Análisis de la incidencia del tiempo de reacción en el desgaste y el efecto antibacteriano de las nanoestructuras obtenidas en aleaciones de Ti6Al4V bajo condiciones termoquímicas de pirólisis de acetona y oxidación a alta temperatura

Abstract

[ES] El titanio y sus aleaciones, en particular la de Ti-6Al-4V, son ampliamente utilizadas en el campo biomédico, especialmente en la fabricación de implantes ortopédicos. Sin embargo, se enfrentan a un gran desafío durante la implantación: el riesgo de infección debido a la proliferación bacteriana sobre su superficie. Para abordar esta problemática, una de las soluciones que se está desarrollando en el campo de la biomedicina es la modificación superficial de la topografía de los implantes con la intención de conferirles propiedades antibacterianas. En los últimos años la investigación se ha centrado en la modificación de la topografía de las superficies a escala nanométrica, a través de nanoestructuras que pueden conferir diferentes propiedades al implante. A pesar de estos avances, estos implantes ortopédicos se ven sometidos a una gran variedad de esfuerzos mecánicos durante su ciclo de vida, lo que inevitablemente llevan al desgaste de las superficies y, por consiguiente, a la potencial pérdida de sus propiedades. Es por esto por lo que estudiar el comportamiento tribológico de estas superficies es de esencial importancia para comprender los mecanismos de desgaste que ocurren y poder prever la efectividad de estas soluciones a corto y largo plazo. Asimismo, estas superficies metálicas se deben enfrentar al desafío de la tribocorrosión. A lo largo del ciclo de vida útil del implante, este va a estar en contacto con diferentes medios dentro del cuerpo humano, que pueden constituir un ambiente corrosivo. Esta situación se ve agravada por eventos de abrasión y desgaste, lo que intensifica el impacto sobre el implante. En este trabajo se estudian el comportamiento químico y a desgaste de las superficies recubiertas con nanopúas de óxido de titanio obtenidas tras un tratamiento de oxidación sobre un sustrato de la aleación comercial de composición Ti-6Al-4V fabricado por forja. De este modo se ha podido caracterizar este recubrimiento y comprobar su eficacia tras ser sometido a ensayos químicos, electroquímicos, tribológicos y triboquímicos.

[CAT] El titani i els seus aliatges, en particular la de Ti-6Al-4V, són àmpliament utilitzades en el camp biomèdic, especialment en la fabricació d'implants ortopèdics. No obstant això, s'enfronten a un gran desafiament durant la implantació: el risc d'infecció a causa de la proliferació bacteriana sobre la seua superfície. Per a abordar esta problemàtica, una de les solucions que s'està desenvolupant en el camp de la biomedicina és la modificació superficial de la topografia dels implants amb la intenció de conferir-los propietats antibacterianes. En els últims anys la investigació s'ha centrat en la modificació de la topografia de les superfícies a escala nanomètrica, a través de nanoestructures que poden conferir diferents propietats a l'implant. Malgrat estos avanços, estos implants ortopèdics es veuen sotmesos a una gran varietat d'esforços mecànics durant el seu cicle de vida, la qual cosa inevitablement porten al desgast de les superfícies i, per consegüent, a la potencial pèrdua de les seues propietats. És per això que estudiar el comportament tribològic d'estes superfícies és d'essencial importància per a comprendre els mecanismes de desgast que ocorren i poder preveure l'efectivitat d'estes solucions a curt i llarg termini. Així mateix, estes superfícies metàl·liques s'han d'enfrontar al desafiament de la tribocorrosió. Al llarg del cicle de vida útil de l'implant, este estarà en contacte amb diferents mitjans dins del cos humà, que poden constituir un ambient corrosiu. Esta situació es veu agreujada per esdeveniments d'abrasió i desgast, la qual cosa intensifica l'impacte sobre l'implant. En este treball s'estudien el comportament químic i a desgast de les superfícies recobertes amb nanopúes d'òxid de titani obtingudes després d'un tractament d'oxidació sobre un substrat de l'aliatge comercial de composició Ti-6Al-4V fabricat per forja. D'esta manera s'ha pogut caracteritzar este recobriment i comprovar la seua eficàcia després de ser sotmés a assajos químics, electroquímics, tribològics i triboquímics.

[CAT] Titanium and its alloys, particularly Ti-6Al-4V, are widely used in the biomedical field, especially in the manufacture of orthopedic implants. However, they face a great challenge during implantation: the risk of infection due to bacterial proliferation on their surface. To address this problem, one of the solutions that is being developed in the field of biomedicine is the superficial modification of the topography of the implants with the intention of giving them antibacterial properties. In recent years, research has focused on modifying the topography of surfaces at a nanometric scale, through nanostructures that can confer different properties to the implant. Despite these advances, these orthopedic implants are subjected to a wide variety of mechanical stresses during their life cycle, which inevitably lead to surface wear and, consequently, the potential loss of their properties. This is why studying the tribological behavior of these surfaces is of essential importance to understand the wear mechanisms that occur and to be able to predict the effectiveness of these solutions in the short and long term. Likewise, these metal surfaces must face the challenge of tribocorrosion. Throughout the useful life cycle of the implant, it will be in contact with different media within the human body, which can constitute a corrosive environment. This situation is aggravated by abrasion and wear events, which intensifies the impact on the implant. In this work, the chemical and wear behavior of the surfaces coated with titanium oxide nanospikes obtained after an oxidation treatment on a substrate of the commercial alloy of composition Ti-6Al-4V manufactured by forging is studied. In this way, it has been possible to characterize this coating and verify its effectiveness after being subjected to chemical, electrochemical, tribological and tribochemical tests.