Desarrollo del recubrimiento bicapa nanoestructurado de biovidrio 45S5/Al2O3/Ti6Al4V para implantes dentales mediante deposición electroforética

Abstract

In dentistry, the use of metallic and ceramic biomaterials is common. Although titanium and its alloys (used as biomaterials) present a certain resistance to corrosion and a certain degree of osseointegration, it is not enough to promote a fast and effective union between the metal and the receiving bone tissue. To improve these characteristics, the resistance to corrosion and its bioactivity of the metal surface can be increased through coatings of bioinert ceramics and bioglasses. The general objective was to develop a 45S5/Al2O3/Ti6Al4V bioglass bilayer coating, using the electrophoretic deposition technique at colloidal level, to obtain Al2O3 and 45S5/Al2O3 bioglass coatings on the surface of the Ti6Al4V substrate, in the shape of a cylinder, simulating a dental implant. To carry out the design of the coatings of the bilayer system, the appropriate cell was designed for the geometry of the substrate (cylinder), the following systems were obtained by means of the electrophoretic deposition technique: Al2O3/Ti6Al4V and bioglass 45S5/Al2O3/Ti6Al4V . The appropriate deposition variables were obtained for a homogeneous Al2O3/Ti6Al4V system, they were 8 minutes with a voltage of 3 V, the temperatures used in the heat treatments were 500 and 600 °C for the Al2O3/Ti6Al4V system. For the 45S5/Al2O3/Ti6Al4V bioglass system, the appropriate deposition variables were 5 minutes with a voltage of 2.75 V, the thermal treatments were 500, 600 and 750 °C. For the structural characterization of the coatings, the scanning electron microscopy technique and X-ray diffraction were used. Electrochemical tests were carried out, Tafel extrapolation, in artificial saliva solution, based on the results the corrosion rate and mass loss.

En la odontología es común el uso de biomateriales metálicos y cerámicos. Aunque el titanio y sus aleaciones (utilizados como biomateriales) presentan cierta resistencia a la corrosión y cierto grado de osteointegración, no es suficiente para promover una unión rápida y efectiva, entre el metal y el tejido óseo receptor. Para mejorar estas características se puede aumentar la resistencia a la corrosión y su bioactividad de la superficie del metal a través de recubrimientos de cerámica bioinerte y biovidrios. El objetivo general consistió en desarrollar un recubrimiento bicapa de biovidrio 45S5/Al2O3/Ti6Al4V, mediante la técnica de deposición electroforética a nivel coloidal, para obtener recubrimientos de Al2O3 y biovidrio 45S5/Al2O3 sobre la superficie del sustrato de Ti6Al4V, en forma de cilindro, simulando un implante dental. Para llevar a cabo el diseño de los recubrimientos del sistema bicapa se diseñó la celda adecuada para la geometría del sustrato (cilindro), se obtuvieron los siguientes sistemas por medio de la técnica de deposición electroforética: Al2O3/Ti6Al4V y biovidrio 45S5/Al2O3/Ti6Al4V. Se obtuvieron las variables adecuadas de deposición para un sistema homogéneo de Al2O3/Ti6Al4V, fueron de 8 minutos con un voltaje de 3 V, las temperaturas que se utilizaron en los tratamientos térmicos fueron de 500 y 600 °C para el sistema Al2O3/Ti6Al4V. Para el sistema biovidrio 45S5/Al2O3/Ti6Al4V las variables adecuadas de deposición fueron 5 minutos con un voltaje de 2.75 V, los tratamientos térmicos fueron de 500, 600 y 750 °C. Para la caracterización estructural de los recubrimientos se utilizaron las técnicas microscopia electrónica de barrido y difracción de rayos X. Se llevaron a cabo pruebas electroquímicas de, extrapolación Tafel, en solución de saliva artificial, en base a los resultados se determinó la velocidad de corrosión y pérdida de masa.