» ossidazione anodica del titanio

Il titanio deve la sua resistenza alla corrosione alla formazione di un film di ossido protettivo. Imponendo una progressiva polarizzazione anodica, si determina un conseguente aumento dello spessore di tale film. Fino a che il potenziale applicato è inferiore ai 130 V ciò determina colorazione di interferenza, per effetto di fenomeni di diffrazione della luce all’interno dell’ossido, studiati presso il Politecnico di Milano dal Prof. Pietro Pedeferri già dagli anni ’70. L’aumento dello spessore del film di ossido determina inoltre una significativa riduzione del rilascio ionico, cui comunque tutti i metalli, tranne l’oro, sono soggetti se inseriti nel corpo umano [15].
 
Se la polarizzazione anodica raggiunge valori di 200-300 V ed oltre (in dipendenza dell’elettrolita presente) il film diventa progressivamente elettricamente isolante e la grande differenza di potenziale determina la formazione di microarchi elettrici che causano la rottura locale del film, nonché la sua fusione e immediata risolidificazione. Ciò comporta la formazione di una superficie microporosa e l’inglobamento nel film di ossido di titanio di specie chimiche presenti nell’elettrolita. Grazie a questo tipo di anodizzazione cui viene generalmente dato il nome di Anodic Spark Deposition (ASD) è possibile sviluppare trattamenti estremamente aderenti alla superficie del titanio: non si tratta infatti di un coating superficiale bensì dell’inspessimento e della modifica dell’ossido naturalmente presente sulla superficie del titanio. Rispetto alle tecnologie oggigiorno disponibili per la modifica superficiale del titanio, l’ASD rappresenta una piattaforma tecnologica potente e versatile per sviluppare trattamenti biomimetici sul titanio e sulle sue leghe.

Questa tecnologia è stata sviluppata presso il Politecnico di Milano per applicazioni biomedicali a partire dal 2001, ed ha portato inizialmente allo sviluppo e alla brevettazione di un trattamento a due stadi, realizzato in soluzione contenente ioni calcio e ioni fosfato che vengono in questo modo inglobati nel film di ossido favorendo i processi di mineralizzazione e di adesione e proliferazione cellulare [16-24]. Il trattamento, denominato BioSpark®, è in uso clinico ormai da molti anni sia in campo odontoiatrico che ortopedico, con utilizzo in più di 50.000 impianti dentali. Il trattamento è stato oggetto di un brevetto, concesso sia in Europa che negli USA [25] ed è stato autorizzato dalla FDA per l’utilizzo negli USA, oggi principale mercato del trattamento.

Sempre presso il Politecnico di Milano, a partire dal 2008 è stata sviluppata una nuova famiglia di trattamenti biomimetici che utilizza sempre la tecnologia  Anodic Spark Deposition, sfruttando una soluzione elettrolitica contenente calcio, silicio, sodio e fosforo, più semplice e veloce da realizzare del precedente trattamento, e con proprietà biologiche migliorate. L’inglobamento di calcio, fosforo e silicio all’interno della matrice di biossido di titanio favorisce i naturali processi di mineralizzazione [3] costituendo un’ottima piattaforma per l‘ adesione e la proliferazione cellulare [4-5,13].

Di recentissimo sviluppo (2012) sono invece una nuova classe di trattamenti che hanno il vantaggio di possedere caratteristiche chimico-fisiche sovrapponibili a quelle dei trattamenti precedenti, con l’aggiunta di possedere efficaci proprietà antibatteriche: sono efficaci nell’interferire con i meccanismi di adesione batterica e nel ridurne la proliferazione mantenendo le stesse proprietà biologiche favorevoli alla formazione di nuovo tessuto osseo mineralizzato [2,6-8].