Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc trưng vi cấu trúc và điện hóa học của hợp kim Ti6Al4V phủ hydroxyapatite cho cấy ghép y tế
Tóm tắt
Hành vi in vitro của các hợp kim Ti6Al4V đã được khắc, anod hóa điện hóa và phủ hydroxyapatite (HA) được nghiên cứu thông qua phân tích vi cấu trúc, đo lường điện hóa và thử nghiệm ngâm trong dung dịch Hank. Một cấu trúc xốp giống như xương ở quy mô nanomet với một lớp TiO2 ở trên cùng đã được hình thành trong quá trình anod hóa. Bề mặt của vật liệu nền được phủ bao gồm một lớp TiO2 mỏng sát với vật liệu nền, một lớp HA đặc dày ở bên ngoài, và một lớp composite của TiO2 và HA ở giữa. Quá trình anod hóa đã cải thiện đáng kể độ ổn định của hợp kim Ti6Al4V trong dung dịch Hank nhờ vào một lớp TiO2 hình thành trên bề mặt. Lớp HA đã được phủ trước đó càng nâng cao độ ổn định của hợp kim Ti6Al4V nhờ lớp composite của TiO2 và HA. Lớp chắn của composite TiO2 và HA đã được chỉ ra thông qua hành vi điện dung của vật liệu nền phủ HA trong quang phổ điện hóa trở kháng. Các phép đo điện hóa cho thấy xu hướng cao cho sự hình thành mới của HA trên bề mặt HA đã được phủ trước và các bề mặt anod hóa, điều này đã được xác nhận thông qua các thử nghiệm ngâm. HA mới hình thành trên bề mặt anod hóa nằm rải rác trên toàn bộ bề mặt. HA mới hình thành trên bề mặt đã được phủ HA hòa trộn với HA đã được phủ trước đó, và dần dần một lớp HA mới đã được hình thành trên bề mặt. Điều này đã chứng minh điều kiện thuận lợi của bề mặt anod hóa như một bước chuẩn bị cho việc phủ HA và sự thúc đẩy dẫn điện của sự hình thành HA mới trên bề mặt đã được phủ trước. Sự hình thành mới của HA trong quá trình ngâm có thể cho thấy rằng các khớp giả được xử lý trước qua anod hóa và phủ HA có thể tạo ra liên kết mạnh mẽ với xương nhờ vào sự phát triển dễ dàng của HA mới.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
S. Kannan, A. Balamurugan, S. Rajeswari: Electrochemical characterization of hydroxyapatite coatings on HNO3 passivated 316L SS for implant applications. Electrochim. Acta 50, 2065 2005
A. Balamurugan, G. Balossier, S. Kannan, J. Michel, S. Rajeswari: In vitro biological, chemical and electrochemical evaluation of titania reinforced hydroxyapatite sol-gel coatings on surgical grade 316L SS. Mater. Sci. Eng., C 27, 162 2007
M.H. Fathi, M. Salehi, A. Saatchi, V. Mortazavi, S.B. Moosavi: In vitro corrosion behavior of bioceramic, metallic and bioceramic-metallic coated stainless steel dental implants. Dent. Mater. 16, 188 2003
M. Metikoš-Huković, E. Tkalčec, A. Kwokal, J. Piljac: An in vitro study of Ti and Ti-alloys coated with sol-gel derived hydroxyapatite coatings. Surf. Coat. Technol. 165, 40 2003
H.M. Kim, F. Miyaji, T. Kokubo, T. Nakamura: Preparation of bioactive Ti and its alloys via simple chemical surface treatment. J. Biomed. Mater. Res. 32, 409 1996
J. Xie, A.T. Alpas, D.O. Northwood: A mechanism for corrosion fatigue of 316L stainless steel in Hank’s solution. Mater. Charact. 48, 271 2002
M.A. Arenas, T.J. Tate, A. Conde, J. de Damborenea: Corrosion behavior of nitrogen implanted titanium in simulated body fluid. Br. Corros. J. 35, 232 2000
S. Ban, J. Hasegawa: Electrochemical corrosion behavior of hydroxyapatite-glass-titanium composite. Biomaterials 12, 205 1991
J. Baszkiewicz, D. Krupa, J. Mizera, J.W. Sobczak, A. Biliński: Corrosion resistance of the surface layers formed on titanium by plasma electrolytic oxidation and hydrothermal treatment. Vacuum 78, 143 2005
S.R. Sousa, M.A. Barbosa: Effect of hydroxyapatite thickness on metal ion release from Ti6Al4V substrates. Biomaterials 17, 397 1996
R. Narayanan, S. Dutta, S.K. Seshadri: Hydroxyapatite coatings on Ti6Al4V from seashell. Surf. Coat. Technol. 200, 4720 2006
C. Garc´a, S. Cerė, A. Durán: Bioactive coatings deposited on titanium alloys. J. Non-Cryst. Solids 352, 3488 2006
S. Hayakawa, A. Osaka: Biomimetic deposition of calcium phosphates on oxides soaked in a simulated body fluid. J. Non-Cryst. Solids 263-264, 409 2000
