WE43、Fe、Znワイヤの分解挙動に対するひずみの影響

生分解性の金属デバイスは、負荷を負担するアプリケーションに使用すると、ストレス/ひずみ誘導腐食を受けます。応力/ひずみ誘導腐食挙動は、腐食率、腐食形態、ひずみ分布、およびデバイスの機械的性能の違いを引き起こします。代表的な例の1つは、生分解性ステントです。生分解性ステントは、劇的な不均一なステント分解を引き起こす可能性のある複雑な不均一な変形を受け、ストレス集中とステントの故障を引き起こす可能性があります。生分解性デバイスの分解には、適用されたひずみと分解の間の相互効果に特に注意が必要です。3つの典型的な生分解性金属から選択されたサンプル合金（WE43、FeおよびZn）のひずみと腐食の定量的関係を最初に調査し、この研究で比較します。in vitroの分解とWE43、Fe、Znワイヤの強度保持は、0.1％から30％の範囲の異なる弾性および塑性ひずみレベルで調査されました。結果は、印加されたひずみが腐食の可能性を低下させ、腐食電流を増加させ、3つの生分解性金属の分解を加速できることを示しています。具体的には、弾性株を持つものと比較して、塑性緊張we43について、顕著な強化された局所腐食が観察されました。この局所的な腐食形態は、最初は強度の低下を著しく加速しましたが、違いは長い浸漬期間で減少しました。FeおよびZnは、弾性株よりも塑性株の株を伴う劣化の増加を示しました。しかし、塑性株の大きさが増加すると、劣化はさらに増加し​​ませんでした。さらに、曲がったワイヤは、ラットの背側の側面に皮下移植され、3つの金属ワイヤのin vitroおよびin vivo分解に対する曲げ変形の効果も比較されました。UベンディングWE43ワイヤは、ストレス濃縮領域でより深刻なin vitro分解に苦しんでいました。驚くべきことに、変形していない領域の初期の骨折がin vivoテストで観察されました。結論として、WE43、Fe、Znの腐食速度、腐食形態、および機械的特性は、印加系統の大きさに敏感でした。定量化の結果は、in vitroおよびin vivoの両方で3つの生分解性金属のひずみ依存性腐食を理解するための新しい洞察を提供しました。重要な声明：生分解性インプラントは、展開およびその後の生理学的活動中にさまざまな機械環境にさらされます。適用された応力が劣化に及ぼす影響を明確に理解する必要があります。この研究では、3つの典型的な生分解性金属（Mg、FeおよびZn）のin vitroおよびin vivo分解に対する印加ひずみ/ストレスの定量的効果に対処しています。これらの定量化結果は、3つの金属のひずみ誘発腐食を理解するための新しい洞察を提供します。

The biodegradable metallic devices undergo stress/strain-induced corrosion when they are used for load-bearing applications. The stress/strain induced-corrosion behavior causes differences in corrosion rate, corrosion morphology, strain distribution and mechanical performance of the devices. One representative example is the biodegradable stent. Biodegradable stents undergo complex inhomogeneous deformation that can cause dramatic non-uniform stent degradation, resulting in stress concentration and stents failure. The degradation of biodegradable devices requires special attention to the mutual effect between the applied strain and degradation. The quantitative relationship between strain and corrosion of the sample alloys (WE43, Fe and Zn), selected from three typical biodegradable metals, is firstly investigated and compared in this study. The in vitro degradation and the strength retention of WE43, Fe and Zn wires were investigated under different elastic and plastic strain levels ranging from 0.1% to 30%. The results indicated that the applied strain could bring down the corrosion potential, increase corrosion current and accelerate the degradation of three biodegradable metals. Specifically, remarkable enhanced localized corrosion was observed for plastic strained WE43 compared with those with elastic strains. This localized corrosion morphology significantly accelerated the strength decline at first, while the differences diminished with longer immersion period. Fe and Zn exhibited increased degradation with plastic strain applications than those under elastic strains. However, the degradation was not further increased with the increasing magnitude of plastic strains. Moreover, the bended wires were subcutaneously implanted in the dorsal aspect of the rats and the effect of bending deformation on in vitro and in vivo degradation of three metallic wires were also compared. The U-bended WE43 wires suffered more severe in vitro degradation at the stress concentrated region. Surprisingly, the early fracture of the undeformed regions was observed in the in vivo test. In conclusion, the corrosion rate, corrosion morphology and mechanical properties of WE43, Fe and Zn was sensitive to magnitude of the applied strains. The quantification results provided new insights into understanding the strain-dependent corrosion of three biodegradable metals both in vitro and in vivo. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Biodegradable implants are subjected to various mechanical environment during the deployment and subsequent physiological activity. It is necessary to have a clear understanding of the effects of the applied stress on degradation. This study addresses the quantitative effects of applied strain/stress on the in vitro and in vivo degradation of three typical biodegradable metals (Mg, Fe and Zn). These quantification results provide new insights into understanding the strain-induced corrosion of three metals.