Undersökning av hydroxylapatits inverkan på magnesiumytor i kroppens miljö genom atomskaliga beräkningar

Abstract

Magnesium visar stor potential att användas som ett material i nedbrytbara implantat för benstabilisering. Då magnesium lätt korroderar är det aktuellt att öka korrosionsmotståndet genom legering eller ytbehandling. I detta arbete används density functional theory (DFT) för att undersöka om ytbehandlingen hydroxylapatit (HAp) binder till en Mg(0001)-yta, både med och utan legering, och om det påverkar korrosionsmotståndet. I vakuum binder HAp till magnesiumytan, och bindningen förstärks ytterligare vid zinkdopning samt när det översta lagret består av magnesiumhydroxid. Trovärdiga resultat i en simulerad vattenmiljö erhölls ej, men indikerar att vattenmiljön minskar bindningsstyrkan mellan HAp och magnesiumytan. I vakuum ökade bindningsstyrkan mellan HAp och Mg(0001)-ytan i närvaron av en Na+-jon, medan närvaron av en Cl– -jon minskade den. När Na+ och Cl– var närvarande i lika mängder band HAp starkare till ytan än utan joner närvarande. Bindningsstyrkan mellan flera lager av HAp och Mg(0001)-ytan visar att för många lager av HAp är mindre gynnsamt energimässigt och att två lager av HAp verkar vara en optimal gräns. Sammanfattningsvis är nästa steg att undersöka bindningsenergier i ett system som använder vattenmolekyler istället för ett potentialfält och ifall flera lager av HAp följer samma trend med ett utökat antal lager HAp.