Enhanced Antibacterial Capability and Corrosion Resistance of Ti6Al4V Implant Coated with ZrO<sub>2</sub>/Organosilica Nanocomposite Sol-Gel Films
Notice bibliographique
Résumé
Ti6Al4V is one of the most commonly used biomaterials in orthopedic applications due to its interesting mechanical properties, corrosion resistance and reasonable biocompatibility, which derive from a compact, thin, and chemically stable oxide film that spontaneously develops on these materials surface able to minimize ion release. Despite these advantages, a post-operative serious and unresolved problem leading to the failure of the implant is the appearance of implant-associated infections. For this reason, the ability to control microbial adhesion is of importance in healthcare, particularly in modern surgery where postoperative implant associated infections are still an unresolved and serious complication. As a proof of concept, we have assessed the antibacterial behaviour of Ti6Al4V surfaces modified by organic-inorganic hybrid sol-gel films with different loading of ZrO2 nanoparticles. The starting organosilica sol was prepared using a mixture of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAPTMS) and tetramethyl orthosilicate (TMOS). Tetrabutoxyzirconium (TBZ) was used as precursor of ZrO2 nanoparticles. Sol-gel films with variable contents of TBZ (0.2—1.0 wt.%) have been tested. The thermal stability of the resulting sol-gel films was studied by using thermal analysis (TG/DTG). Structural characterization of the films was carried out using Attenuated Total Reflectance Fourier transformer Infrared spectroscopy (ATR-FTIR). Surface morphology and composition of coated samples have been analized by Optical and Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive X-ray (OM and SEM/EDX) both before and after the corrosion tests were carried out. The evaluation of the barrier properties on the films and corrosion behaviour of the Ti6Al4V were carried out using Global and Local Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS/LEIS) during immersion in a simulated body fluid (SBF). Regarding bacterial adhesion, two representative strains of the vast majority of nosocomial infections related to orthopedic implants, i.e., Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis, were used. Optical and scanning electron microscopies observations have shown the formation of a uniform, homogeneous, crack free and highly adherent protective film on the Ti6Al4V substrates. The electrochemical studies and bacterial adhesion assessments have shown that the incorporation of ZrO2 in MAPTMS/TMOS matrix of the sol-gel films enhance their corrosion protection behaviour and antibacterial capability. Studies on the optimization of the sol-gel formulation to obtain the films with the best antibacterial capability without compromising their good corrosion resistance using different ZrO2 doses are in progress. Acknowledgments The authors would like to acknowledge financial support from the Ministry of Economy of Spain (MAT2015-65445-C2-1-R and MAT2015-63974-C4-3 Projects). M-ERA.NET PCIN-2016-146; Spanish “Junta de Extremadura” and FEDER for the projects IB16117, TE-0016-18 and GR15089
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».