Durability of AZ31 magnesium biodegradable alloys polydopamine aided. Part 2: Ageing in Hank's solution

Magnesium alloys are candidates as biodegradable medical materials due to their biocompatibility and favorable mechanical properties. Unfortunately, the high corrosion rate in physiological media and the release of hydrogen, limit their widespread use in biomedical applications. In this work, an intermediate coating based on polydopamine (PDOPA), between Mg substrate and an organic coating, was used to decreasing the degradation rate of AZ31 magnesium alloy, during the long-term exposure in simulated body fluid. Electrochemical Impedance Spectroscopy measurements were carried out to study the corrosion resistance of samples. Results demonstrated that the PDOPA interlayer determined the reduction of the substrate degradation rate. The results were interpreted supposing a synergistic effect which occurred when PDOPA and the organic coating were used together

TiO2 Nanotubes on Ti Dental Implant. Part 1: Formation and Aging in Hank’s Solution

Self-organized TiO2 nanotube layer has been formed on titanium screws with complex geometry, which are used as dental implants. TiO2 nanotubes film was grown by potentiostatic anodizing in H3PO4 and HF aqueous solution. During anodizing, the titanium screws were mounted on a rotating apparatus to produce a uniform structure both on the peaks and on the valleys of the threads. X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM), Energy dispersive X-ray (EDX) and electrochemical characterization were used to evaluate the layer, chemical composition and electrochemical properties of the samples. Aging in Hank’s solution of both untreated and nanotubes covered screw, showed that: (i) samples are covered by an amorphous oxide layer, (ii) the nanotubes increases the corrosion resistance of the implant, and (iii) the presence of the nanotubes catalyses the formation of chemical compounds containing Ca and P

Correlation between electrochemical impedance measurements and corrosion rate of magnesium investigated by real-time hydrogen measurement and optical imaging

The corrosion behaviour of magnesium in chloride-containing aqueous environment was investigated by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) performed simultaneously with real-time hydrogen evolution measurements and optical imaging of the corroding surface. The potentiodynamic investigation revealed substantial deviations from linearity in close proximity of the corrosion potential. In particular, differences in the slope of the current/potential curves were observed for small polarizations above or below the corrosion potential. These observations, suggest that the usual method based on the use of the Stern–Geary equation to convert a value of resistance into a value of corrosion current is inadequate. Nonetheless, a very good correlation between values of resistances estimated by EIS and corrosion currents obtained from real-time hydrogen measurement was found. Real-time hydrogen measurement also enabled, for the first time, direct measurement of an 'apparent' Stern–Geary coefficient for magnesium. In order to rationalize the complex behaviours experimentally observed, an electrical model for the corroding magnesium surface is presented

Valutazione della rugosità e del comportamento elettrochimico del titanio in ambiente biologico

Il titanio e le sue leghe sono utilizzati per applicazioni biomedichein una ampia gamma di dispositivi, dagli impiantie protesi ortopediche e dentali, alle valvole cardiache. E’noto che la peculiarità delle leghe di titanio è quella di ricoprirsidi uno strato di ossido che si forma spontaneamentequando il materiale è in contatto con l’aria. L’ossido, particolarmentestabile, aderente e “self-healing”, conferisceal titanio una elevata resistenza a corrosione del titanio econtribuisce alla sua eccellente biocompatibilità.I requisiti clinici per il successo di un impianto sono moltostringenti. L’impianto deve svolgere la funzione per la qualeè stato progettato ed evitare danni all’ambiente biologiconel quale è inserito. Una delle caratteristiche più importantidi uno specifico impianto è quindi la sua capacità dicreare una interfaccia con i tessuti vivi del corpo. Ciò cheaccade è un aspetto di grande rilevanza, poiché i fenomeniche si verificano sulla superficie dell’impianto possono determinareil suo successo o il fallimento. La risposta biologicaall’interfaccia tra l’impianto e i tessuti è strettamenteconnessa alle proprietà superficiali dell’impianto stesso:per migliorare il legame interfacciale è necessario creareuna superficie rugosa o porosa.Diversi trattamenti superficiali sono stati proposti al finedi garantire una determinata topografia e composizionechimica superficiale. Si fa riferimento in particolare a metodivolti a modificare la rugosità [1], oppure a conferire uneffetto antibatterico alle superfici [2], e ancora a favorirela formazione di nanostrutture sugli impianti [3]. Un validostudio degli effetti dei trattamenti superficiali del Ti in applicazionibiomediche è stato condotto da Ding et al. [4],mentre un’analisi più approfondita è riportata nel libro [1]o nel brevetto [5]. Molti articoli mostrano che i trattamentidi tipo fisico e/o chimico, avendo un diretto riscontro sullarugosità di impianti in titanio, influenzano sia la velocità diosteo-integrazione sia le proprietà biomeccaniche [6-8].Il presente lavoro si propone di confrontare l’effetto di untrattamento fisico, come quello di sabbiatura, e/o di untrattamento chimico con acido fluoridrico del Ti grado 2 (TiGr2) e Ti grado 4 (Ti Gr4) sul comportamento elettrochimicoin ambiente biologico e sulla rugosità dei dispositivi. Inletteratura sono presenti diversi lavori relativi allo studiodel comportamento elettrochimico delle leghe di titanio inL’utilizzo, oramai diffuso, del titanio in campo biomedico nasce dall’eccellente biocompatibilità, conferitadalla capacità di ricoprirsi spontaneamente di uno strato di ossido che passiva il metallo. Diversi studi hannodimostrato che i trattamenti superficiali possono migliorare la risposta biologica e la resistenza a corrosionedegli impianti. In questo lavoro è stato studiato l’effetto di trattamenti superficiali di sabbiatura e mordenzaturacon HF sul comportamento elettrochimico in ambiente biologico e sulla rugosità di due tipologie di titaniocommercialmente puro, Ti grado 2 e Ti grado 4. L’analisi dei dati ottenuti a seguito della caratterizzazioneelettrochimica ha consentito di evidenziare che, per entrambe le leghe, la densità di corrente di passivitàaumenta al crescere della durata del trattamento di sabbiatura. Un minore aumento è stato riscontrato neicampioni soggetti a sabbiatura e successiva mordenzatura. Da ciò si deduce che la variazione di superficiespecifica indotta dalla sabbiatura è parzialmente annullata dal trattamento chimico. Il valore della corrente dipassività è stato utilizzato per valutare l’entità dell’incremento della superficie reale dei campioni. Le prove dirugosità hanno mostrato che se il processo di sabbiatura produce una superficie con un gran numero di picchi,il trattamento di mordenzatura con HF tende a livellare la superficie attenuando tali picchi. I trattamenti disabbiatura e mordenzatura, soli o combinati, modificano notevolmente la superficie dei campioni e l’entità di talemodifica differisce secondo la tipologia di lega e la durata del trattamento di sabbiatura. Infine, è stato propostol’utilizzo di quattro parametri di rugosità per caratterizzare una superficie trattata

