Tribological behavior and biocompatibility of novel Nickel-Free stainless steel manufactured via laser powder bed fusion for biomedical applications
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Nayak, Chinmayee ; Anand, Abhinav; Kamboj, Nikhil; Kantonen, Tuomas; Kajander, Karoliina; Tupala, Vilma; Heino, Terhi J.; Cherukuri, Rahul; Mohanty, Gaurav; Capek, Jan ; Polatidis, Efthymios; Goel, Sneha; Salminen, Antti; Ganvir, Ashish
Abstrakti:
<p>Due to the risk of releasing carcinogenic nickel ions from conventional 316L stainless steel under a corrosive human body environment, a new variant of steel termed nickel-free stainless steel (NiFSS) has been investigated. The present study investigates the tribological properties and biocompatibility of NiFSS manufactured via laser powder bed fusion (PBF-LB/M). The ferritic NiFSS exhibited significantly lower coefficient of friction (0.08 to 0.28) and wear rate (1.60 × 10<sup>-6</sup> mm<sup>3</sup>/Nm to 6.60 × 10<sup>-6</sup> mm<sup>3</sup>/Nm) compared to reported values for austenitic 316L SS, under both dry and simulated body fluid (SBF) conditions and various sliding geometries. This improvement is attributed to the superior hardness (3.394 ± 0.1340 GPa) and elastic modulus (238 ± 9.0797 GPa) of NiFSS. To assess the biocompatibility, the viability of mouse pre-osteoblastic MC3T3-E1 cells was evaluated with an Alamar Blue assay when the cells were cultured on top of PBF-LB/M built NiFSS and 316L SS samples. The results indicated that even though cell growth was most optimal on regular cell culture plastic, cell viability was better maintained on PBF-LB/M built NiFSS compared to 316L SS. Therefore, the results of the present study propose that PBF-LB/M fabricated NiFSS holds promise for application in biomedical devices for joint arthroplasty.</p>
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Turun yliopisto
Kajander Karoliina
Heino Terhi
ANAND ABHINAV
Salminen Antti
Ganvir Ashish
Nayak Chinmayee
Kantonen Johannes
Kamboj Nikhil
Goel Sneha
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Goel Sneha
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Volyymi
242
Artikkelinumero
113013
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
3
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Kone- ja valmistustekniikka; Materiaalitekniikka; Ympäristötekniikka; Biolääketieteet
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.matdes.2024.113013
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä