Pikus Wojciech - Esco.pl

Medycyna jako nauka zajmująca się człowiekiem
wymaga nienagannego wręcz perfekcyjnego
postępowania diagnostycznego i leczniczego. Dzięki
naukom ścisłym zespoły interdyscyplinarne mogą
bardziej pomóc pacjentom w walce z chorobami.

Codzienna praca związana z diagnostyką i leczeniem
wymaga nie tylko olbrzymiej wiedzy, doświadczenia,
wyczucia, indywidualnego poświęcenia, podejścia do
pacjenta, chęci lecz takŜe nowoczesnych sprzętów i
materiałów.

Dzięki postępowi naukowemu materiały stosowane w
medycynie stają się coraz bardziej tolerowalne przez
organizm człowieka (biomateriały) i w wolniejszym
stopniu ulegają resorpcji.
Organizm człowieka pod względem budowy, funkcji,
integralnego funkcjonowania zespołów narządów nie ma
sobie równych to czyni go niepowtarzalnym.

To wszystko sprawia, Ŝe poprzeczka jest ustawiona
bardzo wysoko głównie dla lekarzy, inŜynierów,
techników.
Czynniki fizyczne, chemiczne, biologiczne wpływają
destrukcyjnie na narzędzia i sprzęty medyczne, tym
samym zmieniają one swoje właściwości podczas
kontaktu z organizmem człowieka.
Taka przemiana powoduje pogorszenie własności
nadanym podczas projektowania i wytwarzania.

Niesie to za sobą równieŜ konsekwencje dla organizmu i
jego narządów poprzez zetknięcie się z materiałem
niekorzystnie na niego działającym w krótkim lub
dłuŜszym czasie bezpośredniego kontaktu z ciałem
ludzkim.
Wiele instrumentów powinno słuŜyć do wielokrotnego
uŜycia, przy czym nie powinny w zauwaŜalnym stopniu
ulegać zniszczeniu na skutek wilgoci, pH, sił
mechanicznych, zmiennych temperatur w środowisku
ustrojowym organizmu człowieka.

Ilustruje nam to jak wiele czynników musimy wziąć pod
Ilustruje nam to jak wiele czynników musimy wziąć pod
uwagę posługując się, projektując urządzenie, czy
jakikolwiek sprzęt medyczny.

Praca moja poświęcona jest odporności korozyjnej stali
Praca moja poświęcona jest odporności korozyjnej stali
chirurgicznej typu 316L. Korozja jako zjawisko
nierozłącznie kojarzone jest z metalami.
Dlatego stosujemy wiele zabezpieczeń z zakresu róŜnych
dziedzin nauki, badamy wiele czynników wyzwalających i
środowisk sprzyjających powstaniu korozji lub jej
spowolnieniu.

Temat ten jest bardzo waŜny poniewaŜ zetknięcie narzędzia
medycznego objętego korozją z ciałem ludzkim wyzwala
lawinę obronnych reakcji miejscowych i ogólnych.
NaleŜy pamiętać, Ŝe najwaŜniejsze w medycynie jest
zdrowie ludzkie.

Badania, wyniki, omówienie

I (A/cm 2 )
10 -3
10 -4
10 -5
10 -6
10 -7
10 -8
10 -9
A - 316L + Ringer + 0.001 M NaF, czas ekspozycji =168 h (7dni)
B - 316L + SBF + 0.001 M NaF, czas ekspozycji =168 h (7dni)
C - 316L + Hank + 0.001 M NaF, czas ekspozycji =168 h (7dni)
D - 316L + Tyrode + 0.001 M NaF, czas ekspozycji =168 h (7dni)
E - 316L + sztuczna ślina (1) + 0.001 M NaF, czas ekspozycji =168 h (7dni)
F - 316L + sztuczna ślina (2) + 0.001 M NaF, czas ekspozycji =168 h (7dni)
-0,5 0 0,5 1,0
E (Volts)
10 -10
10 -11
10 -12
10 -13
Wykres 1. krzywe potencjodynamiczne stali 316L po 7 - dniowej ekspozycji w :
roztworze Ringera (,,A’’), roztworze sztucznej krwi – SBF (,,B’’), roztworze Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrod´a
(,,D”), sztucznej ślinie – 1 (,,E’’) oraz sztucznej ślinie -2 (,,F’’), zawierających 0,001M NaF
Krzywe potencjodynamiczne ukazują zdolność odporności korozyjnej materiałów.
Badania potencjodynamiczne wykazują, Ŝe płyny ustrojowe zawierające 0,001M NaF mają róŜną agresywność w stosunku do stali chirurgicznej
typu 316L . Zawartość agresywnych jonów w płynach ustrojowych wpływa na wielkość potencjału zarodkowania wŜeru i potencjału przejścia
katodowo – anodowego, a takŜe gęstość prądów w obszarze katodowym i anodowym.

