Electrochemical methods for investigation of biomedical metallic implant materials

Abstract

Po ugradnji biomedicinskih metalnih implantnih materijala u agresivni biookoliš ljudskog tijela može doći do degradacije (korozije) materijala, stoga je od izuzetne važnosti ispitati njihovu korozijsku otpornost. U istraživanju metalnih implantnih materijala primjenjuju se elektrokemijske metode budući da su procesi korozije implantata u agresivnom biookolišu tkivnih tekućina elektrokemijske prirode. U radu je ispitivan implantni materijal titanij kao jedan od najčešće korištenih metalnih implantnih materijala, posebice za primjenu u dentalnoj medicini i ortopediji zbog njegove stabilnosti, dobrih fizikalnih i kemijskih svojstava. No uz dobru korozijsku otpornost prema agresivnim tekućinama u ljudskom tijelu i dobru biokompatibilnost temeljenu na formiranju oksidnog sloja, titanij pokazuje slaba svojstva bioaktivnosti. Stoga je u ovome radu ispitana modifikacija površine titanija slojem kalcijeva fosfata, CaP, koji je pripremljen elektrodepozicijom. Nemodificirani i modificirani uzorci titanija karakterizirani su koristeći elektrokemijske tehnike (ciklička voltametrija (CV), linearna polarizacija (LP) i elektrokemijska impedancijska spektroskopija (EIS)) i mikroskopsku analizu. Ispitivanja korozijskog ponašanja titanija provedena su u simuliranoj fiziološkoj otopini, Hanksovoj otopini, pH = 7,15.After the implantation of biomedical metallic implant materials into the aggressive bio-environment of the human body, degradation (corrosion) of the material can occur, so it is extremely important to examine their corrosion resistance. Electrochemical methods are used in the research of metal implant materials, since the processes of implant corrosion in the aggressive bio-environment of tissue fluids are of electrochemical nature. This work examines the implant material titanium as one of the most commonly used metal implant materials, especially for use in dentistry and orthopaedics due to its stability, good physical and chemical properties. Although possessing good corrosion resistance to aggressive liquids in the human body and good biocompatibility based on the spontanious formation of the oxide film, titanium shows poor bioactivity properties. Therefore, the modification of the titanium surface by a layer of calcium phosphate, CaP, prepaired by electrodeposition, was investigated in this work. Unmodified and modified titanium samples were characterized using electrochemical techniques (cyclic voltammetry (CV), linear polarization (LP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS)) and microscopic analysis. Corrosion behavior tests of titanium were preformed in simulated body fluid, Hanks' solution, pH = 7,15