¿Se repasivan los biomateriales de titanio de forma inmediata y completa? Una perspectiva

npj Materials Degradation volumen 6, Número de artículo: 57 (2022) Citar este artículo

1534 Accesos

3 citas

3 Altmetric

Detalles de métricas

El titanio y sus aleaciones se han utilizado ampliamente para aplicaciones clínicas debido a su biocompatibilidad e inercia química excepcional, además de sus excelentes características de osteointegración. Son bien conocidos por formar una película protectora robusta en la superficie que proporciona una alta resistencia a la corrosión con el entorno circundante. Aunque a menudo se considera que este estado pasivo de los materiales a base de titanio se alcanza muy rápidamente, incluso cuando están dañados, y que es químicamente estable en entornos fisiológicos, se han recopilado pruebas de ruptura de pasividad y reacciones de transferencia de electrones utilizando técnicas microelectroquímicas de alta resolución. Por lo tanto, se requieren más optimizaciones para sus próximas aplicaciones.

Los biomateriales se definen generalmente como sustancias diseñadas para interactuar con sistemas biológicos para tratar, evaluar y reemplazar cualquier tejido, órgano o función del cuerpo1,2,3. En las últimas décadas se han desarrollado un gran número de biomateriales para aplicaciones en el campo de la salud. Se utilizan principalmente para la administración de fármacos, la ortopedia, el cuidado dental y la ingeniería de tejidos de dispositivos cardiovasculares y la piel4. Antes de que se pueda aprobar cualquier biomaterial nuevo para su uso en el cuerpo humano, se deben cumplir varios requisitos previos reconocidos por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM)4. La biocompatibilidad se considera un requisito vital para la correcta aplicación de los biomateriales. De acuerdo con la definición de biocompatibilidad de Williams5, los biomateriales implantados no deben generar reacciones adversas y dañinas con el entorno fisiológico local. Sin embargo, los biomateriales implantados son muy susceptibles a la corrosión, ya que están expuestos a ambientes corrosivos severos, como la sangre y otros tipos de fluidos extracelulares que contienen iones de cloruro, proteínas y aminoácidos6,7,8. Esto enfatiza que los materiales implantados deben exhibir una alta resistencia a la corrosión según lo requerido por ISO y ASTM. De hecho, el objeto implantado también puede sufrir desgaste debido al micromovimiento que se genera entre éste y el metal o hueso adyacente9. Esto conduce a la formación de residuos de desgaste que pueden desarrollar interacciones indeseables con el tejido vivo10,11. Por lo tanto, la resistencia al desgaste y las características de osteointegración se consideran factores importantes para la longevidad de los materiales implantados12.

Hoy en día, los biomateriales están compuestos por metales y aleaciones, polímeros, cerámicas y compuestos. Entre ellos, los materiales implantados hechos de titanio se consideran los más útiles como dispositivos médicos. De hecho, los materiales a base de titanio se han utilizado en la fabricación de implantes biomédicos desde la década de 1950. Se informa que cada año se utilizan más de 1000 toneladas de titanio en dispositivos biomédicos13. Esto se debe a su biocompatibilidad y propiedades mecánicas favorables, como bajo módulo de elasticidad, alta resistencia a la tracción y baja densidad. Además, son conocidos por sus excepcionales características de osteointegración que operan en tejidos vivos después de la implantación. Esta perspectiva se centrará en la supuesta estabilidad e inercia de los materiales a base de titanio para aplicaciones de implantes al proporcionar algunos conocimientos sobre el papel y la dinámica de las capas de óxido pasivas superficiales y el impacto de la liberación de metal como resultado de los mecanismos de degradación que operan en esos materiales.

