| Abstract | Svrha rada: Ispitivanjem implantata od nehrđajućeg čelika 316L utvrditi djeluje li biološka tekuća (SBF-Simulated Body Fluid) sredina na biomehaničko slabljenje implantata kao posljedica jamičaste korozije.
Očekivani znanstveni doprinos: Ovim istraživanjem nastoje se optimizirati svojstva implantata od čelika 316L koji se koristi u ortopedskoj i traumatološkoj kirurgiji.
Materijali i metode: Četrdeset i osam (n = 48) uzoraka od nehrđajućeg čelika 316L, podijeljeni u četiri skupine od 12 uzoraka; prva skupina uronjena u SBF pH vrijednosti 7,0, druga uronjena u puferiranoj otopini mliječne kiseline pH vrijednosti 6,0, treća skupina uronjena u puferiranoj otopini mliječne kiseline pH vrijednosti 5,0 i četvrta skupina koja je kontrolna skupina te nije bila uronjena u otopine. Putem Skenirajućeg elektronskog mikroskopa (SEM) analizirao se broj po jedinici površine i dimenzije korozivnih promjena te su se pločice biomehanički testirale prije početka kod kontrolne skupine, i po završetku pokusa u ostalih skupina, kao i hrapavost.
Rezultati: Za sve tri skupine koje su bile uronjene u SBF bilo je postupne progresije u promjenama po tipu jamičaste korozije i to najviše u skupini s najnižim pH (pH 5,0), odnosno s najvišom kiselošću i to od trećeg mjerenja nadalje (p = 0,003). Ako se gledaju vrijednosti unutar pojedinih vremena mjerenja, značajne razlike su između skupina pH 5,0 i pH 6,0 u četvrtom mjerenju kao i pH 5,0 i pH 7,0 u drugom mjerenju. U oba slučaja, vrijednosti površine jamica su bile najveće kod medija s najnižim pH vrijednostima. Ako promatramo dinamiku promjena unutar pojedinih skupina, značajne razlike su zabilježene samo u skupini s pH 6,0 (p = 0,001). Nije bilo značajnih razlika u vrijednostima maksimalnog progiba između ispitivanih skupina (p = 0,804). Razlike u maksimalnoj sili (N) tijekom statičkog mehaničkog opterećenja između pojedinih skupina koje su ovisno o kiselosti medija, pokazuje da je najniži medijan vrijednosti maksimalne sile bio kod kontrolne skupine: 1407 N (IQR: 1400 – 1471,5 N), a najviši kod pH 7,0: 1421,0 N (IQR: 1410,0 – 1491,5 N) iako između skupina nije bilo značajnih razlika.
Zaključak: Implantati od nehrđajućeg čelika 316L u biološki simuliranom mediju razvijaju promjene po tipu jamičastih korozija, a kod onih već postojećih, znatno propagiraju u kiselijim uvjetima (najviše pH 5,0). Povezanost između jamičaste korozije i slabljenja implantata nije statistički značajna te se iz navedenog razloga nije nastavilo u stvaranju preporuka za optimizaciju debljine implantata ne bi li se izbjeglo oštećenje jamičastom korozijom. |
| Abstract (english) | Aim: Assessing surgical 316L stainless steel to confirm the effect of biological media fluid (SBF-simulated body fluid) in weakening the implant due to pitting corrosion. Expected scientific contribution: This research is aimed to optimize the properties of implants made of 316L stainless steel used in orthopedic and trauma surgery.
Materials and methods: Using forty-eight (n=48) 316L stainless steel implant samples divided into four groups of twelve samples each; the first immersed in SBF (saline 0.9% NaCl), second group immersed in a buffered lactic acid solution of pH 6.0, third group immersed in a buffered lactic acid solution of pH 5.0, and the fourth group is not immersed. The morphology and dimensions of corrosion defects analysed by a Scanning electron microscope (SEM), biomechanical tests performed at the beginning and end of the study.
Results: There was a gradual increase in corrosion pits in all three groups that were immersed in SBF, with the most significant noted in the strongest acidic group (pH = 5.0), which was the case from the third measure onward (P=0.003). Upon inspecting the individual measurement times, there is a significant difference between groups of pH 5.0 and pH 6.0 in the fourth measurement, and also between the pH 5.0 and pH 7.0 groups. In both cases the surface area of the pits was the largest in the group immersed in the pH 5.0 solution. There was a significant statistical difference in the dynamics of change in only the group immersed in the pH 6.0 solution (P=0.001).
There was no significant difference in maximal bending among the groups (P=0.804). The difference in the maximal force (N) during static mechanical testing of the groups was dependant on the acidity of the solution; the lowest median of maximal force was found in the control group: 1407 N (IQR: 1400 – 1471.5 N), the highest in the group of pH 7.0: 1421.0 N (IQR: 1410.0 – 1491.5 N); nonetheless, there was no significant difference between the groups.
Conclusion: In concluding, 316L stainless steel implants in simulated body fluid with the lowest pH value develop corrosion pits, and additionally in existing ones, significantly progress in acidic conditions. There is no statistical significance in the relationship between pitting corrosion and the weakening of implants. The ideal thickness of the implant that would prevent pitting corrosion damage was not defined due to the irrelevance as mentioned above. |
