PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Titanium Grade 2 hybrid oxidation for biomedical applications

Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Hybrydowe utlenianie tytanu Grade 2 do zastosowań biomedycznych
Języki publikacji
PL
Abstrakty
PL
Przedstawiono wyniki badań dotyczące sposobu wytwarzania oraz oceny właściwości podłoża tytanowego, w którym strefę powierzchniową stanowi stały roztwór atomów tlenu w tytanie α (Ti α (O)) utworzony w procesie dyfuzyjnym w złożu fluidalnym (FB) (640°C, 8 h), na którą przez rozpylanie magnetronowe nanosi się warstwę ditlenku tytanu TiO 2 . Wpływ hybrydowego utleniania (HO) na właściwości powierzchni tytanu anali- zowano z zastosowaniem metod badawczych SEM, STEM, CLSM, RS oraz NI. Wykazano, że utlenianie hybrydowe umożliwia uzyskanie korzystnego synergicznego efektu w strefi e międzyfazowej Ti α (O)/TiO 2 oraz zmniejszenie naprężeń na granicy faz. Z kolei zmienny udział faz TiO 2 (mieszanina rutylu i anatazu) uzyskanych na powierzchni tytanu pozwolił na znaczącą poprawę biokompatybilności podłoży, co potwierdzono testem Kokubo.
EN
Results from the investigations regarding the method of manufacture and assessment of titanium substrate properties where its surface zone is Ti α (O) solid solution formed with fl uidized bed (FB) diffusion process (8 hours soaking time at 640°C) and the top layer is TiO 2 compound produced by magnetron sputtering are presented and discussed. Effects of such hybrid oxidation (HO) on titanium surface properties were investigated with scanning electron microscopy (SEM), scanning-transmission electron microscopy (STEM), confocal laser scanning microscopy (CLSM), Raman spectroscopy (RS) and nanoindentation tests (NI). Results showed that HO treatment made it possible to generate synergistic effect between FB and magnetron sputtered oxide layer interface. In turn, different share of TiO 2 phases (rutile and anatase mixture) obtained at the titanium surface allowed for a signifi cant enhancement of its biocompatibility which was confi rmed by Kokubo test.
Rocznik
Strony
18--22
Opis fizyczny
Bibliogr. 23 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Politechnika Częstochowska, Katedra Innowacji i Systemów Zarządzania Bezpieczeństwem 42-200 Częstochowa
Bibliografia
  • [1] Rack H.J., Qazi J.I.: Titanium alloys for biomedical applications. Materials Science and Engineering C 26 (2006) 1269–1277.
  • [2] Rahimi N., Pax R.A., Gray E.M.: Review of functional titanium oxides. I: TiO2and its modifications. Progress in Solid State Chemistry 44 (2016) 86–105.
  • [3] Zhou B., Jiang X., Liu Z., Rogachev A.V.: Preparation and characterization of TiO2 thin film by thermal oxidation of sputtered Ti film. Materials Science in Semiconductor Processing 16 (2013) 513–519.
  • [4] Radmanesh M., Kiani A.: Bioactivity enhancement of titanium induced by Nd:Yag laser pulses. Journal of Applied Biomaterials & Functional Materials 14 (1) (2016) 70–77.
  • [5] Heinrichs J., Jarmar T., Wiklund U., Engqvist H.: Physical vapour deposition and bioactivity of crystalline titanium dioxide thin films. Trends in Biomaterials and Artificial Organs 22 (2) (2008) 104–110.
  • [6] Shannon R.D., Pask J.A.: Kinetics of the anatase-rutile transformation. Journal of the American Ceramic Society 48(8) (1965) 391–398.
  • [7] Aniołek K.: The influence of thermal oxidation parameters on the growth of oxide layers on titanium. Vacuum 144 (2017) 94–100.
  • [8] Pradhan S.S., Sahoo S., Pradhan S.K.: Influence of annealing temperature on the structural, mechanical and wetting property of TiO2 films deposited by RF magnetron sputtering. Thin Solid Films 518 (2010) 6904–6908.
  • [9] Ochsenbein A., Chai F., Winter S., Traisnel M., Breme J., Hildebrand H.F.: Osteoblast responses to different oxide coatings produced by the sol-gel process on titanium substrates. Acta Biomaterialia 4 (2008) 1506–1517.
  • [10] Barfeie A., Wilson J., Rees J.: Implant surface characteristics and their effect on osseointegration. British Dental Journal 218 (2015) E9.
  • [11] Forsgren J., Svahn F., Jarmar T., Engqvist H.: Formation and adhesion of biomimetic hydroxyapatite deposited on titanium substrates. Acta Biomaterialia 3 (2007) 980–984.
  • [12] Yamaguchi S., Nath S., Sugawara Y., Divakarla K., Das T., Manos J., Chrzanowski W., Matsushita T., Kokubo T.: Two-in-one biointerfaces antimicrobial and bioactive nanoporous gallium titanate layers for titanium implants. Nanomaterials 7 (2017) 229.
  • [13] Sabetrasekh R., Tiainen H., Lyngstadaas S.P., Reseland J., Haugen H.: A novel ultra-porous titanium dioxide ceramic with excellent biocompatibility. Journal of Biomaterials Applications 25 (2011) 559–580.
  • [14] Sengottuvelan A., Balasubramanian P., Will J., Boccaccini A.R.: Bioactivation of titanium dioxide scaffolds by ALP-functionalization. Bioactive Materials 2 (2017) 108–115.
  • [15] Li D., Ferguson S.J., Beutler T., Cochran D.L., Siting C., Hirt H.P., Buser D.J.: Biomechanical comparison of the sandblasted and acid-etched and the machined and acid-etched titanium surface for dental implants. Journal of Biomedical Materials Research 60 (2002) 325–332.
  • [16] Lubas M., Sitarz M., Jasinski J.J., Jelen P., Klita L., Podsiad P., Jasinski J.: Fabrication and characterization of oxygen – diffused titanium using spectroscopy method. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 133 (2014) 883–886.
  • [17] Sarvadii S.Y., Gatin A.K., Kharitonov V.A., Dokhlikova N.V., Ozerin S.A., Grishin M.V., Shub B.R.: Oxidation of thin titanium films: Determination of the chemical composition of the oxide and the oxygen. Diffusion Factor. Crystals 10 (2020) 117.
  • [18] Toptan F., Alves A.C., Pinto A.M.P., Ponthiaux P.: Tribocorrosion behavior of bio-functionalized highly porous titanium. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 69 (2017) 144–152.
  • [19] He J., Zhou W., Zhou X et al.: The anatase phase of nanotopography titania plays an important role on osteoblast cell morphology and proliferation. Journal of Materials Science: Materials in Medicine 19 (11) (2008) 3465–3472.
  • [20] Jasinski J.J., Lubas M., Kurpaska L., Napadlek W., Sitarz M.: Functionalization of Ti99.2 substrates surface by hybrid treatment investigated with spectroscopic methods. Journal of Molecular Structure 1164 (2018) 412–419.
  • [21] Pang M., Bahr D.: Thin-film fracture during nanoindentation of a titanium oxide film–titanium system. Journal of Materials Research and Technology 16 (9) (2001) 2634–2643.
  • [22] Kokubo T., Takadama H.: How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity. Biomaterials 27 (2006) 2907–2915.
  • [23] Oyane A., Onuma K., Ito A., Kim H.M., Kokubo T., Nakamura T.: Formation and growth of clusters in conventional and new kinds of simulated body fluids. Journal of Biomedical Materials Research 64A (2003) 339–348.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-82d1ec72-80cc-4baa-b5de-da36341a54ee
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.