Physiochemical properties of TiO2 nanoparticle thin films deposited on stainless steel

Propiedades fisicoquímicas de películas delgadas de nanopartículas de TiO2 depositadas sobre acero inoxidable

El objetivo de este estudio fue evaluar la utilidad de la capa de TiO₂ para mejorar la hemocompatibilidad del acero inoxidable 316LVM. Las capas de TiO2 estudiadas en este trabajo se depositaron a partir de TiCl₄ y H₂O en un reactor de deposición de capas atómicas (ALD) a baja presión teniendo en cuenta el número de ciclos y la temperatura del proceso. Como parte de la investigación se realizaron estudios electroquímicos de la capa tras 28 días de exposición a plasma artificial. En particular, se realizaron estudios potenciostáticos, potenciodinámicos y de impedancia. Los resultados obtenidos sirvieron de base para la selección del método de tratamiento superficial dedicado a los implantes de acero inoxidable en contacto con la sangre.

INTRODUCCIÓN

El principal problema de la utilización del acero 316LVM en aplicaciones de implantes en contacto con la sangre es la hemocompatibilidad. Actualmente, muchas investigaciones se centran en mejorar su calidad modificando la superficie. Los métodos más populares de modificación de la superficie utilizados para productos médicos son los métodos químicos (por ejemplo, pasivación química, método sol-gel) y electroquímicos (por ejemplo, oxidación anódica, glow-processing) [1-3]. Estos métodos no proporcionan la constancia de las características geométricas de toda la longitud de los implantes y especialmente en sus formas miniaturizadas (stents coronarios). En este contexto, el método que permite la aplicación uniforme de la deposición de la capa superficial es el ALD (Atomic Layer Deposition) [3-9]. Este método permite el uso práctico como precursores de los elementos químicos bruja alta hemocompatibilidad (por ejemplo, Ti, Si, Zr, C) [4, 6]. El ALD se caracteriza por la secuencialidad, que consiste en introducir alternativamente el reactivo en la cámara de proceso en la que tiene lugar la deposición de la película. Cada introducción de precursor va seguida de la introducción de un gas inerte (por ejemplo, nitrógeno) para eliminar los subproductos de las reacciones que tienen lugar en el proceso. Además de las características geométricas de la superficie de las capas depositadas que permanecen inalteradas, el método ALD presenta otras ventajas como las siguientes: reproducibilidad, capacidad de depositar capas muy finas en un intervalo de temperaturas bajo. Las investigaciones realizadas por los autores [3, 5, 9] han demostrado que el óxido de titanio formado en la superficie de los implantes influyó favorablemente en la mejora de la hemocompatibilidad de los implantes. Este fenómeno, a su vez, tenía un impacto positivo en la mejora de las propiedades funcionales del implante.

Investigaciones anteriores de los autores estudiados [9] también demostraron un efecto favorable de la capa de TiO₂ que mejora las propiedades electroquímicas.