Haemocompatibility Of Non-Functionalized And Plasmachemical Functionalized Detonation Nanodiamond Particles

• Autorzy: Mitura K. , Jedrzejewska-Szczerska M. , Ceynowa P. , Dudek M. , Cicha M. , Kotela I. , Mitura S.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0364

Warianty tytułu

PL

Hemozgodność niemodyfikowanych i plazmo-chemicznie modyfikowanych nanocząstek diamentu detonacyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this paper is to present the innovative design of microwave plasma system for modification of detonation nanodiamond particles (DNP) using a special rotating drum placed inside the reactor. Nanodiamond particles manufactured by detonation method reveal the biological activity depending on surface functionalization. Plasmachemical modification of detonation nanodiamond particles gives the possibility of controlling surface of nanodiamonds particles in biological tests. In this paper we would like to compare detonation nanodiamond (the grain sizes from 2 to 5 nm) with modified detonation nanodiamond in rotary reactor chamber, by microwave plasma activated chemical vapour deposition (MW PACVD) method in materials research (Raman and FT-IR spectroscopy) and in vitro examinations with full of human blood. The results indicate haemocompatibility of non-modified detonation nanodiamond and modified nanodiamond by MW PACVD method in rotary reactor chamber (modified ND-3) and the presence of haemolysis in commercial detonation nanodiamond.

PL

Celem pracy jest przedstawienie innowacyjnego projektu systemu plazmy mikrofalowej z wykorzystaniem do modyfikacji detonacyjnych cząstek nanodiamontowych (DNP) przy użyciu specjalnego obrotowego bębna umieszczonego wewnątrz reaktora. Nanodiamontowe cząstki wytwarzane metodą detonacji wykazują aktywność biologiczną w zależności od funkcjonalizacji powierzchni. Plasmo-chemiczna modyfikacja detonacyjnych nanodiamontowych cząstek daje możliwość kontrolowania ich powierzchni w testach biologicznych. Autorzy w artykule porównali detonacyjny nanodiament (wielkość ziarna od 2 do 5 nm) ze zmodyfikowanym w obrotowej komorze reaktora, za pomocą procesu chemicznego osadzania wspomaganego plazmą mikrofalową (MW PACVD), detonacyjnym nanodiamentem. Wykorzystano badania materiałowe (Ramana i FT-IR spektroskopia) oraz badania in vitro na pełnej krwi ludzkiej. Badania wykazały hemozgodność niezmodyfikowanego detonacyjnego nanodiamentu i nanodiamentu zmodyfikowanego za pomocą metody MW PACVD w obrotowej komorze reaktora (zmodyfikowany ND-3) oraz obecność hemolizy w komercyjnym detonacyjnym nanodiamencie.

Słowa kluczowe

EN

modified detonation nanodiamond; detonation nanodiamond particles; MW PACVD; haemocompatibility

PL

modyfikowane nanocząski diamentu; diament detonacyjny; MW PACVD; hemokompatybilność

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 3
• Strony: 2183--2189
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mitura K.

• Koszalin University of Technology, Department of Biomedical Engineering, 2 Śniadeckich Str., 75-453 Koszalin, Poland

autor

Jedrzejewska-Szczerska M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Department of Metrology and Optoelectronics, 11/12 Gabriela Narutowicza Str., 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Ceynowa P.

• Koszalin University of Technology, Department of Biomedical Engineering, 2 Śniadeckich Str., 75-453 Koszalin, Poland
• Technical University of Liberec, Department of Material Science, Faculty of Mechanical Engineering, 2 Studentská Str., 461 17 Liberec, Czech Republic

autor

Dudek M.

• Lodz University of Technology, Institute of Materials Science and Engineering, 1/15 Stefanowskiego Str., 90-924 Lodz, Poland

autor

Cicha M.

• Central Clinical Hospital of The Ministry of Interior in Warsaw, 137 Wołoska Str., 02-507 Warszawa, Poland

autor

Kotela I.

• Central Clinical Hospital of The Ministry of Interior in Warsaw, 137 Wołoska Str., 02-507 Warszawa, Poland

autor

Mitura S.

• Koszalin University of Technology, Department of Biomedical Engineering, 2 Śniadeckich Str., 75-453 Koszalin, Poland