En general, se sabe que, en condiciones atmosféricas, se puede desarrollar espontáneamente una película protectora robusta sobre la superficie de los objetos de titanio. Su espesor está en el rango de unos pocos nanómetros14. La película protectora de óxido se compone principalmente de TiO2 mezclado con algo de Ti2O3 y TiO14. El TiO2 tiene una característica de semiconductor con una amplia banda prohibida de 3,2 eV15, lo que proporciona una alta resistencia a la corrosión al atenuar la liberación de iones metálicos peligrosos de la superficie e inhibe las reacciones de transferencia de electrones con el entorno local donde se implanta. Cuando se daña la superficie cubierta de óxido de titanio, el metal de titanio vuelve a curar a través de la formación espontánea de la película pasiva de dióxido de titanio16, como se ilustra en los dibujos a–c de la Fig. 1. En este caso, la película rota en el biomaterial de titanio es vuelve a cicatrizar rápidamente y evita que se produzca corrosión en la superficie del biomaterial, lo que en última instancia mantiene sana la célula biológica. Sin embargo, ocurre una situación diferente en los metales sin curar que dan como resultado la aparición de corrosión, como se muestra en los bocetos d-f en la Fig. 1. Es decir, la corrosión se inicia por la ruptura de la película pasiva sobre el biomaterial de titanio, seguida de la oxidación del biomaterial de titanio. promovida por especies corrosivas presentes en el electrolito circundante, como los cloruros. Si bien los electrones producidos por la reacción de oxidación serán consumidos por el oxidante presente en el electrolito, que generalmente es oxígeno ya que su reacción es termodinámicamente posible con el titanio, esto dará como resultado la formación de especies reactivas de oxígeno en los sitios de microcátodos que eventualmente conducirán a el daño de las células biológicas.

Los bocetos a–c describen las etapas de los fenómenos de curación que ocurren en los materiales capaces de curarse, mientras que los bocetos d–f describen las etapas de corrosión que ocurren en los materiales no curados.

Dado que la superficie de los materiales implantables está en estrecho contacto con el tejido vivo, la estabilidad de la película de óxido es un factor crucial para el éxito del tratamiento de implantación. En este contexto, a menudo se realizan diversos tratamientos de modificación superficial para mejorar la estabilidad de la superficie de los dispositivos a implantar, como la deposición física de vapor (PVD) asistida por plasma, nanogranulada (NG) y oxidación térmica (TO), entre otras17 ,18,19,20,21. Además, la estabilidad de las películas pasivas de óxido también se puede aumentar mediante el uso de una cantidad apropiadamente seleccionada de aditivos de aleación de metales durante los pasos de preparación metalúrgica.

Todavía se está llevando a cabo una amplia investigación para desarrollar nuevas aleaciones a base de titanio con mejores propiedades mecánicas y anticorrosivas. Ta y Zr son los principales elementos de aleación de metales debido a su naturaleza no tóxica22 y su tendencia a formar películas de óxido muy estables. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, la película protectora desarrollada sobre el titanio y sus aleaciones no es completamente estable. La ruptura de la pasividad y la nucleación metaestable de los eventos de corrosión localizada se han observado in vitro en la escala micrométrica tanto para el titanio como para sus aleaciones23,24,25. La rareza de estos eventos de ruptura localizada y sus diminutas dimensiones espaciales plantean un desafío para su seguimiento e investigación, ya que requieren mejorar el rendimiento de los dispositivos experimentales. Se necesita investigación para determinar las tasas de liberación de metales en el entorno adyacente, así como para descubrir el mecanismo desconocido. De hecho, se han detectado iones metálicos liberados de biomateriales de titanio implantados en sangre y orina26,27. Los efectos sobre los organismos vivos de los metales que se liberan con más frecuencia de los dispositivos médicos se enumeran en la Tabla 1.

