The process of glow discharge assisted oxynitriding of titanium alloy in aspect of its application in artificial heart components

• Autorzy: Borowski B. , Sowińska A. , Ossowski M. , Czarnowska E. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

PL

Proces tlenoazotowania jarzeniowego stopu tytanu w aspekcie zastosowania na elementy sztucznego serca

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Surface engineering is becoming more and more widely used in shaping both biological properties of titanium alloys especially those working in contact with blood and their functional properties such as improving of resistance to frictional wear as well fatigue and corrosion resistance. The article describes microstructure, topography of surface, chemical and phase composition of surface layers produced in the process of glow discharge assisted oxynitriding as well as morphometric examinations of the number of adhered blood platelets and created platelet aggregates depending on the method of material sterilization. The examinations showed that the surface layers produced by glow discharge assisted oxynitriding are characterized by good antithrombogenic properties after gas sterilization.

PL

Inżynieria powierzchni znajduje coraz szersze zastosowanie w kształtowaniu właściwości biologicznych stopów tytanu, szczególnie pracujących w kontakcie z krwią, a także użytkowych, takich jak zwiększanie odporności na zużycie przez tarcie oraz odporności zmęczeniowej i korozyjnej. W artykule omówiono mikrostrukturę, topografię powierzchni, skład chemiczny i fazowy warstw wytworzonych w procesie tlenoazotowania jarzeniowego oraz badania morfometryczne ilości zaadherownych płytek krwi i tworzących się agregatów płytkowych w zależności od zastosowanej metody sterylizacji materiałów. Badania wykazały, że warstwy tlenoazotowane jarzeniowo po zastosowaniu sterylizacji gazowej charakteryzują się dobrymi właściwościami antytrombogennymi.

Słowa kluczowe

EN

glow discharge assisted oxynitriding; titanium alloy; microstructure; surface topography; hemocompatibility; thrombogenicity

PL

tlenoazotowanie jarzeniowe; stop tytanu; mikrostruktura; topografia powierzchni; hemozgodność; trombogenność

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 751--754
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Borowski B.

autor

Sowińska A.

autor

Ossowski M.

autor

Czarnowska E.

autor

Wierzchoń T.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering,

Bibliografia

• [1] Liu X., Chu P. K., Ding Ch.: Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications. Materials Science and Engineering R 47 (2004) 49-121.
• [2] Hille G. Titanium for surgical implants. J. Mater. 1 (1966) 373-381.
• [3] Williams D. F.: Biocompatibility of Clinical Implant Materials. Edited by D. F. Williams, CRC Press: Boca Raton, (1981).
• [4] Luckey H.A., Kubli A.: Titanium Alloys in Surgical Implants. STP 796 American Society for Testing and Materials, New York (1983).
• [5] Singh R., Dahotre N. B.: Corrosion degradation and prevention by surface modification of biometallic materials. J Mater Sci: Mater Med 18 (2007) 725-751.
• [6] Avelar-Batista J. C., Spain E., Housden J., Matthews A., Fuentes G.G.: Plasma nitriding of Ti6Al4V alloy and AISI M2 steel substrates using D.C. glow discharges under a triode configuration. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 1954-1961.
• [7] Nonami T., Kamiya A., Naganuma K., Kameyana T.: Implantation of hydroxyapatite granules into superplastic titanium alloy for biomaterials. Materials Science and Engineering C 6 (1998) 281-284.
• [8] Zhecheva A., Sha W., Malinov S., Long A.: Enhancing the microstructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surface engineering methods. Surface & Coatings Technology 200 (2005) 2192-2207.
• [9] Chen J., Wan G., Leng Y., Yang P., Sun H., Wang J., Huang N., Chen H. Tang R.: Antithrombogenic investigation and biological behavior of cultured human umbilical vein endothelial cells on Ti-O film. Science in China: Series E Technological Sciences 49 (2006) 20-28.
• [10] Huang N., Yang P., Leng Y.X., Chen J.Y., et al.: Hemocompatibility of titanium oxide films. Biomaterials 24 (2003) 2177-2187.
• [11] Zhang L., Chen D., Wang K. et al.: Blood compatibility improvement of titanium oxide film modified by doping La2O3. J. Materials Science.: Materials in Medicine 20 (2009) 2019-2023.
• [12] Wang X., Zhang F., Li C., Yu L., et al.: In Vivo and In Vitro investigation of titanium oxide layers coated on LTI-carbon by IBED. Journal of Materials Science 36 (2001) 2067-2072.
• [13] Wang X., Zhang F., Li C., Zheng Z., et al: Improvement of blood compatibility of artificial heart valves via titanium oxide film coated on low temperature isotropic carbon. Surface and Coatings Technology 128-129 (2000) 36-42.
• [14] Zhang F., Zheng Z., Chen Y, Liu X., et al.: In vivo investigation of blood compatibility of titanium oxide films. Journal of Biomedical Materials Research 42 (1998) 128-133.
• [15] Subramanian B., Jayachandran M.: Electrochemical corrosion behavior of magnetron sputtered TiN coated steel in simulated bodily fluid and its hemocompatibility. Materials Letters 62 (2008) 1727-1730.
• [16] Chenglong L., Dazhi Y., Guoqiang L., Min Q.: Corrosion resistance and hemocompatibility of multilayered Ti/TiN-coated surgical AISI 316L stainless steel. Materials Letters 59 (2005) 3813-3819.
• [17] Leng Y.X., Yang P., Chen J.Y., Sun H. et al.: Fabrication of Ti-O/Ti-N duplex coatings on biomedical titanium alloys by metal plasma immersion ion implantation and reactive plasma nitriding/oxidation. Surface and Coatings Technology 138 (2001) 296-300.
• [18] Starosvetsky D., Shenhar A., Gotman I.: Corrosion behavior of PIRAC nitrided Ti-6Al-4V surgical alloy. J. Mater. Sci.: Mater. Med.12 (2001) 145-150.
• [19] Gutmanas E. Y., Gotman I.: PIRAC Ti nitride coated Ti-6Al-4V head against UHMWPE acetabular cup-hip wear simulator study. J. Mater. Sci.: Mater. Med.15 (2004) 327-330.
• [20] Ossowski M., Borowski T., Wierzchoń T.: Analiza struktury warstw azotowanych wytworzonych na stopie tytanu w różnych obszarach wyładowania jarzeniowego. Inżynieria Materiałowa 5 (2009) 294-297.
• [21] Ferraz N., Carlsson J., Hong J., Ott M. K.: Influence of nanoporesize on platelet adhesion and activation. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 19 (2008) 3115-3121.
• [22] Czarnowska E., Wierzchoń, Maranda-Niedbała A. Karczmarewicz E.: Improvement of titanium alloy for biomedical applications by nitriding and carbonitriding processes under glow discharge conditions. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 11 (2000) 73-8