Desafíos actuales para las aleaciones de titanio en implantes médicos

La aplicación de materiales de implantes metálicos a granel debe tener en cuenta los problemas de reabsorción ósea y aflojamiento del implante.

Por lo tanto, es fundamental desarrollar implantes que puedan funcionar en el cuerpo humano durante largos períodos de tiempo sin necesidad de una nueva cirugía. Las aleaciones médicas de titanio poroso se han convertido en los materiales más prometedores para aplicaciones debido a su ligereza, resistencia, bajo módulo elástico, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Sin embargo, las prótesis de cadera de aleación de titanio tienen problemas con los mecanismos de fatiga que dan como resultado una fractura de la superficie de casi el 90 % y también pueden fallar debido a la fatiga por corrosión.

Por lo tanto, los investigadores mejoraron la resistencia a la fatiga y la vida útil de los andamios porosos y antibacterianos al agregar elementos de cobre a la aleación de titanio. Prepararon Ti6Al4V poroso que contenía Cu mediante fusión selectiva por láser y estudiaron su comportamiento de fatiga por corrosión en aire y una solución de NaCl al 0,9 % en peso. Se encontró que la precipitación de la fase Ti2Cu dio como resultado una mayor resistencia a la fatiga y una vida útil más prolongada del Ti6Al4V-6Cu poroso.

Este estudio utilizó tecnología de fabricación aditiva para preparar muestras de aleación porosa de Ti6Al4V-6Cu y exploró sus propiedades estáticas y de fatiga y el comportamiento de fatiga en un entorno corrosivo. Los resultados de la investigación muestran que la aleación Ti6Al4V-6Cu tiene mejores propiedades de compresión estática que la aleación Ti6Al4V pura, especialmente la resistencia a la compresión, que es 1,43 veces mayor que la aleación Ti6Al4V. En las pruebas de fatiga, la posición del punto de iniciación de la fisura se ve afectada por el ciclo de fatiga, es decir, la iniciación de la fisura es más rápida en condiciones de alta tensión. En el ambiente corrosivo que contiene 0,9% en peso de NaCl, el principal mecanismo de falla de Ti6Al4V-6Cu es la fractura intergranular y el modo de fractura transgranular parcial, que se atribuye al crecimiento acelerado de grietas debido a la fatiga por corrosión. En resumen, la muestra porosa de Ti6Al4V-6Cu tiene una vida de fatiga más prolongada que la muestra de aleación de Ti6Al4V debido al efecto del crecimiento de grietas por fatiga en zigzag y la fase Ti2Cu precipitada cerca de los límites de grano.