R.M. Souto, M.M. Laz, R.L. Leis: Degradation characteristics of hydroxyapatite coatings on orthopaedic TiAlV in simulated physiological media investigated by electrochemical impedance spectroscopy. Biomaterials 24, 4213 2003
J.J. Jacobs, D.R. Sumner, J.O. Galante: Mechanism of bone loss associated with total hip replacement. Orthop. Clin. North Am. 24, 583 1993
G. van Lenthe, M. Waal Malefijt, R. Huiskes: Stress shielding after total knee replacement may cause bone resorption in the distal femur. J. Bone Joint Surg. Br. 79, 117 1997
Z.N. Wan, L.D. Dorr, T. Woodstone, A. Ranawat, M. Song: Effect of stem stiffness and bone stiffness on bone remodeling in cemented total hip replacement. J. Arthroplasty 14, 149 1999
F. Liang, L. Zhou, K. Wang: Apatite formation on porous titanium by alkali and heat-treatment. Surf. Coat Technol. 165, 133 2003
J. Xie, B. Luan: Nanometer–scale surface modification of Ti6Al4V alloy for orthopedic applications. J. Biomed. Mater. Res., A 84, 63 2008
S.J. Ding: Properties and immersion behavior of magnetron-sputtered multi-layered hydroxyapatite/titanium composite coatings. Biomaterials 24, 4233 2003
M. Cabrini, A. Cigada, G. Rondelli, B. Vicentini: Effect of different surface finishing and of hydroxyapatite coatings on passive and corrosion current of Ti6Al4V alloy in simulated physiological solution. Biomaterials 18, 783 1997
S.D. Cook, K.A. Thomas, J.E. Dalton, T.K. Volkman, T.S. Whitecloud, J.F. Kay: Hydroxylapatite coating of porous implants improves bone ingrowth and interface attachment strength. J. Biomed. Mater. Res. 26, 989 1992
P. Ducheyne, J. Beight, J. Cuckler, B. Evans, S. Radin: Effect of calcium phosphate coating characteristics on early post-operative bone tissue ingrowth. Biomaterials 11, 531 1990
G. He, X. Deng, Y. Cen, X. Li, E. Luo, R. Nie, Y. Zhao, Z. Liang, Z. Chen: Development and characterization of nano-TiO2/HA composite bioceramic coating on titanium surface. Key Eng. Mater. 336-338, 1802 2007
B.S. Ng, I. Annergren, A.M. Soutar, K.A. Khor, A.E.W. Jarfors: Characterization of a duplex TiO2/CaP coating on Ti6Al4V for hard tissue replacement. Biomaterials 26, 1087 2005
X. Xiao, R. Liu, Y. Zheng: Hydoxyapatite/titanium composite coating prepared by hydrothermal–electrochemical technique. Mater. Lett. 59, 1660 2005
S. Lee, H. Kim, E. Lee, L. Li, H. Kim: Hydroxyapatite-TiO2 hybrid coating on Ti implants. J. Biomater. Appl. 20, 195 2006
M. Browne, P.J. Gregson: Surface modification of titanium alloy implants. Biomaterials 15, 894 1994
S.R. Sousa, M.A. Barbosa: The effect of hydroxyapatite thickness on metal ion release from stainless steel substrates. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 6, 818 1995
Y.P. Lee, C.K. Wang, T.H. Huang, C.C. Chen, C.T. Kao, S.J. Ding: In vitro characterization of postheat-treated plasmasprayed hydroxyapatite coatings. Surf. Coat. Technol. 197, 367 2005
C.C. Chen, T.H. Huang, C.T. Kao, S.J. Ding: Electrochemical study of the in vitro degradation of plasma-sprayed hydroxyapatite/bioactive composite coatings after heat treatment. Electrochim. Acta 50, 1023 2004
S.J. Ding, C.P. Ju, J.H.C. Lin: Morphology and immersion behavior of plasma-sprayed hydroxyapatite/bioactive glass coatings. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 11, 183 2000
T. Kokubo: Apatite formation on surfaces of ceramics, metals and polymers in body environment. Acta Mater. 46, 2519 1998
L. Jonášová, F.A. Müller, A. Helebrant, J. Strnad, P. Greil: Biomimetic apatite formation on chemically treated titanium. Biomaterials 25, 1187 2004
C. Sittig, M. Textor, N.D. Spencer, M. Wieland, P.H. Vallotton: Surface characterization of implant materials c.p.Ti, Ti-6Al-7Nb and Ti-6Al-4V with different pretreatment. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 10, 35 1999
C. Sittig, G. Hahner, A. Marti, M. Textor, N.D. Spencer, R. Hauert: The implant materials, Ti6Al7Nb: Surface microstructure, composition and properties. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 10, 191 1999
L. Frauchiger, M. Taborelli, P. Descouts: Structural characterization of Ti90Al6V4 alloy and sulphur segregation. Appl. Surf. Sci. 115, 232 1997