Powierzchnia implantu tytanowego piaskowanego hydroksyapatytem

• Autorzy: Koper J. K. , Majchrowski R. , Jakubowicz J.

Warianty tytułu

EN

Titanium implant surface after hydroxyapatite sandblasting

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Praca podejmuje tematykę modyfikacji powierzchni tytanu, stosowanego jako biomateriał w implantach tkanek twardych. Tytan pomimo doskonałych właściwości użytkowych, w zastosowaniach implantacyjnych wymaga przygotowania powierzchni o określonej morfologii, parametrach oraz biozgodności. Celem niniejszej pracy było porównanie komercyjnie stosowanych powierzchni tytanu, poddanych procesowi piaskowania proszkiem HA/TCP (HA - hyroksyapatyt, TCP - fosforan trójwapniowy), w zastosowaniach implantacyjnych. Proces piaskowania miał na celu zwiększenie chropowatości powierzchni i jednocześnie zmianę jej składu chemicznego tak, aby sprzyjała wzrostowi i proliferacji komórek kostnych oraz była bardziej biozgodna. W badaniach wykorzystano polerowaną powierzchnię Ti 99,6% piaskowaną nieużywanym (świeżym) proszkiem oraz proszkiem używanym (po zakończonym cyklu produkcyjnym, tzn. wypiaskowaniu 300 elementów/implantów dentystycznych). Uzyskane w ten sposób próbki zbadano z wykorzystaniem mikroskopii SEM oraz profilometru optycznego, w celu określenia morfologii i geometrii powierzchni. Wyznaczono 11 parametrów 2D/3D, charakteryzujących powierzchnię i jej przydatność w implantach. Odporność korozyjną zbadano w płynie Ringera. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że na powierzchni piaskowanej nieużywanym proszkiem HA występuje większa liczba trwale umocowanych w niej cząstek HA, w porównaniu do powierzchni piaskowanej proszkiem używanym. Powierzchnia taka charakteryzuje się korzystniejszymi parametrami geometrycznymi przy niewielkim spadku odporności korozyjnej, w porównaniu do niepiaskowanej powierzchni Ti 99,6%. Implant piaskowany nieużywanym proszkiem HA, w którym proszki HA są wbite w powierzchnię, posiada potencjalnie lepszą powierzchnię do zajścia procesów osteointegracji i trwałego połączenia z tkanką kostną.

EN

In this work we describe surface modification process of titanium, which is used in hard tissue implant applications. Titanium, although has excellent and useful properties, in the implant applications requires preparation a respective surface morphology. The aim of this work was to compare Ti 99.6% surfaces, used in implant applications, after HA/TCP (HA - hydroxyapatite, TCP - tricalcium phosphate) powder sandblasting. The aim of sandblasting is to increase the surface roughness, together with changing its chemical composition. So, after the treatment the sandblasted surface should enhance cells growth and proliferation and should be more biocompatible, respective for medical applications. For the sandblasting of the polished Ti surfaces we have used one fresh/new hydroxyapatite powder (first time used) and the second one used before in the implant production (after 300 sandblasting series of dental implants). The morphology and geometrical properties of surfa¬ce were investigated using SEM and optical profiler, respectively. Taking into account surface topography and usefulness in implants, the 11 2D/3D surface geometrical and hybrid parameters were determined. The corrosion potentiodynamic tests were done in Ringer solution. We have found that in the surface, sandblasted with fresh HA particles, were embedded more HA inclusions, and the surface is very rough in comparison to surface sandblasted with old HA particles. The corrosion resistance was slightly worse for sandblasted surfaces in comparison to mechanically polished one. Implants sandblasted with using of fresh HA (with embedded and strongly bonded with titanium HA particles) give potentially better surface for osseointegration process and stable bonding with the bone tissue.

Słowa kluczowe

PL

tytan; hydroksyapatyt; piaskowanie; implant

EN

titanium; hydroxyapatite; sandblasting; implant

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 16, no. 119
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Koper J. K.

• Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Jana Pawła II 24, 60-965 Poznań

autor

Majchrowski R.

• Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Mechanicznej, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań

autor

Jakubowicz J.

• Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Jana Pawła II 24, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] Navarro M., Michiardi A., Castańo O., Planell J.A.: Biomaterials in Orthopedics. Journal of the Royal Society Interface 5, 27 (2008) 1137-1158.
• [2] Richards R.G., Moriarty T.F., McClellan R.T., Grainger D.W.: Advances in biomaterials and surface technologies. Journal of Orthopedic Trauma 26, 12 (2012) 703-707.
• [3] Harvey A.G., Hill E.W., Bayat A.: Designing implant surface topography for improved biocompatibility. Expert Review of Medical Devices 10, 2 (2013) 257-267.
• [4] Chunxiang C., BaoMin H., Lichen Z., Shuangjin L.: Titanium alloy production technology, market prospects and industry development. Materials and Design 32 (2011) 1684-1691.
• [5] Textor M.: Titanium in Medicine. Berlin: Springer 2001, 171-230.
• [6] Niinomi M., Nakai M., Hieda J.: Development of new metallic alloys for biomedical applications. Acta Biomaterialia 8, 11 (2012) 3888-3903.
• [7] Puleo D.A., Thomas M.V.: Implant Surfaces. Dental Clinics of North America 50, 3 (2006) 323-336.
• [8] Puleo D.A., Nanci A.: Understanding and controlling the bone- implant interface. Biomaterials 20, 23-24 (1999) 2311-2321.
• [9] Yamada M., Ueno T., Tsukimura N., Ikeda T., Nakagawa K., Hori N., Suzuki T., Ogawa T.: Bone integration capability of nanopolymorphic crystalline hydroxyapatite coated on titanium implants. International Journal of Nanomedicine 7 (2012) 859-873.
• [10] Yang Y., Kim K., Onga J.: A review on calcium phosphate coatings produce using a sputtering process-an alternative to plasma spraying. Biomaterials 26 (2005) 327-337.
• [11] Jakubowicz J., Adamek G., Jurczyk M.U., Jurczyk M.: 3D surface topography study of the biofunctionalized nanocrystalline Ti-6Zr-4Nb/Ca-P. Materials Characterization 70 (2012) 50-62.

Uwagi

PL

Badania wykonano przy współpracy z Fundacją Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu - producentem systemu implantacyjnego Osteoplant. Prace wykonano w ramach Działalności Statutowej Instytutu Inżynierii Materiałowej PP.