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0 50 100 150 200
E' , mV
Wykres 2. Potencjał stacjonarny (E’) stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’), roztworze sztucznej krwi – SBF (,,B’’),
roztworz Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie -1 (,,E’’), oraz sztucznej ślinie -2 (,,F’’), zawierających 0,001M NaF.
Potencjał metalu jest miarą jego ,,szlachetności’’ w danym elektrolicie. Im wyŜsza wartość potencjału tym większa ,,szlachetność’’ metalu.
Wiadomo, Ŝe miarą biozgodności materiału jest wartość jego potencjału.
Wartość potencjału stacjonarnego (E´) stali 316L zaleŜy od rodzaju płynu ustrojowego. RóŜnic potencjału E´stali 316L wynosi 185mV.
NajwyŜszy potencjał E´stali 316L stwierdzono w roztworze Hank´a, natomiast najniŜszy w roztworze sztucznej śliny (2).
Potencjał E´ podłoŜa we wszystkich roztworach ma wartość dodatnią.

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0.0 2.0x10 -7 4.0x10 -7 6.0x10 -7 8.0x10 -7 1.0x10 -6
i KATODOWY
, A/cm 2
Wykres 3. gęstość prądu katodowego (i katody) stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’) , roztworze sztucznej krwi –
SBF (,,B’’), roztworze Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie – 1 (,,E’’) oraz sztucznej ślinie -2 (,,F’’), zawierających
0,001M NaF.
Krzywa katodowa informuje przede wszystkim o zmianach zachodzących w warstwie tlenkowej. Ekspozycja podłoŜa metalicznego, na
powierzchni, którego tworzy się warstwa pasywna, w elektrolicie zawierającym agresywne jony, np: chlorki (Cl¯ )͘ mogą wpływać na stabilność
warstwy pasywnej. PodwyŜsza temperaturę (37°C) powoduje, iŜ istnieje wyrazne prawdopodobieństwo wystąpienia korozji wŜerowej oraz
międzykrystalicznej. Agresywne jony atakują cienką warstwę tlenkową, a w konsekwencji mogą doprowadzić do przerwania jej ciongłości.
Gęstość prądu katodowego (i katody) wykazuje duŜe róŜnice w zaleŜności od składu chemicznego roztworu korozyjnego. NajwyŜszą gęstość
(171·10 -7 A/cm 2 ) wykazuje stal 316L w roztworze Ringera, zaś najniższą gęstość i katodowy (1.0 - 10 -6 ) w roztworze Hank´a.

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0 500 1000 1500
E K - A , mV
Wykres 4. potencjał przejścia katodowo – anodowego stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’), roztworze
sztucznej krwi – SBF (,,B’’), roztworze Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie – 1(,,E’’) oraz sztucznej ślinie – 2
(,,F’’), zawierających 0,001M NaF.
Zmiana potencjału przejścia katodowo – anodowego (E k-a ) ukazuje dynamikę zmian procesów elektrodowych wynikających z ekspozycji
stopu w roztworze sztucznej śliny.
Potencjał przejścia katodowo – anodowego ( E k-A ) stali 316L jest zbliŜony do (90÷150mV) w roztworach : Ringera, sztucznej krwi i Tyrode´a.
W roztworze sztucznej śliny (2) potencjał E k-A ma wartość ujemną (ok. – 60mV).

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0 100 200 300 400 500
E WZERU
, mV
Wykres 5. potencjał zarodkowania wŜeru (E wŜeru) stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’), roztworze sztucznej
krwi – SBF (,,B’’), roztworze Hank´a (,,C’’), roztworzeTyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie – 1 (,,E’’) oraz sztucznej ślinie -2 (,,F’’),
Zawierających 0,001M NaF.
Potencjał zarodkowania wŜeru jest jednym z najwaŜniejszych parametrów elektrochemicznych. Wartość E wŜeru określa zdolność stopu do
korozji wŜerowej im posiada wyŜszy potencjał E wŜeru tym mniejsze jest prawdopodobieństwo wystąpienia korozji wŜerowej.
Wartość potencjału zarodkowania wŜeru (E wŜeru) zmienia się w zaleŜności od rodzaju płynu ustrojowego. NajwyŜszy potencjał E k·a
(ok. 530mV) na stal 316L w roztworze Ringera, najwyŜszy (ok. 280mV) w warunkach sztucznej śliny. RóŜnica potencjałów E k·a stali 316L
w róŜnych płynach ustrojowych wynosi ok. 260mV.

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0.0 2.0x10 5 4.0x10 5 6.0x10 5 8.0x10 5
R P
,kΩcm 2
Wykres 6. Opór polaryzacyjny (Rp) stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’), roztworze sztucznej krwi – SBF (,,B’’),
roztworze roztworze Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie -1 (,,E’’), oraz sztucznej ślinie -2 (,,F’’),
zawierających 0,001M NaF.
Miarą biozgodności danego materiału jest wartość jego oporu polaryzacyjnego (Rp) w danym środowisku korozyjnym . Im wyŜsza wartość
oporu Rp, tym lepsza biozgodność danego materiału, a w konsekwencji mniejsze ryzyko takich nieporządanych zjawisk, jak stan zapalny,
podwyŜszona temperatura ciała, obrzęk.
Skład chemiczny płynów ustrojowych wplywa na wartość oporu polaryzacyjnego (Rp) stali 316L. NajwyŜszy opór Rp (8·4·10 5 Ωcm 2 )
stwierdzono dla stali w roztworze Ringera, zaś najniŜszy (8,0·10 4 Ωcm 2 ) w roztworze sztucznej śliny (2).

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0.0 5.0x10 -8 1.0x10 -7 1.5x10 -7 2.0x10 -7 2.5x10 -7 3.0x10 -7 3.5x10
-7
i 0
, A/cm 2
Wykres 7. Gęstość prądu korozyjnego (i 0 ) stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’), roztworze sztucznej krwi – SBF
(,,B’’), roztworze Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie -1 (,,E’’) oraz sztucznej ślinie – 2 (,,F’’), zawierających 0,001M NaF.
Miarą szybkości korozji dowolnego metalu w środowisku korozyjnym jest gęstość prądu korozyjnego (i 0 ). Im wyŜsza gęstość i 0 tym szybciej
następują procesy korozji w danych warunkach.
Szybkość procesu korozyjnego stali 316L zaleŜy od składu chemicznego płynów ustrojowych. NajwyŜszą szybkość korozji (i 0 =3·1·10 -8 A/cm 2 )
stwierdzono dla stali 316L w roztworze Ringera, zaś najszybciej proces korozji (i 0 =3·3·10 -7 A/cm 2 ) zachodzi w roztworze sztucznej śliny (2).

F
E
SYMBOL PRÓBKI
D
C
B
A
0 100 200 300 400
Obszar pasywny, mV
Wykres 8. Obszar pasywny stali 316L po 7 – dniowej ekspozycji w : roztworze Ringera (,,A’’), roztworze sztucznej krwi – SBF (,,B’’),
roztworze Hank´a (,,C’’), roztworze Tyrode´a (,,D’’), sztucznej ślinie -1 (,,E’’) oraz sztucznej ślinie – 2 (,,F’’), zawierających 0,001M NaF.
Zakres oraz stabilność obszaru pasywnego jest bardzo waŜnym czynnikiem określającym jakość danego materiału pod względem odporności
korozyjnej. Im dłuŜszy zakres obszaru pasywnego tym mniejsze prawdopodobieństwo zainicjowania korozji wŜerowej. W przypadku
długo okresowych badań metali w środowiskach korozyjnych obserwuje się zawęŜenie obszaru pasywnego. Spowodowane jest to naraŜenie
wady pasywnej na działanie agresywnych czynników.
Zakres obszaru pasywnego zmienia się od (ok.440mV) dla stali 316L w roztworze Ringera, do zakresu (ok. 175mV) w roztworze Tyrode´a
maksymalna róŜnica w wydłuŜeniu obszaru pasywnego wynosi ok. 270mV.

Dziękuję za uwagę

Zdjęcia zamieszczone w tej prezentacji zaczerpnięte zostały ze strony internetowej
VILLA NOVA DENTAL CLINIC,
Chirurgia stomatologiczna Warszawa Wilanów,
oraz ze stron wikipedii – Onet.pl