Surface Modification Of Implants For Bone Surgery

• Autorzy: Marciniak J. , Szewczenko J. , Kajzer W.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0357

Warianty tytułu

PL

Modyfikacja powierzchni implantów ortopedycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study discusses the methods of surface modification methods for AISAI 316 L steel and Ti6Al4V ELI titanium alloy, dedicated to complex design implants used in bone surgery. Results of structural tests have been presented along with those evaluating the physicochemical properties of the formed surface layers. Clinical feasibility of the surface layers has also been evaluated. The developed surface modification methods improved the resistance to pitting, crevice and stress corrosion and ensured better biocompatibility. Moreover, the layers formed are marked by plasticity. Results of the tests performed show applicability of the evaluated methods of surface modification in complex shape implants for the clinical use.

PL

W pracy omówiono metody modyfikacji powierzchni stali AISAI 316 L oraz stopu tytanu Ti6Al4V ELI przeznaczonych na implanty o złożonej konstrukcji stosowanych w chirurgii kostnej. Przedstawiono wyniki badań struktury oraz własności fizykochemicznych wytworzonych warstw wierzchnich. Określono również przydatność wytworzonych warstw do zastosowań klinicznych. Opracowane metody modyfikacji powierzchni zwiększyły odporność na korozję wżerową, szczelinową i naprężeniową oraz poprawiły biokompatybilności. Ponadto wytworzone warstwy cechują się podatnością do odkształceń. Wyniki badań wykazały przydatność zastosowanych metod modyfikowania powierzchni implantów o złożonych kształtach do zastosowań klinicznych.

Słowa kluczowe

EN

AISI 316L stainless steel; Titanium alloy Ti6Al4V; surface layer; corrosion and wear resistance; biocompatibility

PL

stal nierdzewna AISI 316L; stop tytanu Ti-6Al-4V; warstwa powierzchniowa; korozja i odporność na ścieranie; biokompatybilność

• 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: 2123--2129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys.

Twórcy

autor

Marciniak J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Biomedical Engineering, 40 Roosevelta Str., 44-800 Zabrze, Poland

autor

Szewczenko J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Biomedical Engineering, 40 Roosevelta Str., 44-800 Zabrze, Poland

autor

Kajzer W.

• Silesian University of Technology, Faculty of Biomedical Engineering, 40 Roosevelta Str., 44-800 Zabrze, Poland

Bibliografia

• [1] D. M. Brunette, P. Tengvall, M. Textor, P. Thomse, Titanium in Medicine, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg, 2001.
• [2] B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. J. E. Lemons, Biomaterials Science. An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier Academic Press, 2004.
• [3] J. Marciniak, Biomaterials, Ed. Silesian University of Technology, Gliwice, 2013.
• [4] A. Kajzer, W. Kajzer, J. Semenowicz, A. Mroczka, Sol St Phen, 227, 523-526, (2015).
• [5] A. Krauze, A. Ziebowicz, J. Marciniak, J Mater Process Tech, 162, SI, 209-214 (2005).
• [6] J. Marciniak, J. Boba, Z. Paszenda, S. Mitura, Werkst. Korros. 44, 379-383, (1993).
• [7] C. Donet, Surface and Coatings Technology 100-101, 180-186 (1998).
• [8] V. N. Inkin, G. G. Kurpilenko, A. A. Dementjev, K. I. Maslakow, Diam. Relat. Mater. 9, 715-721 (2000).
• [9] C.-L. Chang, D-Y. Wang, Diam. Relat. Mater.10, 1528-1534 (2001).
• [10] K. Miyoshi, Mater. Sci. Eng. A209, 38-53, (1996).
• [11] Y. Cheng, Y. Wu, J. Chen et al., Surface and Coatings Technology 135, 27-33(2000).
• [12] P. Yang, S. C. H. Kwok, R. K. Y. Fu, Y. X Leng et al., Surface and Coatings Technology 177, 747-751 (2004).
• [13] E. Krasicka-Cydzik, Anodic layer formation on titanium and its alloys for biomedical applications, Titanium alloys – Towards Achieving Enhanced Properties for Diversified Applications, Dr A.K.M. N u r u l A m i n (Ed.), 2012.
• [14] H. Cimenoglu, M. Gunyuz, G.T. Kose, M. Baydogan, F. Ugurlu, C. Sener, Mater. Character. 62, 304-311, (2011).
• [15] M. V. Diamanti, B. Del Curto, M. Pedeferri, J. Appl. Biomater. Biomech. 9, 55-69 (2011).
• [16] M. Kaczmarek, W. Walke, Z. Paszenda, Przeglad Elektrotechniczny, 87, 12B, 74-77 (2011).
• [17] M. Kaczmarek, Przeglad Elektrotechniczny 86, 12, 102-105 (2010).
• [18] E. Czarnowska, T. Wierzchoń, A. Maranda, E. Kaczmarewicz, J. Mater. Sci: Mater. Med. 11, 73-81 (2000).
• [19] E. Czarnowska, J. Morgiel, M. Ossowski, R. Major, T. Wierzchoń, J. Nanosci. Nanotechnol. 11, 10, 8917-8923, (2011).
• [20] R. Ebner, J.M. Lackner, W. Waldhauser, R. Major, E. Czarnowska, R. Kustosz, P. Lacki, B. Major, Bull. Pol. Ac. Tech. 54(2), 167-173, (2006).
• [21] B. Major, F. Bruckert, J. M. Lackner, R. Ebner, R. Kustosz, P. Lacki, Arch. and Mater. 53, 39-48 (2008).
• [22] B. Major, R. Major, F. Bruckert, J.M. Lckner, R. Ebner, R. Kustosz, P. Lacki, Adv. Mater. Sci. 7, 63-70 (2007).
• [23] L. Major, J. M. Lackner, M. Kot, M. Janusz, B. Major, Bull. Pol. Ac. Tech. 62(3), 565-570 (2014).
• [24] L. Major, J.M. Lackner, B. Major, RSC Advances 4, 21108-21114 (2014).
• [25] W. Kajzer, A. Kajzer, B. Gzik-Zroska, W. Wolański, I. Janicka, J. Dzielicki: Information Technologies in Biomedicine, Springer-Verlag Berlin Heidelberg LNBI 7339, 319-330 (2012).
• [26] A. Ziębowicz, A. Kajzer, W. Kajzer, J. Marciniak, Information Technologies in Biomedicine, Book Series: Advances in Intelligent and Soft Computing, 69. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 465-472 (2010).
• [27] A. Kajzer, W. Kajzer, B. Gzik-Zroska, W. Wolański, I. Janicka, J. Dzielicki, Acta Bioeng. Biomech 15, 3, 113-121 (2013).
• [28] J. Marciniak, J. Szewczenko, W. Walke, Information Technologies in Biomedicine, Book Series: Advances in Intelligent and Soft Computing, 47, Springer-Verlag, 529-536 (2008).
• [29] W. Walke, J. Marciniak, Z. Paszenda, Information Technologies In Biomedicine Book Series: Advances in Intelligent and Soft Computing 47, 521-528 (2008).
• [30] J. Marciniak, J. Boba, Z. Paszenda, S. Mitura, Werkst. Korros. 44, 9, 379-383 (1993).
• [31] J. Marciniak, G. Nawrat, A. Korczyński, J. Czerniec: Patent. Poland, nr 153 639. Method of electropolishing and passivation of implants and articles made of chrome-nickel-molybdenum steel. Int.Cl. B23H 5/12, C25F 3/22. Silesian University of Technology, Poland (1993).
• [32] B. Koczy, J. Marciniak, Inż. Biomater. 11, 23-31 (2000).
• [33] M. Służałek, The use of the stabilizer POLFIX screws coated with nanocrystalline diamond in the treatment of tibial stem fractures. PhD thesis, Silesian Medical University, Katowice (2006).
• [34] M. Kiel-Jamrozik, J. Szewczenko, B. Basiaga, K. Nowińska, Acta Bioeng Biomech, 17, 1, 31-37 (2015).
• [35] J. Szewcze nko, K. Nowinska, J. Marciniak, Przeglad Elektrotechniczny 87, 3, 228-231 (2011).
• [36] M. Kiel, J. Szewczenko, W. Walke, J. Marciniak, Przeglad Elektrotechniczny 88, 12B, 232-235 (2012).
• [37] J. Szewczenko, M. Basiaga, M. Kiel-Jamrozik, M. Kaczmarek, M. Grygiel, Sol St Phen 227, 483-486 (2015).
• [38] J. Szewczenko, M. Pochrzast, W. Walke, Przeglad Elektrotechniczny 87, 12B, 177-180 (2011).
• [39] J. Szewczenko, Formation of physical and chemical properties of surface layer on titanium alloys used for implants for traumatology and orthopaedics. Ed. Silesian Technical University, Gliwice (2014).
• [40] J. Szewczenko, A. Zabuga, M. Kaczmarek, M. Basiaga, W. Kajzer, Z. Paszenda, K. Nowińska, Sol St Phen 227, 463-466 (2015).
• [41] J. Szewczenko, J. Jaglarz, M. Basiaga, Opt. Appl. 43, 1, 173-180 (2013).
• [42] J. Szewczenko, J. Jaglarz, M. Basiaga, Przeglad Elektrotechniczny 88, 12B, 228-231 (2012).
• [43] D. Yamamoto, I. Kawai, K. Kuroda, R. Ichino, M. Okido, A. Seki, Bioinorg. Chem. Appl., Article ID 495218, (2012).
• [44] D. Yamamoto, I. Kawai, K. Kuroda, R. Ichino, M. Okido, A. Seki, Mater. Trans. 52, 1650-1654 (2011).
• [45] D. Yamamoto, T. Iida, K. Arii, K. Kuroda, R. Ichino, M. Okido, A. Seki, Mater. Trans. 53, 1956-1961 (2012).

Uwagi

PL

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