Sviluppo di trattamenti PEO antibatterici a base di borato di sodio

Infections affecting implantable medical devices still represent one of the main causes of implant failure, as they can lead to a lack of osseointegration with deleterious effects that can lead to the need for explantation of the device itself. Plasma electrolytic oxidation (PEO) treatments represent a solution of particular interest in the production of antibacterial coatings due to their versatility, relative simplicity and speed of manufacture, as well as the possibility of introducing elements with antibacterial properties in the coating, in a simple way, through a their addition to the electrolytic bath. In this context, the present work was carried out with the aim of developing antibacterial and biocompatible PEO treatments on titanium substrates, characterized by low manufacturing costs and high stability over a wide range of temperatures. In particular, as regards the antibacterial action, it has been researched through the incorporation in the coatings of silver and copper, both in ionic and nanoparticle form, metal elements capable of carrying out a bactericidal action against a wide spectrum of microorganisms. The tests carried out have allowed both to identify the solutions that allow the carrying out of stable treatments and the creation of coatings with a homogeneous morphology, free from cracks or other defects, and to verify the inclusion of the selected antibacterial agents in the coatings produced and, if of metal ions, to quantify their presence on the surface. Finally, it has been verified the antibacterial efficacy of the coatings through microbiological characterization. These characteristics have been evaluated with a view to a possible use of these treatments for the production of implantable devices, in particular, in the dental and orthopedic field.

Le infezioni a carico dei dispositivi medici impiantabili rappresentano, tutt'oggi, una delle principali cause di fallimento degli impianti, in quanto possono comportare una mancata osteointegrazione ed effetti deleteri che possono portare fino alla necessità di espianto del dispositivo stesso. I trattamenti di ossidazione elettrolitica al plasma (PEO) rappresentano una soluzione di particolare interesse nella produzione di rivestimenti antibatterici, per via della loro versatilità, relativa semplicità e rapidità di realizzazione, nonché per la possibilità d’introdurre nel rivestimento, in modo semplice, elementi dalle proprietà antibatteriche, tramite una loro aggiunta al bagno elettrolitico. In tale contesto, il presente lavoro è stato svolto con l'obiettivo di sviluppare trattamenti PEO antibatterici e biocompatibili su substrati in titanio, caratterizzati da bassi costi di realizzazione ed elevata stabilità in un ampio intervallo di temperature. In particolare, per quanto concerne l'azione antibatterica, essa è stata ricercata tramite l'incorporazione nei rivestimenti di argento e rame, sia in forma ionica sia in forma nanoparticellare, elementi metallici in grado di svolgere un'azione battericida contro un ampio spettro di microorganismi. Le prove svolte hanno permesso sia di identificare le soluzioni che consentissero lo svolgimento di trattamenti stabili e la realizzazione di rivestimenti dalla morfologia omogenea, esente da cricche o difetti di altro genere, sia di verificare l'inclusione degli agenti antibatterici nei rivestimenti e, nel caso degli ioni metallici, di quantificarne la loro presenza in superficie. Infine, tramite caratterizzazione microbiologica è stata verificata l’efficacia antibatterica dei rivestimenti prodotti. Tali caratteristiche sono state valutate nell’ottica di un possibile impiego di tali trattamenti per la produzione di dispositivi impiantabili, in particolare, in ambito odontoiatrico ed ortopedico.