In Vitro Cytotoxicity Test and Surface Characterization of CoCrW Alloy in Artificial Saliva Solution for Dental Applications

Abstract In order to evaluate its application as a dental prosthesis material, a CoCrW alloy was subjected to in vitro cytotoxicity test, surface characterization and electrochemical studies performed in artificial saliva and 0.15 mol.L-1 NaCl medium. The used techniques were: anodic polarization curves, chronoamperometric measurements, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Cytotoxicity test was also performed. The electrochemical behavior of CoCrW alloy was compared in both studied media, from corrosion potential (Ecorr) to a 600 mV anodic overvoltage. From the electrochemical measurements it was observed that the CoCrW alloy in both media presents only generalized corrosion. SEM and EDS analysis showed that the alloy presents carbide niobium and silicon and manganese oxides as nonmetallic inclusions. XPS results indicated that cobalt does not significantly contribute to the passivating film formation. Cytotoxicity test showed no cytotoxic character of CoCrW alloy. These results suggest that the CoCrW alloy can be used as biomaterial to be applied as prosthesis in dental implants.

Resumo Estudos eletroquímicos, caracterização de superfície e teste de citotoxicidade in vitro foram realizados da liga CoCrW em meios de saliva artificial e NaCl 0,15 mol.L-1, com o objetivo de avaliar a sua aplicação como material de prótese dentária. Foram usadas como técnicas, curvas de polarização anódica, medidas cronoamperométricas, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS) e espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). O teste de citotoxicidade também foi realizado. O comportamento eletroquímico da liga CoCrW foi comparado nos dois meios estudados desde o potencial de corrosão (Ecorr) até uma sobretensão anódica de 600 mV. Foi observado, a partir de medidas eletroquímicas, que a liga CoCrW se encontra passivada em uma ampla faixa de potencial e que a sobretensões mais elevadas apresenta apenas corrosão generalizada nos dois meios. Análises por MEV e EDS mostraram que a liga apresenta inclusões não metálicas de carbeto de nióbio, de óxidos de silício e de manganês. Os resultados de XPS indicaram que o cobalto não contribui significativamente para a formação do filme passivo. O teste de citotoxicidade mostrou que a liga CoCrW não se apresenta citotóxica. Estes resultados sugerem que a liga estudada pode ser usada como biomaterial a ser aplicado como prótese sobre implantes dentários.

Aços inoxidáveis em implantes ortopédicos: fundamentos e resistência à corrosäo / Stainless steels in orthopedic implants: fundaments and corrosion resistance

The use of metals and alloys, in medicine, specially in surgery, has increased since the development of septic surgical techniques, the employment of anesthesia, and the substitution of blood and human fluid. The need to improve the properties of orthopedic implant materials has become important due to several failures that have been reported. These failures are related to biocompatibility, mechanical resistance, and corrosion. The aim of this study is to describe stainless steels (kinds, properties, applications in orthopedic surgery) as well as to present the general aspects of metallic corrosion that can be found when these materials are used in orthopedic implants