Obtención de recubrimientos de grafeno-CaO-P2O5-SiO2-TiO2, Sobre TI6AL4V por plasma electrolítico para reparación y regeneración ósea

Abstract

En este proyecto se sintetizó por medio del método de oxidación por plasma electrolítico (PEO) un recubrimiento biocerámico, compuesto por grafeno-CaO-P2O5-SiO2-TiO2. Esta técnica permitió la migración, difusión y deposición de los iones constituyentes del electrolito elaborado, sobre la superficie de Ti6Al4V, previamente tratada con un proceso de anodizado. Posterior a esto, se realizaron tratamientos térmicos, a 400°C y 600°C, los cuales, en conjunto con los diferentes porcentajes de grafeno utilizados, promovieron unos efectos a nivel estructural, morfológico y químico en el recubrimiento. Para el análisis y caracterización de los recubrimientos sintetizados, se utilizaron técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopía de Energía Dispersiva de Rayos X (EDS), Mapeo Elemental EDS, Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopía Confocal Raman, Mapeo Raman y medición de ángulo de contacto de gota sésil. Posterior a la caracterización de las propiedades de mojabilidad del recubrimiento, se realizó un tratamiento por plasma de descarga intensa de gas ionizante, con el objetivo de promover modificaciones en las propiedades de mojabilidad, factor que influye en la adsorción de proteínas y adhesión celular. Finalmente se realizó un estudio mediante espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE), para evaluar la capacidad bioactiva del recubrimiento, la cual se relaciona con la disposición del recubrimiento para promover la formación de complejos de apatita. Comportamiento que finalmente favoreció la adhesión de células de osteosarcoma humano sobre los recubrimientos evaluados. De esta manera, se obtuvieron recubrimientos compuestos de fosfatos cálcicos, complejos de SiO2, silicato de calcio y grafeno funcionalizado, con características morfológicas porosas, transformaciones de fase anatasa, y la formación de componentes biocerámicos de fosfatos cálcicos amorfos. (Texto tomado de la fuente)

In this project, a bioceramic coating composed of graphene-CaO-P2O5-SiO2-TiO2 was synthesized by means of the plasma electrolytic oxidation (PEO) method. This technique allowed the migration, diffusion, and deposition of the constituent ions of the elaborated electrolyte on the Ti6Al4V surface, previously treated with an anodizing process. After this, thermal treatments were performed at 400°C and 600°C, which, together with the different percentages of graphene used, promoted some effects at the structural, morphologic, and chemical level of the bioceramic coating. For the analysis and characterization of the synthesized coatings, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), EDS elemental mapping, X-ray diffraction (XRD), Raman confocal spectroscopy, mapping Raman and sessile droplet contact angle measurement were used. After the characterization of the wettability properties of the coating, a treatment was carried out by intense ionizing gas discharge plasma, with the aim of promoting changes in wettability properties, a factor that influences protein adsorption and cell adhesion. Finally, a study was implemented using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), to evaluate the bioactive capacity of the coating, which is related to the disposition of the coating to promote the formation of apatite complexes. Behavior that finally favored the adhesion of human osteosarcoma cells on the evaluated coatings. In this way, coatings composed of calcium phosphates, SiO2 complexes, calcium silicate and functionalized graphene were obtained, with porous topographic characteristics, anatase phase transformations, and the formation of amorphous calcium phosphate bioceramics.