Se ha informado que la liberación de cationes metálicos afecta negativamente la cicatrización de heridas en el hueso y el tejido circundante28. El desperdicio significativo de material de un dispositivo implantado puede cambiar sus propiedades mecánicas y debilitarlo, lo que puede resultar en la pérdida de su función de soporte29,30,31,32. De hecho, la aparición de corrosión localizada y la liberación de cationes metálicos son principalmente el resultado del daño a la película protectora en la superficie metálica del titanio debido al efecto combinado de procesos químicos, electroquímicos y mecánicos como se muestra en la Fig. 2) 8. Si esta película tarda más tiempo en sanar por completo después del daño, las especies corrosivas en el electrolito aumentarán la velocidad de corrosión del metal, lo que provocará la aparición de corrosión localizada (cf. Fig. 1d-f). De hecho, generalmente se cree que las películas pasivas de óxido sobre el titanio y sus aleaciones se pasivan inmediatamente. Sin embargo, algunos informes han abordado la cinética de autorreparación de estos biomateriales. Burstein y Souto informaron sobre la despasivación del titanio en las primeras etapas de inmersión en un entorno fisiológico23. En su trabajo, utilizando detección de ruido electroquímico y cronoamperometría como herramientas de medición, se observó una despasivación transitoria del titanio en presencia de cloruros, seguida de un paso de repasivación. Más tarde, los mismos autores reportaron un estudio comparativo entre titanio puro y Ti-6Al-4 V. Observaron que el Ti-6Al-4 V es más susceptible a la característica de despasavación incluso a temperatura ambiente. En un ambiente ácido esta diferencia era más notoria24. Poco después, informaron que el aumento de la temperatura aumenta la tasa de nucleación metaestable de las picaduras en el titanio25. Posteriormente, Pust et al. correlacionó la mayor susceptibilidad a las picaduras exhibida por Ti−6Al−4 V con la microestructura bifásica del material, ya que se producen tasas de transferencia de electrones más altas para la fase β en comparación con la fase α33. Por otro lado, Contu et al. examinaron la repasivación de la superficie dañada mecánicamente de titanio puro y Ti-6Al-4 V sumergidos en soluciones tampón inorgánicas34. En su trabajo, se investigó la cinética de repasivación midiendo el potencial de circuito abierto de las muestras de prueba antes y después de dañar mecánicamente la película superficial. Demostraron que el proceso de autorreparación en las muestras analizadas lleva algunos minutos. Más recientemente, Wang et al. estudiaron la autocuración de diferentes aleaciones de titanio mediante scratching in situ35, mientras que la tasa de repasivación se controló mediante cronoamperometría. En sus experimentos, las muestras de prueba se polarizaron a 0,1 V (frente a un electrodo de calomelano saturado (SCE)) durante 600 s, seguido de raspar la superficie y monitorear el tiempo necesario para que la corriente alcanzara el mismo valor de la superficie previamente intacta. , y esto se tomó como el momento de la autocuración. Demostraron que el tiempo necesario para la autocuración de las aleaciones de titanio probadas variaba entre 10 y 150 s, dependiendo de la composición de la aleación.

Efectos más comunes que potencian la degradación de materiales en el cuerpo humano.

Hasta ahora, el conocimiento sobre las características de curación y la resistencia a la corrosión de las películas superficiales formadas sobre el titanio y sus aleaciones se ha obtenido mediante cronoamperometría. Aunque esta técnica ha proporcionado información valiosa sobre el proceso de descomposición de la pasividad, no es una herramienta adecuada para determinar la tasa de autocuración porque requiere la formación previa de una película superficial protectora sobre las muestras analizadas por polarización electroquímica, lo que mejora de manera efectiva la formación. de la película protectora. Además, la cinética del proceso de autocuración se ve muy afectada por el valor de la polarización impuesta36,37. Por esta razón, se demanda una herramienta in situ que pueda determinar la tasa de autocuración de las películas pasivas sin aplicar ninguna polarización a la muestra investigada, que permanecería efectivamente en su potencial de corrosión de circuito abierto (OCP) desarrollado espontáneamente. Por lo tanto, Asserghine et al. eligió la microscopía electroquímica de barrido (SECM) operada en el modo de retroalimentación para este propósito38, ya que puede usarse como una herramienta in situ no destructiva para la caracterización de la superficie de materiales con resolución química. De esta forma, demostraron que tras la eliminación de la capa pasiva de óxido de titanio del grado G4 (Ti-G4), la autorreparación de la película protectora es un proceso dependiente del tiempo, y el Ti-G4 tarda unos 20 min. completamente pasivado en una solución tampón de fosfato (PBS). Esto se evidenció al monitorear las reacciones de transferencia de electrones en la superficie de Ti-G4 mediante el registro de curvas de aproximación Z consecutivas utilizando metanol de ferroceno como mediador redox reversible (FcMeOH), y sus hallazgos contradicen la idea de una pasivación inmediata (muy rápida) del titanio. . Por otro lado, SECM fue utilizado por Izquierdo et al. estudiar el efecto de la adición de circonio como elemento de aleación sobre la autoregeneración de la película pasiva sobre titanio en solución de Ringer39. Demostraron que la presencia de zirconio en un 5% en peso da como resultado la formación de una película pasiva más espesa y compacta en tiempos más cortos que los necesarios para la película pasiva formada en el caso de adiciones de 25 y 45% en peso de zirconio al titanio. De esta manera, sus hallazgos respaldan la observación de Wang et al. que la velocidad del proceso de autorreparación depende de la composición metalúrgica de la superficie36.

