Stopa elektrokemijske interakcije metala u biološkim tečnostima

Naravno, treba imati na umu da je stopa korozije i vjerovatnog razmjena elektrona procesi ne mogu predvidjeti isključivo na osnovu teorijskih podataka. Uvijek je potrebno eksperimentalne otkrivanje brzine elektrokemijske interakcije (korozija + razmjena elektrona) u specifičnom okruženju in vitro, simulira sastav tjelesnih tekućina, ili studije u sistemu in vivo.

Sa praktičnog stanovišta, važno je imati na umu da eksperimentima s uzorcima prethodno kromirani metal ne može simulirati situacije koje se javljaju prilikom mehaničke povrede pasivni sloj zbog korozije. Dakle, potrebno je da se podvrgne testu materijala statički, dinamički i ciklična opterećenja.

korozija

Smatra se da je korozivna korozije tip napada je uočena u implantirane metala (Williams, Ruf, 1978- Muller et al., 1996). Proizvoda stvara tokom ovog procesa, imaju vrlo značajan utjecaj na nivou biokompatibilnosti materijala.

Kada naizmenično opterećenja izaziva kretanje između implantata površina metalnih dijelova, na primjer vijka i igle, postoji kršenje pasivni sloj i pojava brojnih mikroprslina. To povećava površina implantata prolazi kroz opterećenja i područje kontakta sa agresivnim srednjim organizma. U ovom procesu, stopa metalne površine od korozije može se povećati za nekoliko redova veličine i dovesti u brzom razvoju korozije zamor implantata. To se može smanjiti za stabilno fiksacija šipke ili ploče ostvariv osiguravajući firma kontakt između implantata i fragmenti kostiju istih. Ovo sprečava sekundarni raseljavanja, što je rezultiralo iz bioloških resorpciju kosti. Shodno tome, smanjenje korozije će doprinijeti veću stabilnost implantata. Ako interfejs implantata / kosti formiranje područja visokoj koncentraciji stresa, posmatrane kosti osteoporoze i osteomalacija, zatim otpuštanjem od krakova, ploče, šipke (Muller et al., 1996 Kovacs, Davidson, 1993 Moroni et al., 1994 ).

Elementi sposoban samostalno pasivizacije, je otporan na dejstvo koroziju, jer na površini istovremeno su degradacije procesa i tumora pasivni sloj. Naravno, biokompatibilnost položaj uvijek poželjno veći formiranje zaštitnih oksida nego njihovo uništenje. Ako kao nastaju zbog korozije oksida u malim količinama ili potpuno odsutna, raspad metala može se uočiti, na primjer, zbog svoje jonske grupe (Kovacs, 1992).

Što je najniža vrijednost od korozije, koji su proporcionalni iznos stope korozije i razmjenu elektroni su Zr, Ti, Ta, Nb i Cr, i legura titana, kao što su Ti-6V-4AL, Ti-13Nb-13Zr, ispod površine oksidira. U stvari, stopa elektrokemijske interakcije (korozija + razmjena elektrona) ovih materijala je mnogo niži kurs elektrona na grafit, koji, kao i plemenitih metala, nema zaštitni sloj oksida.

Od teorijskog stanovišta korištenja za doping legura titana i metala imaju sposobnost samo-pasivizacije, kao što su Zr, Nb ili Ta, povoljnije od V i Al, kao što je kada se stavi u agresivnog biološkog okoliša, oni doprinose stvaranju dodatnih sloj oksida i spriječiti izlazak toksičnih iona . Vanadij, krom, nikal, i nekoliko drugih elemenata nemaju takva svojstva. Shodno tome, njihova upotreba smanjuje sposobnost legure na bazi Ti, Zr, Nb i Ta samo-pasivizacije.

Kada ovih metala dolaze u tkivo u obliku iona, imaju toksično dejstvo na ćelije. Osim toga, metale kao što su Al, V i Mo imaju relativno visoku vrijednost od inverzna otpora polarizacije.

Kao rezultat toga, oni mogu biti pušteni u procesu repassivation na površini kao čista metala ili soli, ako tanki pasivni film formirati u prirodnim uvjetima je uklonjena, oštećena korozije ili korozivnim mehaničko djelovanje. Shodno tome, oni su potencijalno opasno, jer može migrirati direktno na okolno tkivo u obliku iona ili molekula i uzrokovati razvoj toksičnih, imunološke i druge negativne reakcije.

