Дослідження впливу природної та штучної пасивації на швидкість корозії магнієвого сплаву для хірургічних імплантатів

В. Л. Грешта

doi:10.15407/mom2024.03.022

Автор(и)

В. Л. Грешта Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя, Україна https://orcid.org/0000-0002-4589-6811

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2024.03.022

Ключові слова:

хірургічні імплантати, магнієві сплави, корозія, самопасивація, покриття

Анотація

Сплави на основі магнію є широко вживаними матеріалами для хірургічних імплантатів. Значні зусилля дослідників докладаються до розроблення нових магнієвих сплавів, способів їх поверхневого оброблення з метою захисту від біокорозії або регулювання її швидкості. Ідея роботи – визначити потенційні можливості відомих магнієвих сплавів як матеріалів для виробництва імплантатів. Проаналізовано промислові сплави на основі магнію з точки зору придатності до використання для хірургічних біорозчинних імплантатів. Показано, що найбільш придатним є сплав МЛ10 як такий, що не містить у своєму складі токсичних складників, а саме алюмінію, нікелю та кадмію. Зразки для корозійних випробувань виготовлено із заготівки сплаву МЛ10 після оброблення пластичною деформацією пресуванням через калібрований отвір за температури 375 ± 20 °С. Разом із сплавом МЛ10 проводили порівняльні дослідження сплаву МЛ5. За допомогою волюметричного методу проведено корозійні випробування сплавів МЛ5 і МЛ10 без покриття, а також сплаву МЛ10 з покриттям, яке нанесено методом мікродугового оксидування (МДО) впродовж 30 с. Зразки витримували у 3% розчині NaCl за температури 38 ± 2 °С. Швидкість корозії сплаву МЛ5 була на постійному рівні впродовж експерименту. Не виявлено значущої здатності сплаву МЛ5 до самопасивації. Сплав МЛ10 виявився здатним до значної самопасивації під дією корозійного середовища. За час експерименту швидкість корозії зразка зі сплаву МЛ10 знизилася приблизно вдесятеро. Також встановлено, що швидкість корозії зразків зі сплаву МЛ10 з МДО покриттям приблизно утричі нижча, ніж зразків того ж сплаву без покриття. Отримано попередні відомості щодо зменшення швидкості корозії сплаву МЛ10 після пластичної деформації. Подальші дослідження можуть бути направлені для підтвердження цього явища, визначення його причин, а також встановлення кількісних показників впливу ступеня пластичної деформації на швидкість корозії сплаву МЛ10.

Посилання

McGlumphy S., Damai A., Salameh L., Corbin G. B., Wang Q., Markiewicz J., Mosher J. J., Heliyon, 2024, Vol. 10 (10), e31434 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31434

Wang X., Liu W., Jiang C., Pan P., Chen T., Zhang X., Yan X., Journal of Materials Research and Technology, 2024, Vol. 30, pp. 1706–1715[in English]. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.03.200

Su Y., Fu J., Zhou J., Georgas E., Du S., Qin Y.-X., Wang Y., Zheng Y., Zhu D., Bioactive Materials, 2023, Vol. 20, pp. 243–258 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.05.033

Gajski G., Jelcic Z., Orescanin V., Geric M., Kollar R., Garaj-Vrhovac V., Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 2014, Vol. 1840 (1), pp. 565–576 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.10.015

Matusiewicz H., Acta Biomaterialia, 2014, Vol. 10 (6), pp. 2379–2403 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2014.02.027

Bansal P., Katiyar D., Prakash S., Rao N. G. R., Saxena V., Kumar V., Kumar A., Materials Today: Proceedings, 2022, Vol. 65, pp. 3377–3381 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.05.480

Tesar K., Lnackova J., Jex M., Zaloudkova M., Vrbova R., Bartos M., Klein P., Vistejnova L., Duskova J., Filova E., Sucharda Z., Steinerova M., Habr S., Balik K., Singh A., Journal of Magnesium and Alloys, 2024, Vol. 12 (6), pp. 2472–2488 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.06.003

Gong M., Yang X., Li Z., Yu A., Liu, Y., Guo H., Li W., Xu S., Xiao L., Li T., Zou W., Heliyon, 2024, Vol. 10 (11), e31703 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e31703

Wang A., Venezuela J., Dargusch M. S., Progress in Organic Coatings, 2023, Vol. 174, 107301 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.107301.