Dado que la capa pasiva de titanio y sus aleaciones tardan un tiempo en curarse después del daño o la rotura, es probable que se produzcan reacciones químicas en la superficie desprotegida durante el proceso de curación, que pueden provocar la liberación de iones metálicos. Curiosamente, se ha documentado la liberación de iones de níquel y titanio para el nitinol (45 % en peso de Ni + 55 % en peso de Ti)37, que se considera el biomaterial de aleación de titanio empleado con mayor frecuencia. Por lo tanto, se han encontrado iones de níquel en ambientes fisiológicos tanto neutros como ácidos y titanio solo en ambientes fisiológicos ácidos40. Las implicaciones de esta observación son importantes, ya que se sabe que los iones de níquel promueven reacciones alérgicas41. Asserghine et al. intentó encontrar las causas de la liberación de iones metálicos del nitinol utilizando SECM en combinación con análisis de espectroscopia de absorción atómica42. De esta forma, observaron que la capa pasiva de óxido sobre el nitinol es bastante estable en un entorno fisiológico simulado neutro (solución de NaCl 0,1 M), y los iones de níquel detectados en este entorno son el resultado de la disolución de inclusiones ricas en níquel presentes en la superficie de la aleación. Por el contrario, la película pasiva sobre nitinol sumergida en medio ácido no es estable. Se observó su ruptura, mientras que el proceso de repasivación tomó 90 min para reformar una capa estable y pasiva sobre la superficie de nitinol. En conclusión, estos autores informaron que los iones de níquel ingresan al fluido durante la disolución (ruptura) de la película pasiva sobre el nitinol, mientras que el titanio se libera durante el proceso de autorreparación posterior42.

Además, la liberación de iones también se puede investigar midiendo los cambios de pH locales que se producen en el entorno fisiológico en las proximidades de la superficie metálica. Por lo tanto, Asserghine y colaboradores43 utilizaron una sonda de exploración hecha de antimonio como un sensor de pH microelectroquímico, demostrando que durante la autorreparación del titanio, el pH del entorno local cambia a la dirección ácida debido a la liberación de cationes metálicos del metal en la mayor parte del electrolito. Esta observación es de gran importancia desde el punto de vista de la citotoxicidad, ya que los materiales implantados están envueltos por células biológicas. Por lo tanto, las células vivas pueden verse afectadas durante el proceso de autocuración debido a los cambios de pH locales, lo que eventualmente puede conducir a su muerte44. Por otro lado, durante la electrorreducción de oxígeno en los sitios de microcátodos asociados, se pueden generar especies reactivas de oxígeno (ROS, incluidos superóxidos, radicales hidroxilo, peróxido de hidrógeno y oxígeno singulete) (cf. Fig. 1d-f), que pueden dañar gravemente las células. e incluso causar necrosis44,45,46.

Esta perspectiva llama la atención sobre los fenómenos transitorios que tienen lugar durante las primeras etapas de repasivación en biomateriales de titanio. Durante esto, las reacciones de intercambio de electrones pueden preceder a las especies presentes en el ambiente local, y la liberación de iones metálicos ocurre asociada con cambios de pH locales en el ambiente fisiológico adyacente. Por lo tanto, para futuras aplicaciones de biomateriales de titanio, se deben considerar los siguientes puntos de vista:

La cinética del proceso de autorreparación debe ser una característica a tener en cuenta para la evaluación de una aplicación de biomaterial.

Se deben realizar más investigaciones para investigar la autorreparación del titanio y sus aleaciones en los fluidos corporales humanos (sangre humana) y explorar el efecto de las proteínas y otras biomoléculas en la repasivación de las aleaciones de titanio más utilizadas, como el nitinol y el Ti−. 6Al−4 V, aunque esto último requerirá que estos efectos se exploren para las fases α y β por separado, así como bajo acoplamiento galvánico.

Deben desarrollarse nuevas formulaciones metalúrgicas o tratamientos de procesamiento de superficies para obtener películas de óxido estables y de autorreparación rápida en biomateriales a base de titanio.

Es necesario emprender nuevas investigaciones para estudiar in vitro e in vivo los efectos citotóxicos que se producen en las células biológicas durante la autocuración de los biomateriales de titanio.

Las técnicas microelectroquímicas in situ son necesarias para la caracterización de la biocompatibilidad de los biomateriales en lugar de utilizar únicamente técnicas electroquímicas convencionales para evaluar su resistencia a la corrosión.

Griza, S., de Souza Sá, DHG, Batista, WW, de Blas, JCG & Pereira, LC Microestructura y propiedades mecánicas de aleaciones TiNbSn laminadas en caliente. Mate. Des. 56, 200–208 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Williams, DF Biocompatibilidad de materiales de implantes clínicos. En Biocompatibilidad de materiales de impacto clínico, vol. 1 (ed. Williams, DF) 9–19 (CRC Press, 1981).

Geetha , M. , Singh , AK , Asokamani , R. & Gogia , AK Biomateriales basados en Ti, la elección definitiva para implantes ortopédicos: una revisión . prog. Mate. ciencia 54, 397–425 (2009).

Artículo CAS Google Académico

Brunette, MD, Engvall, PT, Textor, M. y Thomsen, P. Titanio en medicina: ciencia de materiales, ciencia de superficies, ingeniería, respuestas biológicas y aplicaciones médicas. (Springer-Verlag, 2001).

Williams, DF El Diccionario Williams de Biomateriales. (Prensa de la Universidad de Liverpool, 1999).

Yu, F., Addison, O. & Davenport, AJ Un efecto sinérgico de albúmina y H2O2 acelera la corrosión de Ti6Al4V. Acta Biomater. 26, 355–365 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Gilbert, J. Corrosión en el cuerpo humano: implantes metálicos en el entorno corporal complejo. Corrosión 73, 1478–1495 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Hedberg, YS Papel de las proteínas en la degradación de aleaciones relativamente inertes en el cuerpo humano. Materia NPJ. degradar 2, 26 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Géringer, J., Boyer, B. & Kim, K. Corrosión por contacto en implantes biomédicos. En Tribocorrosion of Passive Metals and Coatings (eds Landolt, D. & Mischler, S.) 401–423 (Woodhead Publishing England, 2011).

Mas-Moruno, C. et al. Superficies cerámicas y metálicas bioactivas para la ingeniería ósea. En Biomaterials Surface Science (eds. Taubert, A., Mano, JF & Rodríguez-Cabello, JC) 337–374 (Wiley USA, 2013).

Arnold, CM et al. Daño por corrosión y mecanismos de desgaste en componentes femorales de CoCr recuperados a largo plazo para artroplastia total de rodilla. J. Arthroplast 31, 2900–2906 (2016).

Artículo Google Académico

Tao, Z. –S. et al. Un estudio comparativo de implantes de titanio recubiertos de hidroxiapatita incorporados con zinc, magnesio y estroncio para la osteointegración de ratas osteopénicas. Mate. ciencia Ing. C. 62, 226–232 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Addison, O. et al. ¿Las superficies de titanio médico 'pasivas' se deterioran en servicio en ausencia de desgaste? Interfaz 9, 3161–3164 (2012).

