Wpływ dodatku ceramiki cyrkonowej na biotolerancję powłok hydroksyapatytowych

• Autorzy: Dudek A. , Włodarczyk R.

Warianty tytułu

EN

The influence of zirconium ceramics on the hydroxyapatite coatings biotolerance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powłoki hydroksyapatytowe nanoszone są na powierzchnie metalicznych implantów długotrwałych (endoprotezy stawowe i wszczepy stomatologiczne) za pomocą takich technologii, jak: osadzanie metodą CVD, PVD, elektroforeza, osadzanie elektrochemiczne, metoda zol-żel, natryskiwanie plazmowe, rozkład termiczny. Podstawowym, stosowanym na skalę przemysłową, sposobem nanoszenia powłok HAp na powierzchnię implantów jest technika plazmowa wykorzystywana od 1985 roku. Zastosowanie tej techniki prowadzi do uzyskiwania warstw hydroksyapatytowych o grubości w zakresie od 40÷300 um. Niewystarczające własności użytkowe powłok HAp uniemożliwiają zastosowanie ich w elementach przenoszących duże obciążenia. Jak dowiodły badania, głównym mankamentem implantu kompozytowego z wykorzystaniem HAp jest strefa połączenia powłoka-podłoże. Jako jeden ze sposobów poprawy niewystarczających własności wytrzymałościowych powłok bioceramicznych HAp zaproponowano modyfikowanie jej dodatkiem fazy cyrkonowej. Jak wynika z analizy widma FTIR, brak jest oznak uwalniania jonów OH- ze struktury hydroksyapatytu, co wyklucza obecność następujących faz: OAp lub OHAp. Ponadto ujawniono obecność grupy PO4 3- pochodzącej od fazy a-TCP. Modyfikacja składu chemicznego powłok bioceramicznych dodatkiem fazy cyrkonowej oraz odpowiedni dobór parametrów otrzymywania powłok metodą natryskiwania plazmowego pozwoliły na osiągnięcie dużej skuteczności w zakresie ochrony podłoża przed korozją w środowisku płynów ustrojowych.

EN

Hydroxyapatite coatings are applied to the surface of metallic implants long (joint prosthesis and dental implants), using technologies such as deposition by CVD, PVD, electrophoresis, electrochemical deposition, sol-gel method, plasma spraying, thermal decomposition. The basic, applied on an industrial scale, a way of coating the surface of HAP implants is plasma technique, used since 1985. Using this technique leads to obtain hydroxyapatite coatings with a thickness ranging from 40÷300 um. Insufficient ownership of utility HAp coatings, prevent their use in high load carrying elements. This paper presents that, the main drawback of the composite implant using HAp, a connection zone coating-substrate. As one of the ways to improve inadequate mechanical properties of HAP bioceramic coatings to modify the proposed addition of zirconia phase. As from analysis of spectrum result FTIR, lack is from structure signs of easing of ions OH of hydroxyapatite, that excludes presence following phase OAp or OHAp. Besides, presence of group make public from phase dating PO4 3-, a-TCP. Modifying the chemical composition of coatings, bioceramic zirconia phase and the addition of an appropriate choice of parameters, obtaining a plasma spray coating method made it possible to achieve high performance in surface protection against corrosion in body fluid environment.

Słowa kluczowe

PL

powłoki hydroksyapatytowe; ceramika cyrkonowa

EN

hydroxyapatite coatings; zirconium ceramics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 4
• Strony: 388--391
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dudek A.

autor

Włodarczyk R.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Procesowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska,

Bibliografia

• [1] Marciniak J.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2002).
• [2] Ślósarczyk A.: Bioceramika hydroksyapatytowe. Polski Biuletyn Ceramiczny, 13, Polskie Towarzystwo Ceramiczne, Kraków (1997).
• [3] Beauvais S., Guipont V., Borit F.: Process-microstructure-properties relationships in controlled atmosphere plasma spraying of ceramics. Surface and Coatings Technology 183 (2004) 204÷211.
• [4] Rapacz-Kmita A., Ślósarczyk A., Paszkiewicz Z.: HAp-ZrO2 composite coatings prepared by plasma spraying for biomedical applications. Ceramics International 31 (2005) 567÷571.
• [5] Khor K. A., Gu Y. W., Pan D., Cheang P.: Microstructure and mechanical properties of plasma sprayed HA/YSZ/Ti-6Al-4V composite coatings. Biomaterials 25 (2004) 4009÷4017.
• [6] Rapacz-Kmita A., Ślósarczyk A., Paszkiewicz Z., Paluszkiewicz C.: Phase stability of hydroxyapatite-zirconia composites for bone repleacement. Journal of Molecular Structure 704 (2004) 333÷340.
• [7] Fu L., Khor K. A., Lim J. P.: Ytrria stabilized zirconia reinforced hydroxyapatite coatings. Surface and Coatings Technology 127 (2000) 66÷75.
• [8] Khor K., Fu L., Lim J. P.: The effect of ZrO2 on the phase composition of plasma sprayed HA/YSZ composite coatings. Materials Science Engineering A276 (2000) 160÷166.
• [9] Dudek A.: Kształtowanie własności użytkowych biomateriałów metalicznych i ceramicznych. Monografie, Częstochowa (2010).
• [10] Rapacz-Kmita A., Paluszkiewicz C., Ślósarczyk A., Paszkiewicz Z.: FTIR and XRD investigations on the thermal stability of hydroxyapatite during hot pressing and pressureless sintering processes. Journal of Molecular Structure 744-747 (2005) 653÷656.
• [11] Ślósarczyk A., Paluszkiewicz Cz., Gawlicki M., Paszkiewicz Z.: The FTIR spectroscopy and QXRD studies of calcium phosphate based materials produced from the powder precursors with different Ca/P ratios. Ceramics International 23 (1997) 297÷304.