Recubrimientos híbridos sol-gel con nano-partículas de SiO2 sobre acero de uso quirúrgico: cambios superficiales y estructurales luego de inmersión prolongada en solución fisiológica simulada

J. BALLARRE; S. CERÉ

Salta, Argentina

Congreso; Congreso Argentino de Fisico-química y química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Fisicoquímica

La protección de aceros inoxidables de uso quirúrgico mediante recubrimientos híbridos orgánico-inorgánico es una alternativa para proteger el material base sin perder sus propiedades mecánicas. También este tipo de recubrimiento tiene la posibilidad de ser funcionarizado con la incorporación de partículas bioactivas que generen hueso neo-formado. Este trabajo propone la utilización de un recubrimiento generado por sol-gel y depositado en sustratos de SS AISI 316L por la técnica de inmersión – extracción. Los recubrimientos están realizados mediante alcóxidos precursores (tetraetoxisilano (TEOS) y metil-trietoxisilano (MTES)), y el agregado de nanopartículas de SiO2  adicionadas a las capas mediante una solución coloidal, en un 10 o 30% p/p. El sistema se compone de dos capas: la primera principalmente protectora y la segunda funcional. A una segunda capa con 10% en peso de SiO2 nanoparticulado se le agrega un 10% p/p de partículas de vitro-cerámico del sistema CaO-SiO2-P2O5. Los espesores finales de los recubrimientos son de aproximadamente 3 micrones. Para analizar la presencia de bioactividad en la superficie del recubrimiento se realizan ensayos in vitro en solución fisiológica simulada (SBF) durante 30 días a 37 ºC y se observa por microscopía electrónica de barrido (SEM) la presencia de un depósito amorfo o parcialmente cristalino sobre la superficie, que también es caracterizado por difracción de rayos X (DRX). Se encuentra que la sal depositada es mayoritariamente apatita, principal componente inorgánico del tejido óseo. Dicho mineral no se halla en proporciones estequiométricas con respecto a su formula química (Ca10(PO4)6(OH)2), es por ello que se analizan los picos encontrados en el difractograma para ver posibles sustituciones en su estructura. Estos valores se confirman con ensayos de XPS realizados anteriormente. Se realizan también ensayos electroquímicos luego de 30 días de inmersión en SBF para analizar la degradación del recubrimiento. Se utilizan técnicas de corriente alterna como espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) y se realiza un modelado circuital de los resultados para asemejar el comportamiento de la película con un circuito eléctrico. También se realiza la caracterización de la estructura interna de los recubrimientos por elipsometría, para determinar la porosidad de las capas y la influencia de la primera con respecto a la segunda capa. Se encuentra que los recubrimientos de TEOS-MTES con partículas de sílica coloidal presentan mejor resistencia a la corrosión que el material desnudo, siendo más eficiente el recubrimiento con 10% de nanoparículas en la primera capa cuando la capa superior contiene partículas de VC bioactivo. Este hecho puede deberse a la deposición de silicatos sobre la primera capa, cubriendo defectos y poros presentes en ella, impidiendo la entrada del electrolito al sistema.