CAS Google Académico

Schutz, RW Corrosión de titanio y aleaciones de titanio. En ASM Handbook, Volumen 13B: Corrosión: Materiales (eds Cramer, SD & Covino Jr., BS) 252–299 (ASM International USA, 2005). https://doi.org/10.1361/asmhba0003822

Chen, X. & Mao, S. Nanomateriales de dióxido de titanio: síntesis, propiedades, modificaciones y aplicaciones. química Rev. 107, 2891–2959 (2007).

Artículo CAS Google Académico

Hager, MD, Greil, P., Leyens, C., van der Zwaag, S. & Schubert, EE. UU. Materiales autocurativos. Adv. Mate. 22, 5424–5430 (2010).

Artículo CAS Google Académico

Oliveira , VMCA , Aguiar , C. , Vazquez , AM , Robin , A. & Barboza , MJR Mejora de la resistencia a la corrosión de la aleación Ti–6Al–4V mediante recubrimientos de nitruro depositados por PVD asistidos por plasma. Corro. ciencia Rev. 88, 317–327 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Wang, S., Liu, Y., Zhang, C., Liao, Z. & Liu, W. La mejora de la humectabilidad, el comportamiento biotribológico y la resistencia a la corrosión de la aleación de titanio pretratada por oxidación térmica. Tribol. En t. 79, 174–182 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Kulkarni, M. et al. Nanoestructuras de titanio para aplicaciones biomédicas. Nanotecnología 26, 062002 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Xu, G., Shen, X., Hu, Y., Ma, P. y Cai, K. Fabricación de capas de óxido de tantalio sobre sustratos de titanio para mejorar la resistencia a la corrosión y la citocompatibilidad. Navegar. Abrigo. tecnología 272, 58–65 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Lu, J. et al. Características de corrosión electroquímica y biocompatibilidad del titanio nanoestructurado para implantes. aplicación Navegar. ciencia 434, 63–72 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Niinomi, M. Investigación y desarrollo recientes en aleaciones de titanio para aplicaciones biomédicas y productos para el cuidado de la salud. ciencia Tecnología Adv. Mate. 4, 445–454 (2003).

Artículo CAS Google Académico

Burstein, GT & Souto, RM Observaciones de inestabilidad localizada de titanio pasivo en solución de cloruro. Electrochim. Acta 40, 1881–1888 (1995).

Artículo CAS Google Académico

Souto, RM & Burstein, GT Una investigación preliminar sobre la despasivación microscópica de materiales de implantes pasivos de titanio in vitro. J.Mater. Sci.: Mater. Medicina. 7, 337–343 (1996).

CAS Google Académico

Burstein, GT, Liu, C. & Souto, RM El efecto de la temperatura en la nucleación de picaduras de corrosión en titanio en solución fisiológica de Ringer. Biomateriales 26, 245–256 (2005).

Artículo CAS Google Académico

Sarmiento-Gonzalez , A. , Marchante-Gayón , J. M. , Tejerina-Lobo , J. M. , Paz-Jimenez , J. & Sanz-Medel , A. Determinación ICP-MS de alta resolución de Ti, V, Cr, Co, Ni, y Mo en sangre y orina humana de pacientes a los que se les implantó una prótesis de cadera o rodilla. Anal. Bioanal. química Rev. 391, 2583–2589 (2008).

Artículo CAS Google Académico

Nuevo-Ordónez, Y. et al. Liberación de titanio en suero de pacientes con diferentes implantes de fijación ósea y su interacción con biomoléculas séricas a niveles fisiológicos. Anal. Bioanal. química 401, 2747–2754 (2011).

Artículo CAS Google Académico

Eliaz, N. Corrosión de biomateriales metálicos: Una revisión. Materiales 12, 407 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Jacobs, JJ, Gilbert, JL & Urban, RM Corrosión de implantes ortopédicos metálicos. J. Hueso Jt. Cirugía Soy. 80, 268–282 (1998).

Artículo CAS Google Académico

Yokoyama, KI, Ichikawa, T., Murakami, H., Miyamoto, Y. y Asaoka, K. Mecanismos de fractura de rosca de tornillo de titanio recuperada en implante dental. Biomateriales 23, 2459–2465 (2002).