Obayi C. S., Tolouei R., Paternoster C., Turgeon S., Okorie B. A., Obikwelu D. O., Cassar G., Buhagiar J., Mantovani D., Acta Biomaterialia, 2015, Vol. 17, pp. 68–77 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2015.01.024

Trumbo P., Schlicker S., Yates A. A., Poos M., Journal of the American Dietetic Association, 2002, Vol. 102 (11), pp. 1621–1630 [in English]. https://doi.org/10.1016/S0002-8223(02)90346-9

Saris N.-E. L., Mervaala E., Karppanen H., Khawaja J. A., Lewenstam A., Clinica Chimica Acta, 2000, Vol. 294 (1–2), pp. 1–26 [in English]. https://doi.org/10.1016/S0009-8981(99)00258-2

Bosiers M., On Behalf of the AMS INSIGHT Investigators. AMS INSIGHT-Absorbable Metal Stent Implantation for Treatment of Below-the-Knee Critical Limb Ischemia: 6-Month Analysis. Cardiovasc Intervent Radiol, 2009, Vol. 32 (3), pp. 424–435 [in English]. https://doi.org/10.1007/s00270-008-9472-8

Windhagen H., Radtke K., Weizbauer A., Diekmann J., Noll Y., Kreimeyer U., Schavan R., Stukenborg-Colsman C., Waizy H., BioMed Eng OnLine, 2013, Vol. 12 (1), pp. 62 [in English]. https://doi.org/10.1186/1475-925X-12-62

Seitz J.-M., Lucas A., Kirschner M., JOM, 2016, Vol. 68 (4), pp. 1177–1182 [in English]. https://doi.org/10.1007/s11837-015-1773-1

Cerrato E., Barbero U., Gil Romero J. A., Quadri G., Mejia-Renteria H., Tomassini F., Ferrari F., Varbella F., Gonzalo N., Escaned J., Future Cardiol, 2019, Vol. 15 (4), pp. 267–279 [in English]. https://doi.org/10.2217/fca-2018-0081

Shalomeev V., Aikin N., Chorniy V., Naumik V., EEJET 2019, Vol. 1 (12 (97)), pp. 40–48 [in English]. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.157495

Shalomeev V., Tabunshchyk G., Matiukhin A., Shyrobokov V., Shyrobokova N., Hornostai V., Kulabneva E. Refeining of Biosoluble Alloy of Mg-Nd-Zr System for Manufacture of Implants, 2022, pp. 622–627 [in English]. https://doi.org/10.37904/metal.2022.4440

Gu X., Zheng Y., Cheng Y., Zhong S., Xi T., Biomaterials, 2009, Vol. 30 (4), pp. 484–498 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2008.10.021

Ganadhiepan G., Miramini S., Patel M., Mendis P., Zhang L., Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2021, Vol. 121, 104611 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2021.104611

Hernandez-Escobar D., Champagne S., Yilmazer H., Dikici B., Boehlert C. J., Hermawan H., Acta Biomaterialia, 2019, Vol. 97, pp. 1–22 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.07.034

Greshta V., Brykov M., Shalomeev V., Pavlenko D., Tkach D., Efremenko V., Petryshynets I., New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering, 2023, No. 3, pp. 6–13 [in English]. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2023-3-1

Yao Z., Xu Y., Liu Y., Wang D., Jiang Z., Wang F., Journal of Alloys and Compounds, 2011, Vol. 509 (33), pp. 8469–8474 [in English]. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2011.06.011