Elektrokemiskt beteende hos biomedicinska legeringar exponerade för mänsklig synovialvätska

De mest använda biomedicinska materialen är polymer, keramik och metaller. Bland dessa material uppvisar metaller en unik kombination av mekanisk hållfasthet, seghet, slitstyrka och lätthet i formning. Metaller är kemiskt reaktiva när de kommer i kontakt med kroppsvätskor. Även om vissa av reaktionerna är välkomna, såsom ytoxidation som ger korrosionsskydd, kan andra reaktioner påverka materialets biokompatibilitetskaraktär. Förståelsen av dessa reaktioner är föremål för flera studier. Korrosionsforskare försöker karakterisera korrosionsresponsen hos metaller när de kommer i kontakt med simulerade kroppsvätskor för att verifiera förekomsten av hypotetiska mekanismer. Biologer tittar på specifika reaktionsprodukter som förväntas frigöras av celler när de sätts i kontakt med strukturerade eller funktionaliserade ytor. Dessa tillvägagångssätt är nödvändiga men också tidskrävande på grund av komplexiteten hos möjliga reaktionsmekanismer. Som komplement till dessa deduktiva tillvägagångssätt föreslår vi här en induktiv baserad på direkt mätning genom elektrokemisk, gravimetrisk, spektrofotometrisk och ytanalys av reaktion som inträffar vid gränsytan mellan funktionaliserade metallprover och kroppsvätskor (synovia) direkt extraherade från patienter.

Det allmänna syftet med detta projekt är att bidra till att utveckla en heltäckande vision av gränssnittsreaktioner som inträffar på biomedicinska legeringsytor som exponeras för mänsklig ledvätska och att koppla dem till kliniska data. Detta ska uppnås genom ett samarbete mellan kirurger och korrosionsforskare. Ledvätskan kommer att extraheras från patienter med en etablerad procedur och överföras till ett bärbart sterilt korrosionslaboratorium beläget nära operationsrummet. Där kommer ytreaktionen att karakteriseras med hjälp av elektrokemiska metoder som redan tillämpats framgångsrikt i nyare studier utförda av samma team. Vi kommer att integrera in-situ kvartskristallmikrogravimetri och in-situ Raman-spektroskopi samt ex-situ-metoder. Vidare kommer metallytor att funktionaliseras kemiskt (vätbarhet, oxidation, ytladdning) för att selektivt påverka specifika reaktioner av kroppsvätskekomponenter (dvs. Adsorption beror på ytenergi och vätbarhet medan redoxreaktioner påverkas av ytans oxidationstillstånd. Den inhämtade informationen kommer att jämföras med patientens kliniska tillstånd för att fastställa möjliga samband mellan gränssnittsreaktivitet och patienttillstånd.