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Electropolishing influence on biocompatibility of additively manufactured Ti-Nb-Ta-Zr: in vivo and in vitro

电解抛光 生物相容性 材料科学 钛合金 抛光 生物医学工程 冶金 合金 化学 医学 电极 电解质 物理化学
作者
Jiman Luo,Keke Lv,Jiancheng Tang,Zong-Liang Wu,Yuelian Liu,Jingting Luo,Yuxiao Lai,Ming Yan
出处
期刊:Journal of Materials Science: Materials in Medicine [Springer Science+Business Media]
卷期号:34 (5) 被引量:2
标识
DOI:10.1007/s10856-023-06728-0
摘要

Balling defect of the additively manufactured titanium lattice implants easily leads to muscle tissue rejection, which might cause failure of implantation. Electropolishing is widely used in surface polishing of complex components and has potential to deal with the balling defect. However, a clad layer could be formed on the surface of titanium alloy after electropolishing, which may affect the biocompatibility of the metal implants. To manufacture lattice structured β-type Ti-Ni-Ta-Zr (TNTZ) for bio-medical applications, it is necessary to investigate the impact of electropolishing on material biocompatibility. In this study, animal experiments were conducted to investigate the in vivo biocompatibility of the as-printed TNTZ alloy with or without electropolishing; and proteomics technology was used to elaborate the results. The following conclusions were drawn: (a) a 30% oxalic acid electropolishing treatment was effective in solving balling defects, and ~21 nm amorphous clad layer would be formed on the surface of the material after polishing; (b) the electropolished TNTZ suggested decreased cell cytotoxicity and improved blood biocompatibility as compared to as-printed TNTZ; (c) the amorphous clad layer could make a barrier to prevent Ta and Zr ions from penetrating into the muscle tissue, and could form a good tissue regeneration at the implantation site during 4 weeks, indicating that the electropolished TNTZ has the potential as implants; and (d) the cells attached to the electropolished TNTZ showed higher antioxidant capacity but less proliferation than attached to as-printed TNTZ.
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