Artículo CAS Google Académico

Virtanen, S. et al. Modos especiales de corrosión en condiciones fisiológicas y fisiológicas simuladas. Acta Biomater. 4, 468–476 (2008).

Artículo CAS Google Académico

Hedberg, YS, Žnidaršič, M., Herting, G., Milošev, I. & Odnevall Wallinder, I. Perspectiva mecánica sobre el efecto combinado de la albúmina y el peróxido de hidrógeno en la composición del óxido superficial y el grado de liberación de metal de Ti6Al4V. J. Biomédica. Mate. Res. B 107, 858–867 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Pust, SE, Scharnweber, D., Nunes Kirchner, C. & Wittstock, G. Distribución heterogénea de reactividad en biomateriales metálicos: estudios de microscopía de sonda de barrido de la aleación bifásica de Ti Ti6Al4V. Adv. Mate. 19, 878–882 (2007).

Artículo CAS Google Académico

Contu, F., Elsener, B. & Böhni, H. Un estudio de los potenciales alcanzados durante la abrasión mecánica y la tasa de repasivación de titanio y Ti6Al4V en soluciones tampón inorgánicas y suero bovino. Electrochim. Acta 50, 33–41 (2004).

Artículo CAS Google Académico

Wang, J. –L. et al. Una mirada más cercana a la caracterización electroquímica in vitro de aleaciones de titanio para aplicaciones biomédicas utilizando métodos in situ. Acta Biomater. 54, 469–478 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Zhu, R., Nowierski, CZ, Noël, JJ & Shoesmith, DW Información sobre las estructuras de grano y su reactividad en superficies de aleaciones de Ti de grado 2 mediante microscopía electroquímica de barrido. química Mate. 19, 2533–2543 (2007).

Artículo CAS Google Académico

Asserghine, A., Medvidović-Kosanović, M., Nagy, L., Souto, RM & Nagy, G. Un estudio de la reactividad electroquímica del titanio bajo polarización catódica mediante retroalimentación combinada y modos de competencia redox de microscopía electroquímica de barrido. Sens. Actuadores B Chem. 320, 128339 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Asserghine, A., Filotás, D., Nagy, L. & Nagy, G. Investigación de microscopía electroquímica de barrido de la tasa de formación de una capa pasivante de TiO2 en un implante dental Ti G4. electroquímica común 83, 33–35 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Izquierdo, J. et al. Comportamiento electroquímico de aleaciones de ZrTi en solución fisiológica artificial simulando condiciones inflamatorias in vitro. aplicación Navegar. ciencia 313, 259–266 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Huang, H. –H. et al. Liberación de iones de alambres de ortodoncia de NiTi en saliva artificial con diversas acidez. Biomateriales 24, 3585–3592 (2003).

Artículo CAS Google Académico

Gitlitz, PH, Sunderman, FW Jr. & Goldblatt, PJ Aminoaciduria y proteinuria en ratas después de una única inyección intraperitoneal de Ni(II). Toxicol. aplicación Farmacol. 34, 430–440 (1975).

Artículo CAS Google Académico

Asserghine, A., Medvidović-Kosanović, M., Nagy, L. & Nagy, G. Monitoreo in situ de la transpasivación y repasivación de la película pasiva en biomaterial de nitinol mediante microscopía electroquímica de barrido. electroquímica común 107, 106539 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Asserghine, A., Filotás, D., Németh, B., Nagy, L. & Nagy, G. Microscopía electroquímica de barrido potenciométrica para monitorear la distribución del pH durante la autocuración de la capa pasiva de dióxido de titanio sobre implante de raíz dental de titanio expuesto a medio tamponado fisiológico (PBS). electroquímica común 95, 1–4 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Pelicano, H., Carney, D. & Huang, P. ROS estrés en células cancerosas e implicaciones terapéuticas. Resistencia a las drogas. Actualización 7, 97–110 (2004).

