Investigation of corrosion properties of metals for degradable implant applications

Sammanfattning: Nedbrytbara metaller utgör en ny klass av biomaterial med potential attersätta permanenta material i tillfälliga applikationer. Detta för att minskarisken för långvariga biverkningar. I den pågående forskningen för att utvecklanya nedbrytbara metaller är screening av nya material genom in vitro testmetoderett attraktivt alternativ för att undvika onödiga, tidskrävande ochdyrbara djurstudier.Denna avhandling fokuserar på in vitro-testning av zink- och magnesiumbaserademetaller. Inverkan av faktorer såsom sammansättningen av testlösningen,buffersystemet, belastning samt mikrostruktur hos legeringar undersöktes.Genom att använda elektrokemiska in situ tekniker såsom impedansspektroskopi(EIS) är det möjligt att studera gränssnittet mellan metall ochlösning och karakterisera egenskaperna hos den korroderande ytan. Ex situytkaraktäriseringstekniker som svepelektronmikroskopi och infraröd spektroskopianvändes sedan för att komplettera resultaten av de elektrokemiskamätningarna.Korrosionen av zink i Ringer’s lösning fanns vara närmare in vivo korrosionän korrosionen i fosfatbuffrad saltlösning (PBS). Ringers lösning är därför denföredragna testmiljön för långsiktig utvärdering av zinkbaserade metallerDet biologiska buffersystemet (CO2/H2CO3) bör företrädesvis användasför att stabilisera pH-värdet på testlösningen vid magnesiumnedbrytning. NärHEPES användes för att stabilisera pH ökade korrosionshastigheten på grundav bildning av mindre skyddande skikt av korrosionsproduktMöjligheten att använda helblod och plasma som mer kliniskt relevantatestmiljöer utvärderades och befanns producera reproducerbara resultat.Bildning av ett korrosionsskikt bestående av både organiskt och oorganisktmaterial detekterades på zink i både plasma och helblod.När zink prover i helbod utsattes för belastning förhindrade korrosionsskiktetbildningen av mikrosprickor och förtidigt brott av provet. Det varvidare möjligt att detektera tidig sprickbildning på grund av belastning avMagnesium AZ61-legering med EIS.Adsorption av organiska species på zinkytan under anodisk polariseringökar yttäckningen av Zn-joner i helblod. Den ökade yttäckningen leder sedantill utfällningen av ett skyddande skikt av zinkfosfater och en minskadkorrosionshastighet vid högre potentialer.Korrosion av Zn-Mg och Zn-Ag legeringar i Ringers lösning befanns skevia selektiv upplösning. Lokal utfällning av korrosionsprodukter och bildningav ett poröst, mindre skyddande skikt av korrosionsprodukter hittades påZn-Mg legeringar. Den selektiva upplösningen av Zn-Ag legering orsakade enanrikning av AgZn3 vilket kan påverka biokompatibiliteten av ett implantatmed tiden.