Análisis del comportamiento biomecánico y la durabilidad de nuevos recubrimientos para prótesis de cadera metal-metal basadas en aleaciones de cromo (MoM-4-LIFE)

Ministerio Economía y Competitividad

 

Ministerio de economía y competitividad. Secretaría de estado de investigación, desarrollo e innovación.

MoM-4-LIFE es un proyecto coordinado entre el Instituto de Biomecánica de Valencia, Dpto de Física Aplicada y Óptica de la Universidad de Barcelona y el Centro de Ingeniería Avanzada de Superficies de AIN.

MoM-4-LIFE es un proyecto coordinado entre el Instituto de Biomecánica de Valencia, Dpto de Física Aplicada y Óptica de la Universidad de Barcelona y el Centro de Ingeniería Avanzada de Superficies de AIN. El principal objetivo de este proyecto es el desarrollo de tratamientos superficiales mediante Plasma Immersion Ion Implantation (PIII), técnicas PVD y sus combinaciones, para mejorar las propiedades tribo-químicas de aleaciones biomédicas CoCrMo. Estas aleaciones se usan para prótesis de cadera, rodilla y hombro, muy en particular en configuración de contacto Metal-sobre-Metal.
La estrategia del proyecto es la de realizar una secuencia de tratamientos superficiales de funcionalización sobre CoCrMo de grado médico, con el fin de alcanzar: (1) alta resistencia al desgaste (2) baja cinética de corrosión (3) baja tasa de migración de iones. Estas tres condiciones son básicas para determinar la durabilidad de las prótesis. De hecho, alcanzar dichos objetivos otorgaría de forma definitiva a las prótesis Metal-sobre-Metal una ventaja competitiva sustancial respecto a otros modelos de Mercado (metal sobre PE, cerámica sobre PE).
Para alcanzar los objetivos propuestos, se van a investigar una serie de tratamientos individuales de implantación iónica en plasma y de depósitos de recubrimientos PVD de baja fricción. Posteriormente, se combinarán estos tratamientos para compensar sus carencias. En particular, los tratamientos de inmersión en plasma se investigarán para desarrollar capas de nitruración y oxidación, de alta resistencia mecánica (nitruración) y química (oxidación). Estas propiedades combinadas permitirán alcanzar una óptima resistencia al desgaste, manteniendo una adecuada estabilidad química de las superficies. Todo ello permitirá reducir los efectos de Metalosis derivados de la migración iónica y presencia de debris (partículas), producidos por el continuo desgaste de la prótesis.
Finalmente, la reducción de los COF de los pares M-o-M puede optimizarse mediante el depósito de recubrimientos DLC duros y de baja fricción. La mejora de las propiedades tribológicas del contacto será posible siempre y cuando (1) el recubrimiento sea bio-inerte, y (2) esté bien adherido. No obstante, estas propiedades son difíciles de alcanzar, en especial en condiciones de ensayos in-vitro debido a fenómenos de corrosión por tensión en las intercaras (Crevice corrosion). En este contexto, la estrategia del proyecto es el de construir una multicapa CoCrMo/Nitriding/DLC con una variación suave del modulo de elasticidad para prevenir la acumulación de estrés en la intercara recubrimiento/CoCrMo.
La correlación entre las modificaciones inducidas en las superficies tratadas y las propiedades mecánicas y tribológicas a escala laboratorio serán contrastadas con el comportamiento de pares tribológicos diseñados para ensayos de simulación de articulación de cadera (ensayos in-vitro).
La diagnosis de los mecanismos de desgaste en los ensayos in-vitro se basará tanto en la inspección de los pares testados, como en el análisis de los residuos del test (micro-nanopartículas o debris), gracias a un nuevo protocolo de ensayo a desarrollar en el proyecto.


Fecha de inicio: 01-01-2012
Fecha de finalización: 31-12-2014
Referencia del proyecto: MAT2011-29698-C03-01
  • Centro de Ingeniería Avanzada de Superficies de AIN (Asociación de la Industria Navarra) (Coordinador).
  • Instituto de Biomecánica de Valencia
  • Dpto. de Física Aplicada y Óptica de la Universidad de Barcelona

 

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