Charakterystyka warstw kompozytowych Ca-P/Ag/TiO2 na Ti do zastosowań biomedycznych

• Autorzy: Roguska A. , Pisarek M. , Lewandowska M. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Characterization of Ca-P/Ag/TiO2 composite layers on Ti intended for biomedical applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Istotnym problemem w aplikacji implantów jest ryzyko infekcji pooperacyjnych, w dużym stopniu spowodowane przyleganiem bakterii do biomateriału. Celem przeprowadzonych prac jest wytworzenie nowoczesnych warstw kompozytowych typu Ca-P/Ag/TiO2 na podłożu tytanowym o dobrej biozgodności i właściwościach bakteriobójczych. Metodą utleniania anodowego wytworzono nanorurki TiO 2, które mają uporządkowaną strukturę, a ich wzrost odbywa się prostopadle do podłoża. Specyficzne rozwinięcie powierzchni nanorurek TiO 2 ułatwia tworzenie się warstw fosforanowo- -wapniowych (Ca-P). Osadzenie na tak przygotowanych podłożach odpowiedniej liczby nanocząstek srebra o średnicy 2÷50 nm metodą napylania w próżni ma zapewnić oczekiwane właściwości antyseptyczne. Warstwy kompozytowe na Ti składające się z powłoki ceramicznej i nanocząstek Ag powinny pozytywnie wpływać na aktywność osteoblastów oraz zapobiegać przyłączaniu się bakterii do powierzchni implantu.

EN

The new generation of medical implants made of titanium is functionalized with different coatings to improve their bioactivity and reduce the risk of infection. This paper describes how these goals can be achieved via the deposition of silver nanoparticles and calcium phosphate coating. TiO2 nanotubes were grown on a Ti substrate via electrochemical oxidation. Silver particles with a size of 2÷50 nm were deposited on the surface using the sputter deposition technique. It has been found that the silver nanoparticles are distributed homogeneously in the coating, which is promising to maintain a steady antibacterial effect. The results also show that the Ag-incorporated TiO2 nanotubes significantly stimulate apatite deposition from a Hanks’ solution. The highly ordered Ag-incorporated TiO 2 nanotube arrays with apatite coating may offer unique surface features of biomedical implants that assure both biocompatibility and antibacterial properties.

Słowa kluczowe

PL

nanorurki TiO2; nanocząstki Ag; warstwy fosforanowo-wapniowe; spektroskopia XPS; FTIR

EN

TiO2 nanotubes; Ag nanoparticles; calcium phosphate coatings; surface analysis (XPS, FTIR)

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 193--196
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Roguska A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, Instytut Chemii Fizycznej PAN, Warszawa

autor

Pisarek M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, Instytut Chemii Fizycznej PAN, Warszawa

autor

Lewandowska M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Kurzydłowski K. J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Gristina A. G.: Implant failure and the immuno-incomponent fibro-inflammatory zone. Clin. Orthop. Relat. Res. 298 (1994) 106÷118.
• [2] Monteiro D. R., Gorup L. F., Takamiya A. S., Ruvollo-Filho A. C., de Camargo E. R., Barros Barbosa D.: The growing importance of materials that prevent microbial adhesion: antimicrobial effect of medical devices containing silver. Int. J. Antimicrob. Ag 34 (2009) 103÷110.
• [3] Rai M., Yadav A., Gade A.: Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol. Adv. 27 (2009) 76÷83.
• [4] Bosetti M., Masse A., Tobin E., Cannas M.: Silver coated material for external fixation devices; in vitro biocompatibility and genotoxicity. Biomaterials 23 (2002) 887÷892.
• [5] Kasemo B.: Biocompatibility of titanium implants: surface science aspects. J. Prosthet. Dent. 49 (1983) 832.
• [6] Macak J. M., Tsuchiya H., Ghicov A., Yasuda K., Hahn R., Bauer S., Schmuki P.: TiO2 nanotubes: Self-organized electrochemical formation, properties and applications. Current Opinion in Solid State and Materials Science 11 (2007) 3.
• [7] Krasicka-Cydzik E., Głazowska I., Kaczmarek A., Białas-Heltowski K.: Wpływ szybkości narastania potencjału na proces anodowego formowania nanorurek TiO2. Inżynieria Biomateriałów 77-80 (2008) 48.
• [8] Roguska A., Pisarek M., Andrzejczuk M., Dolata M., Lewandowska M., Janik-Czachor M.: Characterization of a calcium phosphate-TiO2 nanotube composite layer for biomedical applications. Materials Science and Engineering C 31 (2011) 906÷914.
• [9] Pisarek M., Roguska A., Andrzejczuk M.: Charakterystyka nanoporowatych warstw na Ti jako perspektywicznych podłoży dla zastosowań biomedycznych. Inżynieria Materiałowa 2 (2011) 71÷76.
• [10] Oh S., Brammer K. S., Li Y. S. J., Teng D., Engler A. J., Chien S., Jin S.: Significantly accelerated osteoblast cell growth on aligned TiO2 nanotubes. J. Biomed. Mater. Res. A 78 (2006) 97÷103.
• [11] Kodama A., Bauer S., Komatsu A., Asoh H., Ono S., Schmuki P.: Bioactivation of titanium surfaces using coatings of TiO2 nanotubes rapidly preloaded with synthetic hydroxyapatite. Acta Biomater. 5 (2009) 2322÷2330.
• [12] Dorozhkin S. V.: Calcium orthophosphates. J. Mater. Sci. 42 (2007) 1061÷1095.
• [13] Stoch A., Jastrzębski W., Brożek A., Trybalska B., Cichocińska M., Szarawara E.: FTIR monitoring of the growth of the carbonate containing apatite layers from simulated and natural body fluids. J. Mol. Struct. 511-512 (1999) 287÷294.

Uwagi

PL

Praca realizowana w ramach projektu MNiSW nr IP2010 035070.