Charakterizace korozních produktů vznikajících při degradaci slitiny Mg-0,4Zn v minimálním esenciálním médiu

Abstract

Hořčík legovaný zinkem v malých koncentracích představuje slibný materiál pro výrobu dočasných biodegradabilních implantátů. V podobě tenkých drátů by mohl sloužit jako materiál pro svazování hrudní kosti při sternotomii. S vývojem takových drátů se pojí potřeba studovat jejich degradaci v simulovaných tělních roztocích. Tato diplomová práce si proto bere za cíl charakterizovat degradaci tenkých extrudovaných drátů vyrobených z komerčně čistého Mg, Mg-0,2Zn a Mg-0,4Zn v minimálních esenciálních médiích. Nadto se práce zabývá degradací tenké vrstvy biodegradabilního polymeru nanesené na hořčíkovém drátu, neboť povlakování polymery se jeví být perspektivní metodou pro snížení rychlosti degradace drátů v prostředí lidského těla. Teoretická část práce obsahuje popis degradačního chování hořčíkových slitin v simulovaných tělních roztocích s přihlédnutím k rozdílnému složení roztoků. Dále je v ní uveden vliv jednotlivých složek medií na korozi hořčíku. V praktické části práce je využito kombinace skenovací elektronové mikroskopie, energiově disperzní spektroskopie a Ramanovy spektroskopie pro analýzu korozních produktů vznikajících při degradaci hořčíkových drátů v minimálních esenciálních médiích. Na podrobném popisu morfologií korodujících povrchů a výsledcích spektroskopických metod je diskutován průběh vzniku vrstvy korozních produktů mající schopnost snižovat rychlost další koroze. Také je ukázána potřeba legování komerčně čistého Mg zinkem v malé koncentraci pro zvýšení korozní odolnosti tenkých drátů. V praktické části je dále provedena úvodní charakterizace degradace kopolymeru L-laktidu a kaprolaktonu naneseného v tenké vrstvě na Mg drátu.

Magnesium alloyed with zinc at low concentrations represents a promising material for the production of temporary biodegradable implants. In the form of thin wires, it could serve as a suture material for sternotomy. The development of such wires involves the need to study their degradation in simulated body fluids. This thesis therefore aims to characterise the degradation of thin extruded wires made from commercially pure Mg, Mg-0.2Zn and Mg-0.4Zn in minimal essential media. Furthermore, the thesis deals with degradation of thin biodegradable polymer film deposited on magnesium wires, as polymer coating appears to be a promising method for reducing the rate of wire degradation in the human body environment. Theoretical part of the work includes a description of the degradation behaviour of magnesium alloys in simulated body fluids with different compositions. It also presents the effect of individual media components on magnesium corrosion. In the experimental part, a combination of scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and Raman spectroscopy is used to analyse the corrosion products resulting from the degradation of magnesium wires in α-MEM and DMEM. A detailed description of the corroding surface morphologies and the results of spectroscopic methods are used to discuss the formation of corrosion product layer which has the ability to reduce the rate of further corrosion. The need for alloying commercially pure Mg with zinc at low concentration in order to increase the corrosion resistance of thin wires is shown. A characterization of the degradation of L-lactide/caprolactone copolymer coated on Mg wire is also carried out.