Artículo CAS Google Académico

Trachootham, D., Alexandre, J. & Huang, P. Dirigirse a las células cancerosas mediante mecanismos mediados por ROS: ¿un enfoque terapéutico radical? Nat. Rev. Descubrimiento de Drogas. 8, 579–591 (2009).

Artículo CAS Google Académico

Asserghine, A. et al. Investigación in situ de las características citotóxicas e interfaciales del titanio cuando se acopla galvánicamente con magnesio mediante microscopía electroquímica de barrido. Aplicación ACS. Mate. Interfaces 13, 43587–43596 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Jia, W. et al. Liberación de níquel de los arcos de alambre de ortodoncia y respuesta inmune celular a varias concentraciones de níquel. J. Biomédica. Mate. Res. B 48, 488–495 (1999).

3.0.CO;2-D" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291097-4636%281999%2948%3A4%3C488%3A%3AAID-JBM14%3E3.0.CO%3B2-D" aria-label="Article reference 47" data-doi="10.1002/(SICI)1097-4636(1999)48:43.0.CO;2-D">Artículo CAS Google Académico

Wever, DJ et al. Caracterización electroquímica y superficial de una aleación de níquel-titanio. Biomateriales 19, 761–769 (1998).

Artículo CAS Google Académico

Bhat, SV Biomateriales. 36–38 (Editorial Narosa, India, 2002).

Aksakal, B., Yildirim, Ö. S. & Gul, H. Análisis de fallas metalúrgicas de varios materiales de implantes utilizados en aplicaciones ortopédicas. J. Reprobado. Anal. Anterior 4, 17–23 (2004).

Artículo Google Académico

Rao, S., Okazaki, Y., Tateishi, T., Ushida, T. & Ito, Y. Citocompatibilidad de la nueva aleación de Ti sin Al y V mediante la evaluación de las proporciones de crecimiento relativo de las células de fibroblastos L929 y osteoblastos MC3T3-E1. Mate. ciencia Ing. C. 4, 311–314 (1997).

Artículo Google Académico

Piazza, S., Lo Biundo, G., Romano, MC, Sunseri, C. & Di Quarto, F. Caracterización in situ de películas pasivas en aleación Al-Ti por fotocorriente e impedancia. Corro. ciencia 40, 1087–1108 (1998).

Artículo CAS Google Académico

Descargar referencias

Este trabajo fue apoyado por la Subvención de Investigación Húngara NFKI Nr 125244 (Budapest, Hungría), el proyecto del Fondo Internacional de Visegrad número 22020140 (Bratislava, Eslovaquia), y conjuntamente la Universidad de La Laguna y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España (Madrid). , España) bajo el contrato No. 2022/0000586.

Departamento de Química Física y General, Facultad de Ciencias, Universidad de Pécs, Ifjúság u. 6, 7624, Pécs, Hungría

Abdelilah Asserghine, Daniel Filotás, Lívia Nagy & Géza Nagy

Actualmente es postdoctorado en el Departamento de Química, Universidad de Illinois en Urbana−Champaign, Urbana, IL, 61801, EE. UU.

Abdelilah Asserghine

Centro de Investigación János Szentágothai, Universidad de Pécs, Ifjúság u. 20, 7624, Pécs, Hungría

Livia Nagy & Geza Nagy

Instituto de Ciencia de Materiales y Nanotecnología, Universidad de La Laguna, Apartado de Correos 456, E-38200 La Laguna, Tenerife, Islas Canarias, España

Ricardo M. Souto

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

AA y GN propusieron el concepto detrás del estudio. AA y RMS realizaron el estudio de literatura y coescribieron el guión. DF, LN y GN revisaron el guión, proporcionaron comentarios críticos y supervisaron el trabajo. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Abdelilah Asserghine o Ricardo M. Souto.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Asserghine, A., Filotás, D., Nagy, L. et al. ¿Se repasivan los biomateriales de titanio de forma inmediata y completa? Una perspectiva. npj Mater Degrad 6, 57 (2022). https://doi.org/10.1038/s41529-022-00270-0

Descargar cita

Recibido: 09 marzo 2022

Aceptado: 15 junio 2022

Publicado: 12 julio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41529-022-00270-0

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt