Susceptibilidad a la corrosión localizada y biocompatibilidad de aceros inoxidables de uso quirúrgico

Abstract

La resistencia a la corrosión y biocompatibilidad son algunas de las propiedades más importantes que deben cumplir las aleaciones destinadas a la fabricación de implantes quirúrgicos. En el presente trabajo, se analizó la susceptibilidad a la corrosión localizada y la citotoxicidad de los aceros inoxidables ASTM F745 y Dúplex ASTM A890 Tipo 5A. La susceptibilidad a la corrosión localizada se evaluó mediante ensayos de polarización cíclica usando una solución acuosa de 0,9% de NaCl a 37ºC y pH entre 4 y 9. Por otro lado, los bioensayos desarrollados para evaluar la citotoxicidad fueron los de rojo neutro (RN), MTT y colágeno Tipo I, de acuerdo a NORMA ISO 10995-5, empleando como sustrato diana la línea celular osteoblástica de rata, UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Paralelamente se realizó la técnica de contacto directo, donde se cultivaron las células UMR-106 sobre las superficies pulidas y esterilizadas de las aleaciones mencionadas para determinar la biocompatibilidad de las mismas. Los ensayos de polarización cíclica indicaron que el inoxidable Dúplex presenta una menor susceptibilidad a sufrir picado y una mayor capacidad de repasivación que el acero inoxidable austenítico ASTM F745. La mejor respuesta a la corrosión del acero inoxidable Dúplex, puede atribuirse a su mayor contenido de Cr y N que incrementan el índice de de resistencia a la corrosión por picado (PREN: Pitting Resistance Equivalent Number), en medios que contienen iones cloruro. Los bioensayos de RN, MTT y colágeno tipo I, demostraron la ausencia de compuestos citotóxicos liberados al medio de extracción. La técnica de contacto directo puso en evidencia que las células UMR- 106 se adhieren a las superficies de las aleaciones. De acuerdo a los resultados obtenidos con la metodología de análisis empleada se puede concluir que ambos aceros inoxidables poseen una alta biocompatibilidad.

Corrosion resistance and biocompatibility are some of the most important properties to be satisfied by the alloys used to elaborate surgical implants. In the present work, the susceptibility to localized corrosion and cytotoxicity of ASTM F745 austenitic and ASTM A890 Type 5A Duplex stainless steels were analyzed. ASTM F745 is used for cast implant, while Duplex steel has also been invetigated for orthodontic bracket fabrication. Susceptibility to localized corrosion was evaluated by means of cyclic polarization tests using aqueous solution of 0.9 wt % NaCl at 37 ºC and pH between 4 and 9. On the other hand, citotoxicity was analyzed by neutral red (NR), methyl tetrazolium (MTT) and collagen type I assays, according to ISO 10995-5 Standard, using the rat osteoblastic cell line UMR-106 (ATCC, CRL-1661). Complamenting the biological studies, the technique of direct contact was performed, by which the UMR-106 cells were cultivated on the alloys surfaces, previously sterilized, to evaluate the biocompatibility. Cyclic polarization tests revealed that Duplex stainless steel has a lower susceptibility to pitting corrosion and a greater repassivation capacity than ASTM F745 austenitic stainless steel. The better anti-corrosion behavior of the duplex stainless steel can be ascribed to its higher Cr and N content, that increase the Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) in media containing Cl- ions. From the biological perspective, RN, MTT and collagen type I assays, show the absence of cytotoxic compounds released to the environment from both stainless steels. At the same time, the direct contact technique showed that UMR-106 cells adhere to smooth surfaces of the alloys. According to the methodology of analysis used, it can be concluded that both stainless steels have a high biocompatibility.