Abstrakt

Najczęściej stosowanym biomateriałem tytanowym na elementy endoprotez stawu kolanowego jest stop Ti6Al4V. Z uwagi na zawartość wanadu, zaliczanego do pierwiastków o dużej toksyczności podejmowane są działania w kierunku zastąpienia wskazanego stopu - stopami bezwanadowymi. Jednym z najbardziej obiecujących jest stop Ti13Nb13Zr zawierający w swoim składzie jedynie pierwiastki witalne, niewywołujące stanów zapalnych i odczynów alergicznych. W artykule zaprezentowano wyniki badań odporności na zużycie ścierne stopów tytanu: Ti6Al4V (powszechnie stosowanego) i Ti13Nb13Zr (stopu nowej generacji) w skojarzeniu z polietylenem (PE-UHMW) predysponowanych na elementy pary trącej w endoprotezie kolanowej. Otrzymane wyniki przeanalizowano pod kątem możliwość zastosowania stopu tytanu nowej generacji na komponenty tej endoprotez. Testy odporności na zużycie ścierne wybranych par ciernych przeprowadzono z wykorzystaniem tribometru PT-3 w środowisku cieczy symulującej płyn ustrojowy – roztworu Ringera. Zastosowano obciążenie rzędu 2 kN przy prędkości obrotowej próbek tytanowych - 30 obr/min w czasie 1 lub 2 godzin. Zużycie ścierne w parze trącej Ti13Nb13Zr – PE-UHMW jest mniejsze niż w przypadku pary Ti6Al4V – PE-UHMW i to zarówno globalnie - w odniesieniu do całego skojarzenia, jak i w odniesieniu do pojedynczych próbek. Udział produktów zużycia w strefie tarcia także jest wyższy w przypadku skojarzenia Ti6Al4V – PE-UHMW. Produkty te przemieszczając się pomiędzy współpracującymi materiałami, działają jak ścierniwo, intensyfikując procesy zużycia ściernego. Średni ubytek masy określany w oparciu o metodę wagową próbki z Ti6Al4V wyniósł 0,00177g, zaś Ti13Nb13Zr – 0,00062g. W przypadku próbek UHMW-PE współpracujących z Ti6Al4V to 0,0043g, zaś dla skojarzonych z Ti13Nb13Zr – 0,00234g. Badania struktury geometrycznej powierzchni roboczych próbek, poprzez rejestrację zmian chropowatości Ra wykazały większe zużycie po stronie próbek ze stopu Ti6Al4V, gdzie mimo niższych, początkowych wartości Ra – końcowa, uśredniona wartość była równa 0,53µm. Dla próbek Ti13Nb13Zr wyniosła ona 0,43µm. W przypadku próbek UHMW-PE współpracujących z Ti6Al4V to 0,85µm, zaś dla skojarzonych z Ti13Nb13Zr – 0,61µm.

Autorzy (4)