INVESTIGADORES
FAGALI Natalia Soledad
congresos y reuniones científicas
Título:
ALEACIONES META-ESTABLES DE Fe-Mg PARA USO EN IMPLANTES DEGRADABLES: SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y CITOTOXICIDAD.
Autor/es:
ESTRADA MOYANO, RAFAEL; FAGALI, NATALIA S.; DÍAZ CANO, PAULA; SANZ BAYÓN, ELENA; GONZÁLEZ, ARIEL; LOZANO PUERTO, ROSA M; LIEBLICH, MARCELA
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Congreso; 20° Congreso Internacional de Materiales SAM Conamet 2022; 2022
Institución organizadora:
SAM CONAMET
Resumen:
El hierro (Fe) metálico y algunas de sus aleaciones se han propuesto para la fabricación de implantes médicos temporales debido a sus propiedades mecánicas similares a las de los implantes metálicos permanentes, y a que pueden degradarse en fluidos biológicos. Sin embargo, su velocidad de degradación in vivo es aún demasiado lenta. Para acelerar su degradación, se ha propuesto alear al Fe con otro metal degradable y biocompatible, el Mg [1-3]. Sin embargo, estos dos elementos resultan inmiscibles y hacen necesaria la aplicación de otras técnicas como las empleadas en pulvimetalurgia. En este trabajo, se ha preparado polvo de la aleación meta-estable Fe5Mg (%masa) por molienda de polvos de Fe (99,9% de pureza) y Mg (99,8% de pureza) en un molino planetario de bolas, en atmósfera de argón durante 16h. Con fines comparativos se analizaron también el polvo de Fe 99,9% (Fe) y el mismo polvo molido durante 16h (Fe16h). La caracterización de los polvos se realizó con microscopía electrónica de barrido (SEM), microanálisis por dispersión de energías de rayos-X (EDS) y difracción de rayos X (XRD). Se prepararon extractos de los polvos metálicos (0,2 g) en 40 ml de medio de cultivo DMEM completo durante 3 y 14 días, a 37°C en agitación a 110 rpm. Se cuantificaron los productos de degradación solubles e insolubles de Fe y Mg por técnicas colorimétricas. Para el estudio de la citotoxicidad se utilizaron los extractos de 3 días y se empleó la línea celular pre-osteoblástica de ratón MC3T3-E1. Se utilizaron la técnica de WST-1 para estimar la actividad metabólica celular y la de LDH (actividad de lactato deshidrogenasa) como estimación del daño a la membrana celular. Los resultados de la determinación de hierro liberado al medio (Fig. 1) en extractos sin filtrar, que contienen productos de degradación solubles e insolubles (Extracto S+I), muestran las diferentes velocidades de corrosión de los distintos polvos. Tras 3 días de extracción, sólo el polvo de Fe5Mg mostró una liberación significativa de hierro al medio, mientras que a los 14 días de extracción el Fe16 demostró una degradación significativa que fue superada por el Fe5Mg, lo que demuestra que la presencia de Mg en la aleación meta-estable, aumenta la velocidad de degradación del Fe. Tras la filtración, la cantidad de hierro soluble en extractos de 14 días disminuyó en el caso de Fe5Mg, indicando que parte de los productos de degradación son insolubles quedando retenidos en el filtro. La determinación de magnesio liberado al medio en Fe5Mg demostró que el magnesio se libera mayoritariamente a los 3 días y en forma completamente soluble. Los resultados obtenidos de SEM-EDS muestran que el polvo de Fe16h tras 14d de degradación en DMEM completo contiene partículas de Fe sin degradar y productos de degradación amorfos y en forma de agujas que contienen C y O. El análisis por XRD (Tabla 1) pone de manifiesto que mayoritariamente se encuentra ferrita (Fe) sin degradar y chukanovita como producto de degradación principal, además de cantidades minoritarias de calcita y magnetita.El polvo de Fe5Mg tras 14 días de degradación en DMEM completo y analizado por SEM, muestra polvo sin degradar conteniendo Fe y Mg, además de productos de degradación amorfos y en forma de aguja. Los resultados de XRD (Tabla 1), muestran menor porcentaje de ferrita sin degradar que en el caso de Fe16h, lo que también confirma que la presencia de Mg en la aleación acelera la degradación del Fe. Además de chukanovita como producto principal de degradación, se forma periclasa y en menor medida, magnetita. La identificación de chukanovita, calcita y siderita indican que carbonatos y calcio del medio precipitan como parte de los productos de degradación del Fe16h. Los resultados del ensayo WST-1 mostraron que los extractos S+I de 3 días en DMEM completo de los polvos de Fe16h y Fe5Mg no produjeron disminución de la actividad metabólica ni del número de células estimado por el valor de LDH total. El extracto de polvo Fe5Mg mostró citotoxicidad leve (≈30%), lo que resulta aceptable teniendo en cuenta que los polvos ensayados poseen un área superficial mucho mayor que un material compacto o tipo ?bulk?, representando así un escenario más desfavorable que el que se presentaría en el caso de un implante.Los resultados descriptos permiten concluir que es posible sintetizar una aleación meta-estable Fe-Mg aplicando técnicas pulvimetalúrgicas y que este material presenta una mayor velocidad de corrosión que el Fe puro. La presencia del Mg produce una degradación del hierro tras 3 días en DMEM completo que es comparable a la del Fe16h tras 14 días. Finalmente, el estudio de la citotoxicidad de los polvos como peor escenario posible, dado su gran área expuesta al medio comparada con un material ?bulk?, demuestra que el Fe5Mg presenta una citotoxicidad leve y que permite continuar el estudio de materiales compactados a partir de estos polvos.