Evaluación del efecto de la adición de plata en aleaciones Ti-35Nb, obtenidas mediante pulvimetalúrgica convencional, por su efecto antibacteriano

Abstract

[ES] Las aleaciones de titanio son la elección por excelencia para la fabricación de implantes. Las aleaciones β de titanio son el foco de investigación en el ámbito biomédico, debido a su bajo módulo elástico, que mejora el problema de apantallamiento de tensiones. Elementos de aleación como el niobio, molibdeno y tantalio estabilizan la fase β, pero al ser elementos refractarios presentan muchas dificultades a la hora de trabajar con ellos. Las técnicas de pulvimetalurgia permiten obtener aleaciones con porcentajes muy concretos de cada elemento, pero presentan desventajas como la falta de difusión y la formación de poros. Pese a haber conseguido aleaciones β de titanio con módulos elásticos bajos, y con una alta resistencia a corrosión, la implantación de estas en el cuerpo humano tiene una elevada tasa de inflamación e infecciones. La plata es un elemento ampliamente utilizado en el campo de la medicina para evitar infecciones, por su conocida capacidad antibiótica. En este trabajo se propone el estudio del efecto de la adición de plata, en pequeños porcentajes en peso diferentes, en la aleación Ti-35Nb, obtenida mediante técnicas convencionales de pulvimetalurgia. El fin principal del trabajo es comprobar la viabilidad de las nuevas aleaciones como implantes. Las propiedades mecánicas se han determinado mediante ensayos de técnica de excitación por impulso, flexión a tres puntos, microtracción y flexión en voladizo. Para conocer las características microestructurales se han realizado ensayos de difracción de rayos X, y se ha utilizado la microscopía electrónica de barrido y la técnica de EBSD (Electron BackScattered Diffraction). Finalmente, la resistencia a la corrosión ha sido analizada mediante ensayos de corrosión electroquímica y ensayos de liberación de iones en saliva artificial. De los resultados obtenidos se extrae que las aleaciones Ti-35Nb-XAg son viables para su utilización como biomateriales.

[CA] Els aliatges de titani són l'elecció per excel·lència per a la fabricació d'implants. Els aliatges β de titani són el focus de recerca en l'àmbit biomèdic, a causa del seu baix mòdul elàstic, que millora el problema d'apantallament de tensions. Elements d'aliatge com el niobi, molibdè i tàntal estabilitzen la fase β, però en ser elements refractaris presenten moltes dificultats a l'hora de treballar amb ells. Les tècniques de pulverimetal·lúrgia permeten obtenir aliatges amb percentatges molt concrets de cada element, però presenten desavantatges com la falta de difusió i la formació de porus. Malgrat haver aconseguit aliatges β de titani amb mòduls elàstics baixos, i amb una alta resistència a corrosió, la implantació d'aquestes en el cos humà té una elevada taxa d'inflamació i infeccions. La plata és un element àmpliament utilitzat en el camp de la medicina per a evitar infeccions, per la seua coneguda capacitat antibiòtic. En aquest treball es proposa l'estudi de l'efecte de l'addició de plata, en xicotets percentatges en pes diferents, en l'aliatge Ti-35Nb, obtinguda mitjançant tècniques convencionals de pulverimetal·lúrgia. La fi principal del treball és comprovar la viabilitat dels nous aliatges com a implants. Les propietats mecàniques s'han determinat mitjançant assajos de tècnica d'excitació per impuls, flexió a tres punts, microtracció i flexió en volada. Per a conèixer les característiques microestructurals s'han realitzat assajos de difracció de rajos X, i s'ha utilitzat la microscòpia electrònica d'escombratge i la tècnica de EBSD (Electron BackScattered Diffraction). Finalment, la resistència a la corrosió ha sigut analitzada mitjançant assajos de corrosió electroquímica i assajos d'alliberament d'ions en saliva artificial. Dels resultats obtinguts es pot extraure que els aliatges Ti-35Nb-XAg són viables per a la seua utilització com a biomaterials.

[EN] Titanium alloys are the default choice for implant manufacture. Titanium β alloys are the focus of research in the biomedical field, due to their low elastic modulus, thing that improves the problem of stress shielding. Alloy elements such as niobium, molybdenum and tantalum stabilise the β phase, but as they are refractory elements they present many difficulties when working with them. Powder metallurgy techniques make it possible to obtain alloys with very specific percentages of each element, but it also has disadvantages such as lack of diffusion and formation of pores. In spite of having achieved β titanium alloys with low elastic modules, and high resistance to corrosion, the implantation of these in the human body has a high rate of inflammation and infections. Silver is a widely used element in the medical field to prevent infection, due to its known antibiotic capacity. In this work we propose the study of the effect of the addition of silver, in small different weight percentages, in the Ti-35Nb alloy, obtained by conventional powder metallurgy techniques. The main purpose of the work is to test the viability of these new alloys as implants. The mechanical properties have been determined by tests of impulse excitation technique, three-point bending, microtraction and cantilever bending. To determine the microstructural characteristics, X-ray diffraction tests have been carried out, and scanning electron microscopy and EBSD (Electron BackScattered Diffraction) techniques have been used. Finally, the corrosion resistance has been analyzed by electrochemical corrosion tests and ion release tests in artificial saliva. The results obtained show that Ti-35Nb-XAg alloys are viable for use as biomaterials.