Estudio y puesta a punto de un sistema termoquímico para la obtención de nano-púas en aleaciones de titanio caracterizadas electroquímicamente

Abstract

[ES] Debido al creciente envejecimiento de la población y al aumento de la esperanza de vida, la demanda de implantes está aumentando. Por ello, hay que garantizar la resistencia a la corrosión de estos implantes. Un material adecuado para los implantes es el titanio. Se pueden fabricar diferentes aleaciones con este metal para mejorar sus características. La aleación de titanio más utilizada es la Ti 6Al-4V. Sin embargo, las investigaciones muestran que cuando este material sufre corrosión y pequeñas partículas de esta aleación penetran en el organismo, el aluminio de la aleación puede favorecer la enfermedad de Alzheimer. Por ello, es importante aumentar la resistencia a la corrosión de esta aleación. Otro problema común son las infecciones debidas a los implantes. Las biopelículas son un conjunto de células microbianas que se adhieren a la superficie del implante. Estas pueden ser responsables del desarrollo de infecciones protésicas. Estas infecciones pueden llevar a la necesidad de una terapia antibiótica a largo plazo y, en ocasiones, a la retirada del implante. Una posible solución para combatir estas infecciones es el uso de superficies activas nanoestructuradas. Estas impiden la adhesión de las bacterias al implante. Estas modificaciones de la superficie reducen la adhesión irreversible de las bacterias, reduciendo así las infecciones. Esto se considera una estrategia pasiva que persiste mientras la estructura superficial esté presente. En esta tesis, el objetivo será producir estas superficies activas nanoestructuradas sobre una aleación de titanio. Se utilizarán e investigarán tres aleaciones diferentes: Ti-6Al-4V, Ti-CP y Ti-Sn. Para entender las aleaciones, se investigará primero el comportamiento electroquímico. En la segunda parte de esta tesis, se intenta formar las superficies activas nanoestructuradas en estas tres aleaciones de titanio a partir de la pirólisis térmica de la acetona y su posterior oxidación con aire. Una vez aplicado el tratamiento térmico, se llevarán a cabo diversas técnicas de caracterización para analizar las propiedades de las muestras obtenidas. Algunas de las técnicas que se utilizarán son: Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microanálisis por Espectroscopía de Energía Dispersa de Rayos X (EDS) y Microscopía Electrónica de Transmisión (MET).

[CAT] Degut al creixent envelliment de la població i l’augment de l’esperança de vida, la demanda d’implants està augmentant. Per això, s’ha de garantir la resistència a la corrosió d’aquests implants. Un material adequat en aquest sentit és el titani. Es poden fabricar diversos aliatges amb aquest material per a millorar les seues característiques. L’aliatge de Ti més utilitzat és el Ti-6Al-4V. Tanmateix, les investigacions mostren que quan aquest material experimenta corrosió i petites partícules d’aquest aliatge penetren a l’organisme, l’alumini pot afavorir la malaltia de l’Alzheimer. Per això, és important augmentar la resistència a la corrosió d’aquest aliatge. Altre problema comú són les infeccions degudes als implants. Les biopel·lícules són un conjunt de cèl·lules microbianes que s’adhereixen a la superfície de l’implant. Aquestes poden ser responsables del desenvolupament d’infeccions protètiques. Aquestes infeccions poden conduir a la necessitat d’una teràpia antibiòtica a llarg termini i, en ocasions, a la retirada de l’implant. Una possible solució per a combatre aquestes infeccions és utilitzar superfícies actives nanoestructurades. Aquestes impedeixen l’adhesió de bacteris, reduint aixina les infeccions. Açò es considera una estratègia passiva que persisteix mentre l’estructura superficial estiga present. En aquesta tesi, l’objectiu serà produir aquestes superfícies actives nanoestructurades sobre un aliatge de titani. S’utilitzaran i investigaran tres aliatges diferents: Ti-6Al-4V, Ti-CP i Ti-Sn. Amb la finalitat d’entendre els aliatges, s’investigarà primer el comportament electroquímic. En la segona part d’aquesta tesi, s’intenta formar les superfícies actives nanoestructurades en aquests tres aliatges de titani a partir de la piròlisi tèrmica de l’acetona i la seua posterior oxidació amb aire. Després de l’aplicació del tractament tèrmic, es duran a terme diverses tècniques de caracterització per a analitzar les propietats de les mostres obtingudes. Algunes de les tècniques que s’utilitzaran són: Microscòpia Electrònica D’Agranat, Microanàlisi per Espectroscòpia d’Energia Dispersa de Rajos-X (EDS) i Microscòpia Electrònica de Transmissió (MET)

[EN] Due to the increasing ageing of the population and rising life expectancy, the demand for implants is rising. As a result, the corrosion resistance of these implants must be ensured. A suitable material for implants is titanium. Various alloys can be made with this metal to improve its characteristics. The most commonly used titanium alloy is Ti-6Al-4V. However, research shows that when this material undergoes corrosion and small particles of this alloy enter the body, the aluminium in the alloy can promote Alzheimer's disease. Therefore, it is important to increase the corrosion resistance of this alloy. Another common problem are infections due to implants. Biofilms are a set of microbial cells that attach themselves to the implant surface. These can be responsible for the development of prosthetic infections. These infections can lead to the need for long-term antibiotic therapy and sometimes to implant removal. A possible solution to combat these infections is the use of nanostructured active surfaces. These impede the adhesion of bacteria to the implant. These surface modifications reduce the irreversible adhesion of bacteria, thus reducing infections. This is considered a passive strategy that persists as long as the surface structure is present. In this thesis, the aim will be to produce these nanostructured active surfaces on a titanium alloy. 3 different alloys will be used and investigated, namely: Ti-6Al-4V, TiCP and Ti-Sn. In order to understand the alloys, electrochemical behaviour will be investigated first. In the second part of this thesis, the attempt is made to form the nanostructured active surfaces on these 3 titanium alloys based on thermal pyrolysis of acetone and further oxidation with air. After the heat treatment has been applied, various characterisation techniques will be carried out to analyse the properties of the obtained samples. Some of the techniques that will be used are: Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy microanalysis (EDS) and Transmission electron microscopy (TEM).