Study of the degradation mechanisms of the CoCrMo biomedical alloy in physiological media by electrochemical techniques and surface analysis

Abstract

La aleación biomédica CoCrMo se emplea en la elaboración de prótesis de sustituciones articulares totales o parciales de cadera y rodilla debido a su biocompatibilidad y a sus buenas propiedades mecánicas entre las que destacan su elevada resistencia a la corrosión y al desgaste. La superficie del biomaterial CoCrMo reacciona de manera espontánea con el medio que la rodea formando una capa pasiva de óxidos metálicos que auto-protege a la aleación del medio y condiciona su comportamiento frente a la corrosión. Hay que tener en cuenta que el medio en el que trabajan estas prótesis es uno de los más agresivos que se conocen lo que agrava el proceso de corrosión. Dicho proceso contribuye a la liberación de iones metálicos dentro del cuerpo humano acelerando el deterioro de dichas prótesis y problemas clínicos en los pacientes. En este contexto, la presente Tesis Doctoral pretende estudiar los mecanismos de biocorrosión que determinan la degradación de la aleación CoCrMo en condiciones fisiológicas. Para ello, en primer lugar se ha realizado la caracterización electroquímica del biomaterial en diferentes condiciones físico-químicas de relevancia biológica (composición química del fluido simulado, pH, contenido en oxígeno y potencial aplicado) las cuales influyen notablemente en las reacciones electroquímicas que tienen lugar en la interfase biometerial/medio. Posteriormente, se ha estudiado cómo influye la adsorción de albúmina (proteína modelo y mayoritaria en el cuerpo humano) en el comportamiento electroquímico de la aleación en función de la concentración de proteína y la temperatura del medio. Este estudio se ha llevado a cabo desde el punto de vista termodinámico y se ha demostrado que el proceso de adsorción de la proteína sobre la superficie de la aleación CoCrMo ocurre de manera espontánea por quimisorción modelándose correctamente mediante la Isoterma de Langmuir. Finalmente, se han estudiado las cinéticas de pasivación y de adsorción de proteína mediante la p