Korozja biomedycznych stopów magnezu w roztworze Ringera

• Autorzy: Pleśniak U. , Kot I. , Krawiec H.

Warianty tytułu

EN

Corrosion of Biomedical Magnesium Alloys in Ringer’s Solution

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stopy magnezu dzięki dobrym właściwościom mechanicznym oraz małej gęstość (od 1,74 - 2,0 g/cm³) znalazły zastosowanie w przemyśle samochodowym, lotniczym, a także elektronice. Badania prowadzone w ostatnich latach wykazały, że magnez jest pierwiastkiem wykazującym dużą biozgodność z organizmem człowieka, łatwo ulega resorpcji i nie powoduje reakcji alergicznych. Od kilkunastu lat na świecie prowadzi się badania nad stopami magnezu, w celu wykorzystania ich jako biodegradowalne implanty w kardiochirurgii i ortopedii (np. resorbowalne szpilki kostne służące do stabilizacji pękniętej kości). Jednym z głównych problemów występujących przy wykorzystywaniu stopów magnezu jako implantów jest zjawisko korozji w roztworach fizjologicznych. Niniejsza praca opisuje próbę podniesienia odporności korozyjnej biomedycznych stopów magnezu, za pomocą nietoksycznych powłok nanoszonych na drodze elektrolitycznej. Stopy magnezu typu Mg1Ca, Mg1Ca1Si oraz AZ91 ulegają intensywnemu roztwarzaniu w roztworach fizjologicznych. Stopy te wykazują odpowiednio wysokie właściwości mechaniczne, by wykorzystywać je w implantologii. Główną zaletą ich zastosowania byłoby zmniejszenie kosztów leczenia, a także czasu rekonwalescencji pacjenta. Skład takich stopów powinien zawierać nieszkodliwe dla organizmu człowieka pierwiastki. Powłoki natomiast powinny powodować optymalny czas pozostania implantu w tkance i nie wprowadzać podczas swojego rozpuszczania niebezpiecznych składników. [...]

EN

Magnesium alloys due to good mechanical properties and low density (from 1.74 - 2.0 g / cm³) have been applied in various industries e.g. automotive industry, aviation industry and electronics. Research in recent years has shown that magnesium is an chemical element exhibiting a high biocompatibility with the human body, it is easily resorbed and does not cause allergic reactions. Recently the magnesium alloys are used as biodegradable implants in cardiac surgery and orthopedics (e.g. resorbable bone pins used to stabilize the broken bone). One of the main problems to use magnesium alloys as implants is the corrosion in physiological solutions. This paper describes an attempt to improve the corrosion resistance of biomedical magnesium alloys using non-toxic coatings applied through the electrolyte. Magnesium alloys (Mg1Ca, Mg1Ca1Si and AZ91) undergo intensive degradation in physiological solutions. These alloys exhibit a sufficiently high mechanical properties, to use them as a implants. The major advantage of their use would be to reduce the cost of treatment , and patient recovery time. The composition of such alloys should contain harmless to the human body chemical elements. While coatings should cause the optimal duration of stay of the implant in the tissue and not to introduce during its dissolution toxic elements. Corrosion resistance tests of these alloys (Mg1Ca, Mg1Ca1Si, AZ91) were performed in Ringer’s solution at 37 °C using the linear sweep voltamperometry and electrochemical impedance spectroscopy. In order to improve the corrosion resistance of magnesium alloys the protective coatings were deposited from alkaline solution containing fluoride ions and water glass.

Słowa kluczowe

PL

biomedyczny stop magnezu; roztwór Ringera; powłoka ochronna; korozja stopu

EN

biomedical magnesium alloy; Ringer’s solution; protective coating; corrosion

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, iss. 3 spec.
• Strony: 133--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pleśniak U.

• Akademia Górniczo Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Chemii i Korozji Metali ul., Reymonta 23, 30-059 Kraków

autor

Kot I.

• Akademia Górniczo Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Chemii i Korozji Metali ul., Reymonta 23, 30-059 Kraków

autor

Krawiec H.

• Akademia Górniczo Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Chemii i Korozji Metali, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Zhang, J., Wu, Ch. (2010). Corrosion and protection of magnesium Alloys - a review of the patent literature. Recent Patents on Corrosion Science 2 55-68.
• [2] Singh Raman, R.K. (2004). The role of microstructure in localized corrosion of magnesium alloys. Metall. Mater. Trans. 35A 2525-2531.
• [3] Ghali, E., Dietzel, W., Kainer, K.U. (2004). Testing of general and localized corrosion of magnesium alloys: A critical review. J. Mater. Eng. and Perf. 13 517-529.
• [4] Kojima, Y. (2000). Platform Science and Technology for Advanced Magnesium Alloys. Mater. Sci. Forum 350-351 3-17.
• [5] Xin, Y., Hu, T., Chu, P.K. (2011). In vitro studies biomedical magnesium alloys in a simulated physiological environment: A review. Acta Biomat. 7 1452-1459.
• [6] Gu, X.N., Zheng, Y.F. & Chen, L.J. (2009). Influence of artificial biological fluid composition on the biocorrosion of potential orthopedic Mg–Ca, AZ31, AZ91 alloys. Biomed. Mater. 4 065011.
• [7] Waksman, R., Pakala, R., Kuchulakanti, P.K., Baffour, R., Hellinga, D., Seabron, R., et al. (2006). Safety and efficacy of bioabsorbable magnesium alloy stents in porcine coronary arteries. Catheter Cardiovasc Interv. 68 (4):607-617.
• [8] Waksman, R., Pakala, R., Hellinga, D., Baffour, R., Kuchulakanti, P., Seabron, R., et al. (2005) Effect of bioabsorbable magnesium alloy stent on neointimal formation in a porcine coronary model. Eur. Heart J. 26 417-418.
• [9] Praca inżynierska: Pleśniak U. (2013). Korozja biomedycznych stopów magnezu w płynach fizjologicznych.. Akademia Górniczo – Hutnicza, Wydział Odlewnictwa, Kraków.
• [10] GU, X.N., ZHENG, Y.F. (2010). A review on magnesium alloys as biodegradable materials. Mater. Sci. China 4(2): 111.
• [11] Krawiec, H., Stanek, S., Vignal, V., Lelito, J., Suchy, J. (2011). The use of microcapillary techniques to study the corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy at the microscale. Corr. Sci. 53 3108-3113.
• [12] Li, Z., Gu, X., Lou, S., Zheng, Y. (2008). The development of binary Mg-Ca alloys for use as biodegradable materials within bone. Biomater. 29 1329-1344.
• [13] Gu, X.N., Zheng, W., Cheng, Y., Zheng, Y.F. (2009). A study on alkaline heat treated Mg–Ca alloy for the control of the biocorrosion rate. Acta Biomater. 5 2790-2799.