Un equipo formado por investigadoras del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla (US) ha publicado recientemente sus últimas investigaciones sobre la mejora en la resistencia al envejecimiento hidrotermal de cerámicas avanzadas de circona, gracias a la incorporación de nanoestructuras de grafeno, lo que facilitará su utilización como biomaterial.
Las investigadoras coinciden en que la principal limitación para la utilización de las cerámicas avanzadas de circona como biomaterial en prótesis de cadera o rodilla es la ausencia de estabilidad mecánica a largo plazo en medios acuosos como son los fluidos biológicos del cuerpo humano. La degradación a baja temperatura, también conocida como “envejecimiento hidrotermal”, involucra una transformación espontánea de fase cristalina a temperaturas inferiores a 400 ºC y en presencia de agua.
Esta transformación de fase de la circona tetragonal a monoclínica progresa desde la superficie en contacto con el agua hacia el interior del material, promoviendo la formación de micro-grietas y aumentando la rugosidad superficial, lo que deteriora significativamente las propiedades mecánicas de la cerámica.
En el estudio ‘Ageing-resistant zirconia/graphene-based nanostructures composites for use as biomaterial’s‘, publicado en Journal of the European Ceramic Society, el equipo de investigación ha abordado la incorporación a la matriz cerámica de dos nanoestructuras de grafeno diferentes –nanoplaquetas de grafeno exfoliadas y grafeno de pocas capas– y ha realizado ensayos de degradación hidrotermal acelerados en autoclave a 134ºC para analizar el efecto de dichas nanoestructuras en el envejecimiento del material.
Los ensayos han concluido que los materiales con grafeno presentan una resistencia significativamente mejorada al envejecimiento, una alta tolerancia al daño y una integridad microestructural muy superior en comparación con la cerámica de circona.
El estudio ha sido financiado por fondos del VI Plan Propio de la Universidad de Sevilla, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y el Ministerio de Ciencia e Innovación.
