Biocompatibilidad y resistencia a la corrosión de recubrimientos de titanato de con un abordaje desde la perspectiva de la bioética

Abstract

En este trabajo se depositaron recubrimientos nanoestructurados de BixTiyOz mediante la técnica Sputtering Magnetrón RF a partir de un blanco de Bi4Ti3O12, utilizando como sustrato acero inoxidable 316L, con el propósito de evaluar la biocompatibilidad y hacer un abordaje desde la perspectiva bioética. Se tuvo como variable la temperatura del sustrato para ello se utilizaron tres diferentes temperaturas: Rango de Temperatura (RT) sin suministro adicional de temperatura dentro de la cámara, el cual, oscila entre 353°K y 368°K; 473°K y 673°K. El flujo de argón, la potencia aplicada al blanco, la presión final de trabajo y el tiempo de depósito fueron condiciones fijas. Para este fin, se evaluaron características de microestructura, espesor, rugosidad, morfología, composición química y corrosión. La microestructura de los recubrimientos se analizó mediante XRD (X ray diffraction), con el que se evidenció que la estructura cristalina para recubrimientos nanoestructurados de BixTiyOz, se logra a una temperatura de 673°K. La rugosidad y el espesor de capa se evaluaron con un equipo Bruker Contour GT, donde se observó superficies con baja rugosidad; la variación topográfica para las películas crecidas a Temperatura de Deposito (TD) fue en promedio de 14,6 nm para las películas crecidas a 473°K fue de 18,7 nm y para las películas crecidas a 673°K fue de 19,6 nm; para la tres temperaturas los resultados de corrosión evidenciaron menor actividad electroquímica de las películas con respecto al sustrato acero inoxidable 316L, el cual, presento la menor densidad de corriente de corrosión (Icorr). El espesor de capa promedio de las películas crecidas a Temperatura de Deposito (RT) fue de 337.7 nm, para las películas crecidas a 473°K fue de 360,2 nm y para las películas crecidas a 673°K fue de 387,8 nm. La morfología de la capa delgada obtenida de BixTiyOz y la composición química, se analizó mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de dispersión de energía (EDX). Se realizaron pruebas de biocompatibilidad indirecta mediante la técnica “Bone Like” utilizando solución SBF (Solución similar a los fluidos biológicos), se evaluó los resultados mediante la técnica de espectroscopia de dispersión de energía, (EDX) y se hizo el análisis de Viabilidad Celular MTT. La resistencia a la corrosión del recubrimiento obtenido, se evaluó por medio de la técnica de polarización potenciodinámica, para ello, se utilizaron como electrolitos soluciones de: cloruro de sodio (NaCl) al 3,5%, solución Ringer y solución Hank´s. Los resultados de corrosión sugieren que las películas delgadas de titanato de bismuto tiene un buen comportamiento cuando son sometidas a electrolitos que simulan fluidos corporales y a medios corrosivos más agresivos. Finalmente, se hizo un abordaje desde la perspectiva bioética con un breve esbozo histórico desde sus primeros conceptos hasta el concepto que hoy se aplica, con la observancia de principios y lineamientos que propone esta ciencia, cuando se hace propuestas investigativas como esta, donde se plantean posibles soluciones a una necesidad en el área de la medicina. (texto tomado de la fuente)

In this work, nanostructured coatings of BixTiyOz were deposited using the Sputtering Magnetron RF technique from a blank of Bi4Ti3O12, using as substrate 316L stainless steel, in order to evaluate the biocompatibility and to approach from the bioethical perspective. The temperature of the substrate was used as a variable for which three different temperatures were used: Temperature Range (RT) without additional temperature supply inside the chamber, which varies between 353 ° K and 368 ° K; 473 ° K and 673 ° K. The argon flow, the power applied to the target, the final working pressure and the deposition time were fixed conditions. For this purpose, microstructure, thickness, roughness, morphology, chemical composition and corrosion characteristics were evaluated. The microstructure of the coatings was analyzed by XRD (X ray diffraction), which showed that the crystalline structure for nanostructured coatings of BixTiyOz, is achieved at a temperature of 673 ° K. The roughness and the layer thickness were evaluated with a Bruker Contour GT, where surfaces with low roughness were observed; The topographic variation for the films grown at Storage Temperature (TD) was on average 14.6 nm for films grown at 473 ° K was 18.7 nm and for films grown at 673 ° K it was 19.6 Nm; For the three temperatures the corrosion results showed lower electrochemical activity of the films with respect to the substrate 316L stainless steel, which had the lowest corrosion current density (Icorr) as well as corrosion potential (Ecorr). The average layer thickness of the films grown at Storage Temperature (RT) was 337.7 nm, for films grown at 473 ° K it was 360.2 nm and for films grown at 673 ° K it was 387.8 nm. The morphology of the thin layer obtained from BixTiyOz and the chemical composition was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersion spectroscopy (EDX). Indirect biocompatibility tests were performed using the Bone Like technique using a solution similar to biological fluids (SBF), the results were evaluated using the energy dispersion spectroscopy (EDX) technique and the Cell Viability analysis MTT. The corrosion resistance of the obtained coating was evaluated using the potentiodynamic polarization technique. For this purpose, solutions of: 3.5% sodium chloride (NaCl), Ringer solution and Hank's solution were used as electrolytes. Corrosion results suggest that thin films of bismuth titanate perform well when subjected to electrolytes that mimic body fluids and more aggressive corrosive media. Finally, an approach was taken from the bioethical perspective with a brief historical sketch from its first concepts to the concept that is applied today, with the observance of principles and guidelines proposed by this science, when making research proposals such as this, where they arise Possible solutions to a need in the area of medicine.