Sve ovo se mora uzeti u obzir u korištenju i razvoju novih materijala, kao što je dopanata može značajno promijeniti biokompatibilnosti implantata (Kovacs, 1992- Kovacs, Davidson, 1993 Bruneel et al., 1988- Davidson, 1993- Alcantara et al., 1999).

U cilju sprečavanja ovog procesa, neophodno je primijeniti tehnologiju da se formira na površini implantata "debeli" otporan zaštitni film koji će spriječiti stvaranje reakcije površine metala, kao što su titan, cirkonijuma za Ti-13Nb-13Zr ili Zr legura -2.5Nb.

Međutim, debljina filma ne može premašiti određenu vrijednost, nakon čega će izgubiti svoje ljepilo i visoke biomehaničkih svojstava. Nasuprot tome, umjesto pozitivan rezultat, ovaj pristup daje negativan (Mishra, Davidson, 1992- Ciada et al., 1997 Jacobs i dr., 1998).

Uloga prianjanje proteina na površini metala

Prianjanje proteina posmatrati odmah nakon primjene metalnih implantata na tijelo. O tome kako se ovaj proces odvija, da li postoji u ovom konformacije proteina, njegova kinetika, nivo biokompatibilnosti materijala u velikoj mjeri ovisi.

Smatra se da je korozija proizvodi značajno utiču na čvrstoću prianjanja proteina. Očito, to može biti zbog razmjene elektrona.

Postoji korelacija proces zadržavanje proteina sa obrnutim otpor polarizacije (OPS) za legure, kao što su SS-316L, Ti-6Al-4V, Ti-13Nb-13Zr, Ti-13Nb-13Zr, ZR-2.5Nb i oksidira ZR-1.5Nb. Eksperimenti pokazuju da se povećava zadržavanje fibrinogena linearno sa povećanjem GPT (Yun i dr., 1994). U određenoj mjeri može objasniti rastući preuređenje adsorbovan fibrinogena u vezi elektrona transfer (Bolz, Shaldach, 1993).

Bioinert materijala koji ne izazivaju ili bitno ne prati neželjene reakcije tkiva obično imaju nizak NSO površini.

Shodno tome, smanjenje u kapsuli grupa OPS metala mogu se koristiti za određivanje biokompatibilnosti. Jedna od činjenica, posredno potvrđuje valjanost ove pretpostavke je obrnut odnos između veličine i NSO sposobnost osteoblasta da se pridržavaju ispitnog materijala.

Donji NSO, bolje ćelije su pričvršćene na metalnu površinu.

Efekat obrnuto polarizacije otpor metalnih površina za sposobnost pričvršćivanje osteoblasta

Ovaj zaključak je podržan od strane primjer oksidira ZR-2.5Nb legure imaju najniži otpor polarizacije inverzna i pokazuje najviši nivo vezanosti osteoblasta (Babu et al., 1995- Kovacs, Davidson, 1996).

Slični rezultati su dobiveni u našem laboratoriju ispitujući sposobnost ćelija koštane srži da se pridržavaju oksidira i ne-kisele titana. Utvrđeno je da je magnituda vezanosti ćelije na vještački napravljenom po anodnom oksidacijom iskra-dioksida klorovodične površine imaju visoku otpornost kontakt je 2,5 puta veći od čistog titana.

Drugi primjer empirijski korelacija između OPS i potencijalni pokazatelj biokompatibilnosti pričvršćivanje bakterija predstavljeni na slici, što pokazuje da je sposobnost Streptococcus Sanguis prianjanje zavisi OPS (Babu et al., 1995- Kovacs, Davidson, 1996).

Efekat obrnuto površine otpora polarizacije na sposobnost bakterijskih ćelija da se pridržavaju metalnu površinu

Zanimljivo je napomenuti da je u ovom slučaju veće vrijednosti odgovara OPS smanjenje bakterijske prilog. Ovo očito ukazuje na to da je veći elektrokemijske reakcije između legure i srednjih može ometati prianjanje ovih bakterija.

Ovi podaci podići zanimljivo pitanje o potencijalnoj ulozi kvaliteta i kvantiteta korozije proizvoda za pričvršćivanje određenih bakterija. Teoretski, to je teško objasniti.

Navodno, postoji značajna razlika u distribuciji takvih adhezije molekula i receptora ili elektrostatičkog naboja između strukture bakterijskih i životinjskih ćelijske membrane.

Podaci predstavljeni potrebna dodatna istraživanja.

AV Karpov VP Shakhov
Vanjski sistem fiksacija i regulatornih mehanizama optimalno biomehanike

Udio u društvenim mrežama:

Povezani