Bibliografia

• [1] K. Bakowicz (Mitura), Bioactivity of Diamond, PhD thesis, Technical University of Lodz, Poland, 2003.
• [2] K. Solarska, A. Gajewska, J. Skolimowski, R. Wos, G. Bartosz, K. Mitura, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 43, 603 (2010).
• [3] K. Adach, J. Skolimowski, K. Mitura, Elektronika 11, 84 (2011).
• [4] K. Mitura, G. Bartosz, S. Mitura, Engineering of biomaterials 43-44, 70 (2005).
• [5] W. Kaczorowski, T. Kaźmierczak, in: N. Ali, S. Mitura (Eds); Nanosmat 2011 Abstracts Book, Krakow, 17-20 Oct. 2011, pp. 72-73.
• [6] P. Ceynowa, W. Zinka, W. Kaczorowski, K. Mitura, in: N. Ali, S. Mitura (Eds); Nanosmat 2011 Abstracts Book, Krakow, 17-20 Oct. 2011, pp. 284-285.
• [7] K. Bakowicz-Mitura, G. Bartosz, S. Mitura, Surf. Coatings Technol. 201, 6131 (2007).
• [8] M. Czerniak-Reczulska, P. Niedzielski, A. Balcerczyk, G. Bartosz, A. Karowicz-Bilinska, K. Mitura, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 10, 1065 (2010).
• [9] V.V. Danilenko, Physics of the Solid State 46, 595 (2004).
• [10] V.V. Danilenko, Synthesizing and sintering of diamond by explosion, Energoatomizdat, Moscow, 2003 (in Russian).
• [11] K. Mitura, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2, 317 (2009).
• [12] S. Osswald, M. Havel, V. Mochalin, G. Yushin, Y. Gogotsi, Diamond Related Materials 17, 1122 (2008).
• [13] A.Y. Jee, M. Lee, Current Applied Physics 9, 144 (2009).
• [14] M.A. Ray. O. Shenderova, W. Hook, A. Martin, V. Grishko, T. Tyler, G.B. Cunningham, G. McGuire, Diamond Related Materials 15, 1809 (2006).
• [15] A.P. Puzyr, A.V. Baron, K.V. Purtov, E.V. Bortnikov, N.N. Skobelev, O.A. Mogilnaya, V.S. Bondar, Diamond and Related Materials 16, 2124 (2007).
• [16] W. Traczyk, Fizjologia człowiek w zarysie, PZWL, Warszawa 1989.
• [17] T. Robak, Hematologia kliniczna w zarysie, Akademia Medyczna w Lodzi, 1998.
• [18] Interna – Podrecznik chorob wewnetrznych, ed. A. Szczeklik, Medycyna Praktyczna, Krakow, 2014.
• [19] T. Niemiec, M. Szmidt, E. Sawosz, M. Grodzik, K. Mitura, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11, 1 (2011).
• [20] P. Ceynowa, K. Mitura, W. Zinka, S. Mitura, Elektronika, 10, 47 (2014).
• [21] M.A. Ray. O. Shenderova, W. Hook, A. Martin, V. Grishko, T. Tyler, G.B. Cunningham, G. McGuire, Diamond Related Materials 15, 1809 (2006).
• [22] K. Adach, J. Skolimowski, K. Mitura, Wiadomości chemiczne, 67, 1 (2013).
• [23] K. Mitura, R. Woś, M. Fijałkowski, T. Niemiec, K. Solarska, A. Gajewska, J. Skolimowski, Elektronika, 11, 84 (2011).
• [24] Ah-Y. Jee, M. Lee, Current Applied Physics, 9, 144 (2009).
• [25] M. Zhang, H. Qiu, Trends in Analytical chemistry, 65, 107 (2015).
• [26] Ch-R. Lin, Da-Hua Wei, Minh-Khoa BenDao, Hong-Ming Chang, Wei-En Chen, and Jen-Ai Lee, Advances in Materials Science and Engineering 2014, ID 937159 (2014).
• [27] J. Mona, C.-J. Kuo, E. Perevedentseva, A.V. Priezzhev, C.-L. Cheng, Diamond Related Materials 39, 73 (2013).
• [28] R. Major, M. Sanak, P. Wilczek, J.M. Lackner, M. Kot, B. Major, Nanostructured materials for implants and cardiovascular biomedical devices, in: Z. Nawrat (Ed.), ImplantExpert, 2011.
• [29] A. Mzyk, R. Major, J.M. Lackner, F. Bruckert, B. Major, Royal Society of Chemistry 4, 31948 (2014).
• [30] R. Major, F. Bruckert, J.M. Lackner, J. Marczak, B. Major, Royal Society of Chemistry 4, 9491 (2014).
• [31] R. Major, J.M. Lackner. K. Gorka, P. Wilczek, B. Major, Royal Society of Chemistry 3, 11283 (2013).
• [32] R. Major, F. Bruckert, J.M. Lackner, R. Ebner, R. Kustosz, P. Lacki, Archives of Metalurgy and Materials 53, 39 (2008).
• [33] R. Kustosz, R. Major, T. Wierzchoń, B. Major, Academia 3, 14 (2004).
• [34] R.O. Dillon, J.A. Wollam, V. Katkanant, Phys. Rev. B 29, 3482 (1984).
• [25] H.-C. Tsai, D.B. Bogy, J. Vac. Sci. Technol. A 5, 3287 (1987).
• [36] C. Ferrari, J. Robertson, Philosophical Transactions of The Royal Society Lond. A 362, 2477 (2004).
• [37] M. Hinzmann, S. Jaworski, M. Kutwin, J. Jagiełło, R. Kozinski, M. Wierzbicki, M. Grodzik, L. Lipinska, E. Sawosz, A. Chwalibog, International Journal of Nanomedicine 9, 2409 (2014).
• [38] M. Wierzbicki, E. Sawosz, M. Grodzik, A. Hotowy, M. Prasek, S. Jaworski, F. Sawosz, A. Chwalibog, International Journal of Nanomedicine 8, 3427 (2013).
• [39] M. Grodzik, F. Sawosz, E. Sawosz, A. Hotowy, M. Wierzbicki, M. Kutwin, S. Jaworski, A. Chwalibog, International Journal of Molecular Sciences 14, 23033 (2013).
• [40] V. Mochalin, S. Osswald, Y. Gogotsi, Contribution of functional groups to the Raman spectrum of nanodiamond powders. Chem. Mater. 21(2), 273-9 (2009).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.