UV irradiated graphene-based nanocomposites: Change in the mechanical properties by local harmoniX atomic force microscopy detection

Epoxy based coatings are susceptible to ultra violet (UV) damage and their durability can be significantly reduced in outdoor environments. This paper highlights a relevant property of graphene-based nanoparticles: Graphene Nanoplatelets (GNPs) incorporated in an epoxy-based free-standing film determine a strong decrease of the mechanical damages caused by UV irradiation. The effects of UV light on the morphology and mechanical properties of the solidified nanocharged epoxy films are investigated by Atomic Force Microscopy (AFM), in the acquisition mode "HarmoniX." Nanometric-resolved maps of the mechanical properties of the multi-phase material evidence that the incorporation of low percentages, between 0.1% and 1.0% by weight, of graphene nanoplatelets (GNPs) in the polymeric film causes a relevant enhancement in the mechanical stability of the irradiated films. The beneficial effect progressively increases with increasing GNP percentage. The paper also highlights the potentiality of AFM microscopy, in the acquisition mode "HarmoniX" for studying multiphase polymeric systems

A Critical Role of a Cellular Membrane Traffic Protein in Poliovirus RNA Replication

Replication of many RNA viruses is accompanied by extensive remodeling of intracellular membranes. In poliovirus-infected cells, ER and Golgi stacks disappear, while new clusters of vesicle-like structures form sites for viral RNA synthesis. Virus replication is inhibited by brefeldin A (BFA), implicating some components(s) of the cellular secretory pathway in virus growth. Formation of characteristic vesicles induced by expression of viral proteins was not inhibited by BFA, but they were functionally deficient. GBF1, a guanine nucleotide exchange factor for the small cellular GTPases, Arf, is responsible for the sensitivity of virus infection to BFA, and is required for virus replication. Knockdown of GBF1 expression inhibited virus replication, which was rescued by catalytically active protein with an intact N-terminal sequence. We identified a mutation in GBF1 that allows growth of poliovirus in the presence of BFA. Interaction between GBF1 and viral protein 3A determined the outcome of infection in the presence of BFA

Assembly, organization, and function of the COPII coat

A full mechanistic understanding of how secretory cargo proteins are exported from the endoplasmic reticulum for passage through the early secretory pathway is essential for us to comprehend how cells are organized, maintain compartment identity, as well as how they selectively secrete proteins and other macromolecules to the extracellular space. This process depends on the function of a multi-subunit complex, the COPII coat. Here we describe progress towards a full mechanistic understanding of COPII coat function, including the latest findings in this area. Much of our understanding of how COPII functions and is regulated comes from studies of yeast genetics, biochemical reconstitution and single cell microscopy. New developments arising from clinical cases and model organism biology and genetics enable us to gain far greater insight in to the role of membrane traffic in the context of a whole organism as well as during embryogenesis and development. A significant outcome of such a full understanding is to reveal how the machinery and processes of membrane trafficking through the early secretory pathway fail in disease states