Descomposición de moléculas orgánicas en titanio con luz ultravioleta al vacío para una fotofuncionalización efectiva y rápida
Autores: Suzumura, Toshikatsu; Matsuura, Takanori; Komatsu, Keiji; Ogawa, Takahiro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Descomposición de moléculas orgánicas en titanio con luz ultravioleta al vacío para una fotofuncionalización efectiva y rápida
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Ultravioleta
Fotofuncionalización
Titanio
Implantes
VUV
Descomposición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La fotofuncionalización ultravioleta (UV) contrarresta el envejecimiento biológico del titanio para aumentar la bioactividad y la oseointegración de los implantes de titanio. Sin embargo, la fotofuncionalización UV actualmente requiere largos tiempos de tratamiento de entre 12 minutos y 48 horas, lo que impide su uso clínico rutinario. Aquí, probamos la capacidad de una nueva lámpara de excímeros de xenón que emite UV de vacío (VUV) a 172 nm para descomponer moléculas orgánicas recubiertas en titanio como un sustituto de la fotofuncionalización. El azul de metileno como modelo de molécula orgánica fue recubierto en titanio comercialmente puro de grado 4 y tratado con cuatro fuentes de luz UV: (i) ultravioleta C (UVC), (ii) UVC de alta energía (HUVC), (iii) UV propietario (PUV) y (iv) VUV. Después de un minuto de tratamiento, VUV descompuso el 57% del azul de metileno en comparación con el 2%, 36% y 42% para UVC, HUVC y PUV, respectivamente. Las pruebas de dependencia de dosis de UV revelaron la descomposición máxima del azul de metileno con VUV en un minuto. Se observó una descomposición equivalente en especímenes de aleación de titanio de grado 5, y colocar los especímenes de titanio en ampollas de cuarzo no comprometió la eficacia. El azul de metileno se descompuso incluso en especímenes acrílicos de metacrilato de polimetilo con una eficiencia de 20-25% menor que en los especímenes de titanio, lo que indica una contribución relativamente pequeña de la descomposición fotocatalítica mediada por dióxido de titanio a la descomposición total. Las pruebas de carga revelaron que VUV mantuvo una alta eficacia en la descomposición del azul de metileno independientemente de la densidad del recubrimiento, mientras que otras fuentes de luz UV mostraron baja eficacia con recubrimientos delgados y una eficacia que se estabilizaba con recubrimientos más gruesos. Este estudio proporciona datos fundamentales sobre la descomposición orgánica rápida y eficiente mediada por VUV en titanio. En sinergia con ampollas de cuarzo utilizadas como contenedores, VUV tiene el potencial de superar los desafíos técnicos actuales que obstaculizan la aplicación clínica de la fotofuncionalización UV.
Descripción
La fotofuncionalización ultravioleta (UV) contrarresta el envejecimiento biológico del titanio para aumentar la bioactividad y la oseointegración de los implantes de titanio. Sin embargo, la fotofuncionalización UV actualmente requiere largos tiempos de tratamiento de entre 12 minutos y 48 horas, lo que impide su uso clínico rutinario. Aquí, probamos la capacidad de una nueva lámpara de excímeros de xenón que emite UV de vacío (VUV) a 172 nm para descomponer moléculas orgánicas recubiertas en titanio como un sustituto de la fotofuncionalización. El azul de metileno como modelo de molécula orgánica fue recubierto en titanio comercialmente puro de grado 4 y tratado con cuatro fuentes de luz UV: (i) ultravioleta C (UVC), (ii) UVC de alta energía (HUVC), (iii) UV propietario (PUV) y (iv) VUV. Después de un minuto de tratamiento, VUV descompuso el 57% del azul de metileno en comparación con el 2%, 36% y 42% para UVC, HUVC y PUV, respectivamente. Las pruebas de dependencia de dosis de UV revelaron la descomposición máxima del azul de metileno con VUV en un minuto. Se observó una descomposición equivalente en especímenes de aleación de titanio de grado 5, y colocar los especímenes de titanio en ampollas de cuarzo no comprometió la eficacia. El azul de metileno se descompuso incluso en especímenes acrílicos de metacrilato de polimetilo con una eficiencia de 20-25% menor que en los especímenes de titanio, lo que indica una contribución relativamente pequeña de la descomposición fotocatalítica mediada por dióxido de titanio a la descomposición total. Las pruebas de carga revelaron que VUV mantuvo una alta eficacia en la descomposición del azul de metileno independientemente de la densidad del recubrimiento, mientras que otras fuentes de luz UV mostraron baja eficacia con recubrimientos delgados y una eficacia que se estabilizaba con recubrimientos más gruesos. Este estudio proporciona datos fundamentales sobre la descomposición orgánica rápida y eficiente mediada por VUV en titanio. En sinergia con ampollas de cuarzo utilizadas como contenedores, VUV tiene el potencial de superar los desafíos técnicos actuales que obstaculizan la aplicación clínica de la fotofuncionalización UV.