Characterization of CoCrMo alloy with titanium nitride and hydroxyapatite-chitosan coating

Abstract

Endoprosthetic is moving tool for implant in the body, made of metals or polymers. Stainless steel, Co-based alloys, and Ti materials are widely used for implant materials. Co alloy used is CoCrMo which has excellent properties such as good biocompatibility, corrosion resistant, good mechanical properties such as hardness, strength, and high wear resistance, supporting its utilization as an implant material. CoCrMo alloy was synthesized using tri arc furnace with heating temperature of 3000 °C. TiN coating using plasma sputtering and nitriding method, characterized by a layer of gold. The content of Ti in the layer was 3.85% (w/w), whereas the content N was difficult to determine. Hydroxyapatite (HAp) was synthesized using wet method with Ca source of chicken eggshell and P source of H3PO4 80%. HAp-chitosan composite coating aimed at improving the biocompatibility and corrosion resistance of CoCrMo. In vitro test showed that CoCrMo with TiN and HAp-chitosan coating had excellent corrosion resistance in liquid medium infusion, whereas samples HAp and CoCrMo with TiN coatings and HAp-chitosan had high level of toxicity in endothelial cell culture tests.

Endoprostetik merupakan alat gerak untuk implan dalam tubuh yang terbuat dari logam atau polimer. Material logam yang digunakan sebagai alat implan berupa logam baja tahan karat, titanium (Ti), dan paduan logam berbasis Co. Paduan Co yang digunakan adalah CoCrMo dengan kelebihan memiliki sifat biokompatibilitas yang baik, ketahanan terhadap korosi, sifat mekanik seperti kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus yang tinggi, sehingga baik digunakan sebagai material implan. Sintesis paduan CoCrMo menggunakan tri arc furnace dengan suhu pemanasan mencapai 3000 °C. Pelapisan TiN menggunakan metode plasma sputtering dan nitriding, dicirikan dengan lapisan berwarna emas. Kandungan Ti pada lapisan sebesar 3.85% (b/b), sedangkan kandungan N sulit ditentukan kadarnya. Sintesis hidroksiapatit (HAp) dengan metode basah menggunakan sumber Ca dari cangkang telur ayam dan sumber P dari H3PO4 80%. Pelapisan komposit HAp-kitosan bertujuan meningkatkan biokompatibilitas dan ketahanan korosi CoCrMo. Hasil uji in vitro menunjukkan paduan CoCrMo dengan pelapisan TiN dan HAp-kitosan memiliki ketahanan korosi sangat baik pada media cairan infus, sedangkan sampel HAp dan CoCrMo dengan pelapisan TiN dan HAp-kitosan memiliki tingkat toksisitas yang tinggi pada uji kultur sel endotel.