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Ciencia & Tecnología

Aleación de titanio tiene mayor potencial para implantes

La aplicación de la aleación de titanio alfa-beta sobre el acero inoxidable proporciona una combinación de alta solidez y bajo peso que mejora la resistencia a la corrosión y el deterioro químico de este material.

Manizales, 20 de mayo de 2020Agencia de Noticias UN-

La aleación de titanio alfa-beta sobre el acero inoxidable mejora la resistencia a la corrosión. Fotos: Beatriz Clemencia Gálviz – UNAL Sede Manizales.

Los aceros inoxidables austeníticos –AISI 316L– se utilizan para la industria alimenticia, química y de productos médicos.

Las aleaciones titanio, aluminio y vanadio se utilizan para las prótesis articulares de cadera.

Los biomateriales implantables están sometidos a fluidos corporales, causantes de la corrosión.

Diagrama del sistema magnetrón sputtering.

Los aceros inoxidables austeníticos –AISI 316L– se utilizan comúnmente en la fabricación de productos para la industria alimenticia, química y el sector médico. No obstante, su baja dureza y resistencia al desgaste son algunas de sus principales desventajas.

Las aleaciones titanio, aluminio y vanadio –Ti6Al4V– y el titanio comercialmente puro, son los biomateriales metálicos más ampliamente utilizados en prótesis articulares de cadera, rodilla, hombro e implantes dentales.

Todos los biomateriales implantables están sometidos a fluidos corporales, que contienen una cantidad importante de cloruros causantes de la corrosión en las piezas metálicas y pueden agujerar la capa de cromo de las aleaciones de acero inoxidable. Las de titanio, en cambio, tienen menor corriente de corrosión, pues son insensibles a los ataques de los cloruros.

Beatriz Clemencia Gálviz García, magíster en Ingeniería Física de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, caracterizó las propiedades de esta aleación por medio de la técnica de sputtering, que consiste en obtener capas delgadas a través de vapor.

Según la investigadora, las pruebas de recubrimiento del acero con las aleaciones de titanio indican que este material aumenta su comportamiento plástico y la capacidad de resistir cargas sin deformarse, aumentando la capacidad de recuperación. “Esto indica que el comportamiento plástico del recubrimiento –Ti6Al4V– sobre acero 316L es adecuado para su uso en implantes ortopédicos, ya que permite resistir cargas sin deformarse durante la prestación del servicio”, asegura.

Durante la investigación se realizaron comparaciones entre las muestras con recubrimiento y el acero 316L, en las cuales se observó un aumento en la dureza, lo que indica que las capas producidas por la técnica de magnetrón sputtering son una opción viable para mejorar el desempeño de los recubrimientos con fines osteocompatibles. Ello, debido a que al aumentar la dureza, se logra un aumento en la resistencia al desgaste.

Estos resultados son determinantes para fines biológicos o biocompatibles, ya que una baja resistencia en el recubrimiento –que está en contacto continuo con los tejidos y fluidos del cuerpo– conlleva la generación de partículas que no solo generan respuestas adversas al organismo, sino también la desaparición del recubrimiento, por lo que los tejidos estarían en contacto con un metal no compatible.

Para explicar el comportamiento de estos recubrimientos –en particular la resistencia a la corrosión y mecánica, y la inmunidad al ataque de ácidos, entre otros– se estudió cómo funcionan en fluidos biológicos simulados, como hemocompatibilidad, citotoxicidad y genotoxicidad, entre otras, ya que es allí donde la resistencia a los agentes corrosivos es más importante para las diferentes aplicaciones biocompatibles.

Para combinar las excelentes propiedades mecánicas de este recubrimiento se aplicaron tratamientos térmicos, o termomecánicos, por medio de la transformación del titanio con una temperatura superior a los 882 ºC.

El titanio, por su facilidad de pasivarse –formar una película sobre la superficie del metal, protegiéndolo contra la acción de agentes externos, debido a su afinidad con el oxígeno– forma una capa compacta de óxido con alto grado de inmunidad, impermeable y protectora al ataque cuando se expone a los ácidos minerales y ambientes corrosivos.

La resistencia a la corrosión, combinada con su resistencia mecánica y biocompatibilidad con el cuerpo humano, permiten su uso en implantes ortopédicos, válvulas cardiacas y prótesis dentales.

(Por: fin/LGH/MLA/LOF
)
N.° 469

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