Imaginez passer par une chirurgie où le médecin propose l'utilisation d'un implant temporaire qui se dissout par lui-même avec le temps du corps humain, évitant ainsi une douloureuse seconde chirurgie. Aussi grand que cela puisse paraître, les défis sont suffisants lorsqu'il s'agit de concevoir un implant qui a des propriétés mécaniques proches de celle de l'os humain, est biocompatible et se dégrade à un rythme appréciable jusqu'à ce que l'os guérisse.
Parmi les nombreux matériaux d'implant temporaire disponibles, le magnésium est considéré comme un candidat potentiel, bien que son taux de dégradation rapide soit une limitation sérieuse.
Une stratégie pour ralentir leur taux de corrosion comprend l'alliage avec des métaux non toxiques appropriés. ZK60, un alliage Mg-Zn-Zr, montre des attributs positifs satisfaisant aux principaux critères mentionnés, bien qu'il se dégrade dans les 12 semaines.
Afin de régler davantage le taux de corrosion de cet alliage, les revêtements en polymère biodégradables semblent être une option, étant donné leur facilité d'application grâce à une simple procédure de revêtement de spin.
Des différents polymères biocompatibles disponibles, le poly (3-hydroxybutyrate), appelé PHB, un polyhydroxyalkanoate de chaîne courte semi-cristalline (PHA), est prometteur pour une utilisation comme revêtement sur les alliages MG. De plus, afin d'imiter le mieux la condition physiologique humaine de l'homéostasie, l'étude d'une condition d'écoulement d'électrolyte dynamique à l'aide d'un système d'écoulement de recirculation serait très utile.
We thought it would be worthwhile to study the corrosion of a PHB-coated ZK60 and measure quantitatively the extent of degradation using an ensemble of characterization techniques including electrochemical impedance spectroscopy (EIS), grazing-incidence X-ray diffraction (GI-XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared Spectroscopie (FTIR), pH et mesures de potentiel de circuit ouvert.
La nouveauté du travail réside dans l'utilisation d'un système d'écoulement d'électrolyte pour étudier la corrosion d'un alliage de magnésium recouvert de polymère. Les résultats de cette étude sont publiés dans ACTA électrochimique.
Nos premières expériences ont mesuré la corrosion de l'alliage zk60 nu dans un électrolyte de liquide corporel simulé modifié (M-SBF). Nous avons constaté que la condition d'électrolyte dynamique, contrairement au cas d'immersion statique, était plus agressive dans la dégradation de l'alliage en mesurant une résistance à la polarisation plus faible pour le premier en utilisant EIS.
Nous avons estimé que la condition nécessaire à la formation de précipités de sel qui pourraient offrir une protection (bien que quasi ou partiel à savoir en raison de nombreuses fissures dans les produits de corrosion) n'a pas été rempli en raison de l'échange en continu par l'électrolyte fluide. Cela pourrait être étayé par l'analyse SEM et FTIR qui montrait respectivement des preuves de précipités de sel et de leurs groupes fonctionnels.
Afin de retarder le début de la corrosion du zk60 nu, nous avons d'abord fait une étape de prétraitement sur l'alliage en utilisant une solution d'hydroxyde de sodium, suivie par l'enrober avec PHB de différentes épaisseurs, ici mentionnée PHBmince et Phbépais.
Nous avons trouvé à travers SEM que le PHBmince avait beaucoup de pores pendant que Phbépais en était dépourvu. Afin d'évaluer leur capacité à retarder la corrosion de ZK60, nous avons étudié l'alliage recouvert de PHB dans M-SBF pendant neuf jours dans des conditions d'écoulement dynamique.
En utilisant EIS, nous avons mesuré une résistance de « polarisation » beaucoup plus faible après neuf jours pour PHBmince montrant que c'était beaucoup plus dégradé que PHBépais. Nous avons attribué cela aux pores « à travers » qui ont permis une entrée facile d'électrolyte et corrodé l'alliage.
Ce raisonnement pourrait être encore renforcé sur la base de GI-XRD qui a montré l'absence de pics cristallins correspondant à PHB, indiquant un polymère dégradé. De plus, grâce à l'analyse XPS, nous pourrions identifier la formation de produits de corrosion Mg, CA et phosphate.
Enfin, nous pouvions également voir beaucoup de précipités en utilisant le SEM. En revanche, nous avons constaté que PHBépais a montré une capacité de protection beaucoup plus élevée avec peu de dégradation en raison d'une faible densité des pores. Nous pourrions raisonner cela de la présence de PHB dans GI-XRD et la formation d'une étendue inférieure de produits de corrosion en utilisant XPS.
Essentiellement, à travers ce travail, nous pourrions montrer qu'en réglant la densité des pores, on pourrait contrôler la mesure dans laquelle un alliage Mg s'est dégradé. Il reste à voir si les produits de corrosion formés dans les pores du revêtement de polymère offrent une protection sur une longue période.
Nous pensons que cette étude pourrait ouvrir des avenues pour utiliser l'alliage Mg enduit de polymère comme implants temporaires pour protéger l'os pendant qu'il guérit, mais se dissout finalement.
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