Corrosion resistance of Ti6Al4V alloy coated with caprolactone-based biodegradable polymeric coatings

The aim of this study was to determine the influence of long-term exposure of Ringer’s solution on degradation of the anodically oxidated Ti6Al4V alloy coated with a biodegradable polymer coating. Polymeric coatings made of poly(glycolide-ε-caprolactone) – G-Cap and poly(glycolide- ε-caprolactone-lactide) – G-Cap-L were applied by a dip-coating method. Degradation was assessed on the basis of the results of pitting corrosion resistance and density of metal ions infiltrating to the solution. Studies were conducted for samples after 3, 6, 8, 10 and 12 weeks of exposure to the corrosive environment. In addition, topography of the surface of the polymer coating was assessed. As a result of potentiodynamic studies, the value of the polarization resistance and corrosion potential for the G-Cap and G-Cap-L coated samples were significantly decreased while simultaneous reduction of the density of metal ions infiltrating to the solution throughout the whole study period. There was also observed a faster degradation of the G-Cap coating compared to G-Cap-L, which showed local discontinuity after 12 weeks of exposure. The obtained results provide the basis for the development of polymeric coatings on surface of metal implants with predictable time / kinetics of degradation by selecting the composition of polymers while simultaneous limitation of metal ions infiltration into surrounding tissues.

Celem pracy było określenie wpływu długotrwałego oddziaływania rozworu Ringera na proces degradacji utlenianego anodowo stopu Ti6Al4V pokrytego powłoką biodegradowalnego polimeru. Powłoki polimerowe wykonane z poli(glikolido- ε-kaprolaktonu) – G-Cap oraz poli(glikolido ε-kaprolaktono- laktydu) – G-Cap-L naniesiono metodą zanurzeniową (dip-coating). Proces degradacji w funkcji czasu oceniano na podstawie wyników badań odporności na korozję wżerową oraz gęstości masy jonów metalowych przenikających do roztworu. Badania przeprowadzono dla próbek po 3, 6, 8, 10 i 12 tygodniach ekspozycji na środowisko korozyjne. Ponadto oceniano topografię powierzchni powłoki polimerowej. W wyniku przeprowadzonych badań potencjodynamicznych stwierdzono wyraźne obniżenie wartości oporu polaryzacyjnego i potencjału korozyjnego dla próbek z naniesionymi powłokami G-Cap i G-Cap-L przy jednoczesnym wyraźnym ograniczeniu gęstości jonów metalowych przenikających do roztworu w całym okresie badawczym. Stwierdzono również szybszą degradację powłoki typu G-Cap w porównaniu do G-Cap-L, dla której po 12 tygodniu ekspozycji stwierdzono lokalnie występujące przerwania ciągłości. Uzyskane wyniki dają podstawę do opracowywania na powierzchni implantów metalowych powłok polimerowych o przewidywalnym czasie/określonej kinetyce degradacji, poprzez dobór składu polimerów z jednoczesnym ograniczeniem możliwości przenikania jonów metalowych do otaczających tkanek.