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In vitro and in vivo degradability,biocompatibility and antimicrobial characteristics of Cu added iron-manganese alloy

引用

Journal of Materials Science & Technology 2021年第25期84卷 159-172页

作者： Santanu Mandal Vijay Kishore Madhuparna Bose Samit Kumar Nandi Mangal Ro Department of Metallurgical and Materials Engineering Indian Institute of Technology-KharagpurKharagpur 721302India Department of Veterinary Surgery&Radiology West Bengal University of Animal&Fishery SciencesKolkata 700037India Department of Biotechnology Indian Institute of TechnologyKharagpur 721302India

In recent years,iron(Fe)based degradable metal is explored as an alternative to permanent fracture fixation devices.In the present work,copper(Cu)is added in Fe-Mn system to enhance the degradation rate and antimicrobial properties.Fe-Mn-x Cu(x=0.9,5 and 10 wt.%)alloys are prepared by the meltingcasting-forging route.XRD analysis confirms austenite phase stabilization due to the presence of Mn and Cu.As predicted by Thermo-Calc calculations,Cu rich phase precipitations are noticed along the austenite grain boundaries.Degradation behaviours of Cu added Fe-Mn alloys are investigated through static immersion and electrochemical polarization where enhanced degradation is found for higher Cu added alloys.When challenged against E.Coli bacteria,the Fe-Mn-Cu alloy media extract shows a significant bactericidal effect compare to the base alloy.In vitro cytocompatibility studies,as determined using MG63 and MC3T3-E1 cell lines,indicate increased cell density as a function of time for all the alloys.When implanted in rabbit femur,the newly developed alloy does not show any kind of tissue necrosis around the implants.Better osteogenesis and higher new bone formation are observed with Fe-Mn-10 Cu alloy as evident from micro-computed tomography(μ-CT)and fluorochrome labelling.

关键词： Iron-manganese alloy Degradable metal In vitro Micro-CT

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