Fabricación y caracterización de un compuesto de Ti25TaxAg para aplicaciones biomédicas

Abstract

Ti/Ta alloys have been developed for biomedical applications in bone implants because the addition of Ta reduces the mechanical properties of Ti and improves its corrosion resistance. On the other hand, the cytocompatibility properties can be improved with the addition of noble metals, since they help to reduce the growth of bacteria that can endanger the patient's health and the durability of the implant. Therefore, in this work we will study the effect of the addition of silver between 2 and 7 vol. % on the sintering behavior and its properties to the Ti/25Ta composite. Samples are prepared by axial pressing at 450 MPa and consolidation is performed by sintering the compacts at 1260 °C for one hour under a high purity Argon atmosphere in a vertical dilatometer. The specimens are characterized by XRD and SEM. In addition, the samples are subjected to a culture of Campylobacter jejuni, Escherichia coli and Candida albicans bacteria. The kinetics indicate that the addition of silver increases the densification due to the diffusion of silver into the titanium which takes place below 900 °C. The addition of silver stabilizes the phase α-Ti by inducing a bimodal microstructure in combination with β-Ti, which is stabilized due to the addition of Ta into the crystalline net of Ti. The addition of silver inhibits the growth of bacteria compared to pure Ti and the composite of Ti/25Ta. It was concluded that the composite with 5 vol. % of Ag particle has the best characteristics for its application in the development of bone implants.

Las aleaciones de Ti/Ta se han desarrollado para aplicaciones biomédicas en implantes óseos debido a que la adición del Ta reduce las propiedades mecánicas del Ti y mejora su resistencia a la corrosión. Por otro lado, las propiedades de citocompatibilidad pueden ser mejoradas con la adición de metales nobles, ya que ayudan a reducir el crecimiento de bacterias que pueden poner en riesgo la salud del paciente y la durabilidad del implante. Por lo que en este trabajo se estudiará el efecto de la adición de plata entre 2, 5 y 7 % en volumen sobre el comportamiento de sinterizado y sus propiedades al compuesto Ti/25Ta. Las muestras son preparadas mediante prensando axial a 450 MPa y la consolidación se realiza mediante sinterizado de los compactos a 1260 °C durante una hora bajo una atmósfera de Argón de alta pureza en un dilatómetro vertical. Las probetas son caracterizadas mediante XRD y MEB. Además, las muestras son sometidas a un cultivo de bacterias de Campylobacter jejuni, Escherichia coli y Candida albicans. La cinética indica que la adición de la plata incrementa la densificación debido a la difusión de la plata en el titanio que se lleva a cabo debajo de los 900 °C. La adición de plata estabiliza la fase α-Ti induciendo una microestructura bimodal en combinación con la β-Ti, la cual se estabiliza debido a la adición del Ta en el Ti. La adición de la plata inhibe el crecimiento de las bacterias, en comparación con el Ti puro y el compuesto de Ti/25Ta. Se concluyó que el compuesto con 5 % en volumen de Ag es el que presenta las mejores características para su aplicación en el desarrollo de implantes óseos.