies de ligas biomédicas expostas ao líquido sinovial humano e vinculá-las a dados clínicos. Isso será alcançado por meio de uma colaboração entre cirurgiões e cientistas de corrosão. O líquido sinovial será extraído de pacientes usando um procedimento estabelecido e transferido para um laboratório de corrosão estéril portátil localizado próximo à sala de cirurgia. Lá, a reação de superfície será caracterizada por métodos eletroquímicos já aplicados com sucesso em estudos recentes realizados pela mesma equipe. Estaremos integrando microgravimetria de cristal de quartzo in-situ e espectroscopia Raman in-situ, bem como métodos ex-situ. Além disso, as superfícies metálicas serão quimicamente funcionalizadas (molhabilidade, oxidação, carga superficial) para influenciar seletivamente reações específicas dos componentes do fluido corporal (ou seja, a adsorção depende da energia da superfície e da molhabilidade, enquanto as reações Redox são influenciadas pelo estado de oxidação da superfície. As informações adquiridas serão comparadas com o estado clínico do paciente a fim de estabelecer possíveis correlações entre a reatividade da interface e o estado do paciente.