Bio-tribo-corrosion resistant 3D Printed Composites for Load-bearing Implants

用于承重植入物的生物耐摩擦腐蚀 3D 打印复合材料

基本信息

  • 批准号:
    10631737
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-08-01 至 2026-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract This proposed two-year diversity research supplement funding request to active National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS) grant (1R01 AR078241) in response to PA- 21-071 aims to test our central hypothesis that CaP based solid lubricants in Ti or CoCrMo alloys will form an in situ films at the contact surface to minimize bio-tribo-corrosion and reduce metal ion release. The rationale is that once we understand the mechanisms of tribofilm formation and its influence on bio-tribo-corrosion, we can design implants with reduced metal ion release possibility in vivo. Our preliminary data show in situ tribofilm formation with CaP reinforcement in Ti6Al4V or CoCrMo alloys during in vitro bio-tribo-corrosion studies. The presence of tribofilm lowered wear-induced damage and minimized metal ion release in vitro. Our program will address the knowledge gap – understanding bio-tribocorrosion mechanism for surfaces with in situ formed tribofilms in CaP reinforced Ti or CoCrMo alloys to replace CoCrMo femoral head in THA. Moreover, the inherent ductility of CaP reinforced composite implants will eliminate any concerns related to the possibility of brittle fracture common in alumina-based ceramic heads that are currently being used as an alternative to CoCrMo. Our effort will also focus on translating laser-based 3D Printing (3DP) technology toward processing these novel composites. The proposed two-year diversity research supplement is requested for Dr. Jose Avila for his post- doctoral research work on 3D Printing of femoral heads using Ti6Al4V reinforced with CaP and a hard ceramic phase and test them using a hip simulator to measure both the wear-induced damage and bio- corrosion. The clinical success of this supplemental research is in manufacturing innovative femoral heads with CaP, and ceramic phase added Ti6Al4V alloy composites via 3D Printing as an alternative to pure CoCrMo. These composites will eliminate Co and Cr ions leaching due to corrosion and wear degradation from the trunnions of modular taper interlocks in THA, which leads to ALTR and early revision surgeries.
抽象的 这提出了两年的多样性研究补充资金请求向活跃国家研究所 关节炎,肌肉骨骼和皮肤疾病(NIAMS)补助(1R01 AR078241)对PA-的反应 21-071旨在检验我们的中心假设,即帽子或cocrmo合金中的帽固体润滑剂将 在接触表面形成原位膜,以最大程度地减少生物腐蚀并减少金属离子释放。 理由是,一旦我们理解了互感形成的机制及其对 生物腐蚀,我们可以在体内设计具有降低的金属离子释放电位的工具。我们的 初步数据显示,Ti6Al4v或Cocrmo合金中的帽盖形成原位互动形成 在体外生物腐蚀研究中。互环膜的存在降低了磨损引起的损伤和 在体外最小化金属离子释放。我们的计划将解决知识差距 - 理解 表面的生物秘密腐蚀机制,具有原位形成的冠状膜,在帽子增强ti或cocrmo中 合金以取代Tha中的Cocrmo股骨头。此外,盖的继承延展性 复合工具将消除与脆性断裂可能常见的任何问题 目前正在用作COCRMO的氧化铝头。我们的努力会 还专注于将基于激光的3D打印(3DP)技术转换为处理这些小说 复合材料。 拟议的为期两年的多样性研究补充要求何塞·阿维拉(Jose Avila)博士的职位 使用帽子加固的TI6AL4V对股头的3D打印的博士研究工作 陶瓷相并使用髋关节模拟器对其进行测试,以测量磨损诱导的损伤和生物 腐蚀。这项补充研究的临床成功在于制造股骨创新 带有盖的头部和陶瓷相通过3D打印添加了Ti6Al4v合金组成作为替代品 纯粹的cocrmo。这些复合材料将消除由于腐蚀和磨损而导致的CO和CR离子 从THA中的模块化锥度互锁的扭曲中降解,这导致Altr和早期 修订手术。

项目成果

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