Influencia de la nitruración iónica en la respuesta hemocompatible de aceros inoxidables austeníticos

El acero 316L es un metal que se emplea frecuentemente en la fabricación de implantes biomédicos, y sus características y propiedades superficiales pueden ser alteradas positivamente mediante el uso de técnicas que cambian la físico-química de su superficie. La técnica de nitruración iónica se usó en esta investigación para difundir nitrógeno en muestras de acero; este proceso se realizó durante 2 horas con temperaturas de proceso de 380°C, 400°C y 420°C y durante 10 horas a 420°C, manteniendo presión, voltaje y ciclo útil constantes; y se investigó cómo este proceso difusional afectó la respuesta hemocompatible en este acero. Los resultados obtenidos en estas superficies nitruradas fueron comparados con los obtenidos en el acero 316L sin tratamiento y el acero F1586, el cual es un acero High Nitrogen Steel, HNS. Para obtener parámetros de compatibilidad con la sangre se realizaron pruebas in vitro de trombogenicidad, cuyos resultados fueron correlacionados con los alcanzados en microestructura, medidas electroquímicas, estados químicos superficiales, morfología, humectabilidad y energía superficial. De los análisis de rayos X (XRD) fue posible deducir que las capas obtenidas a partir de nitruración iónica estaban compuestas principalmente de la fase de austenita expandida; el corrimiento en sus reflexiones de Bragg pudo ser explicado asumiendo que la fase tiene una estructura con alta densidad de falla de apilamiento; sin embargo, a 10 horas de tratamiento se propició la formación de CrN, la cual también fue observada a través de análisis metalográficos. De acuerdo a los resultados obtenidos mediante análisis electroquímicos en fluido corporal simulado (SBF), las capas pasivas de las superficies nitruradas durante 2 horas mostraron características más protectoras respecto a los aceros HNS y 316L sin nitruración, disminuyeron la cinética de corrosión del acero 316L y mejoraron la estabilidad de su capa pasiva; no obstante, el proceso realizado durante 10 horas disminuyó sustancialmente la resistencia a la corrosión del acero 316L, atribuido a la presencia de CrN, lo cual fue corroborado a través de análisis de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS); así mismo, la técnica de XPS reveló que la estabilidad de las capas pasivas estuvo directamente relacionada con las interacciones químicas del nitrógeno y sus porcentajes superficiales. Junto con el incremento de la temperatura en los procesos realizados durante 2 horas, se presentó el aumento de la rugosidad promedio, Ra, lo cual tuvo una relación directa con la microestructura y el incremento en la hidrofobicidad de las superficies nitruradas; aun así, la nitruración durante 2 horas mejoró la humectabilidad del acero 316L; por otro lado, las superficies nitruradas por 2 horas disminuyeron la tensión interfacial con algunas proteínas sanguíneas, como el fibrinógeno y la albúmina, siendo el acero nitrurado durante 2 horas a 380°C el que presentó un mejor desempeño. Las pruebas de trombogenicidad mostraron que la nitruración mejoró el comportamiento hemocompatible del acero 316L y del acero HNS, observándose que el número de plaquetas adheridas a las superficies nitruradas y la activación de éstas aumentaron junto con el incremento de la temperatura. Pruebas de citotoxicidad con células osteoblásticas MC3T3-E1 (ATCC 7594) no revelaron efectos tóxicos en las superficies nitruradas.

• Autores: Galeano Osorio, Diana Shirley
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2015
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/58170
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/58170; http://bdigital.unal.edu.co/54796/
• Palabra clave: 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; Nitruracion iónica; Hemocompatibilidad; Austenita expandida; Corrosión; Capa pasiva; Química superficial; Humectabilidad; Ion nitriding; Hemocompatibility; Expanded austenite; Corrosión; Passive layer; Surface chemistry; Wettability
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional