Deposition of Chitosan Layers on NiTi Shape Memory Alloy

• Autorzy: Kowalski P. , Łosiewicz B. , Goryczka T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0027

Warianty tytułu

PL

Osadzanie warstw chitozanu na powierzchni stopu NiTi wykazującego pamięć kształtu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The NiTi shape memory alloys have been known from their application in medicine for implants as well as parts of medical devices. However, nickel belongs to the family of elements, which are toxic. Apart from the fact that nickel ions are bonded with titanium into intermetallic phase, their presence may cause allergy. In order to protect human body against release of nickel ions a surface of NiTi alloy can be modified with use of titanium nitrides, oxides or diamond-like layers. On the one hand the layers can play protective role but on the other hand they may influence shape memory behavior. Too stiff or too brittle layer can lead to limiting or completely blocking of the shape recovery. It was the reason to find more elastic covers for NiTi surface protection. This feature is characteristic for polymers, especially, biocompatible ones, which originate in nature. In the reported paper, the chitosan was applied as a deposited layer on surface of the NiTi shape memory alloy. Due to the fact that nature of shape memory effect is sensitive to thermo and/or mechanical treatments, the chitosan layer was deposited with use of electrophoresis carried out at room temperature. Various deposition parameters were checked and optimized. In result of that thin chitosan layer (0.45µm) was received on the NiTi alloy surface. The obtained layers were characterized by means of chemical and phase composition, as well as surface quality. It was found that smooth, elastic surface without cracks and/or inclusions can be produced applying 10V and relatively short deposition time - 30 seconds.

PL

Stopy NiTi wykazujące pamięć kształtu znane są ze swych zastosowań w medycynie na implanty oraz części urządzeń medycznych. Jednakże, nikiel należy do rodziny pierwiastków o toksycznym działaniu. Oprócz faktu, że jony niklu są związane z tytanem w fazę międzymetaliczną, ich obecność może powodować alergię. W celu ochrony organizmu przed uwalnianymi jonami niklu powierzchnia stopu NiTi może być modyfikowana z wykorzystaniem azotków tytanu, tlenków lub warstw dia-mentopodobnych. Z jednej strony warstwy mogą odgrywać rolę ochronną, ale z drugiej strony mogą wpłynąć na zachowanie pamięci kształtu. Zbyt sztywna lub zbyt krucha warstwa może prowadzić do ograniczenia lub całkowitego zablokowania odzysku kształtu. Był to powód, aby znaleźć bardziej elastyczne pokrycia zabezpieczające powierzchnię NiTi. Ta cecha jest charakterystyczna dla polimerów, zwłaszcza biokompatybilnych polimerów pochodzenia naturalnego. W omawianym artykule zastosowano chitozan jako osadzaną warstwę na powierzchni stopu NiTi, wykazującego pamięć kształtu. Ze względu na fakt, że natura efektu pamięci kształtu jest wrażliwa termicznie oraz na obróbkę mechaniczną, warstwa chitozanu została osadzona z wykorzystaniem elektroforezy przeprowadzonej w temperaturze pokojowej. Sprawdzano i optymalizowano różne parametry osadzania. W rezultacie otrzymano cienką warstwę chitozanu (0,45µm) na powierzchni stopu NiTi. Uzyskane warstwy scharakteryzowano pod względem składu chemicznego i fazowego jak również jakości powierzchni. Stwierdzono, że gładka, elastyczna powierzchnia, bez pęknięć i/lub wtrąceń może być uzyskana stosując napięcie 10V i stosunkowo krótki czas osadzania - 30 sekund.

Słowa kluczowe

EN

surface modification; chitosan; NiTi; shape memory

PL

modyfikacja powierzchni; chitozan; NiTi; pamięć kształtu

• 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. 1
• Strony: 171--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kowalski P.

• Institute of Materials Science, University of Silesia, 1a 75 Pułku Piechoty, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Łosiewicz B.

• Institute of Materials Science, University of Silesia, 1a 75 Pułku Piechoty, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Goryczka T.

• Institute of Materials Science, University of Silesia, 1a 75 Pułku Piechoty, 41-500 Chorzów, Poland

Bibliografia

• [1] T. Goryczka, Archives of Metallurgy and Materials 54, 755-763 (2009).
• [2] Z. Lekston, M. Jędrusik-Pawłowska, T. Cieślik, J. Drugacz, Engineering of Biomaterials 89-91, 42-46 (2009).
• [3] G. C. McKay, R. Macnair, C. MacDonald, M. H. Grant, Bioma-terials 17, 39-44 (1996).
• [4] M. Freitag, J. Lelątko, B. Łosiewicz, T. Wierzchoń, T. Goryczka, Engineering of Biomaterials 109-111, 47-50 (2011).
• [5] Y. W. Gu, B. Y. Tay, C. S. Lim, M. S. Yong, Appl. Surf. Sci. 252, 2038-2049 (2005).
• [6] Z. D. Cui, H. C. Man, X. J. Yang, Appl. Surf. Sci. 208-209, 388-393 (2003).
• [7] C. Liu, D. Hu, J. Xu, D. Yang, M. Qi, Thin Solid Films 457-462, 496 (2006).
• [8] R. Hang, Y. Qi, Diamond Relat. Mater. 19, 62-66 (2010).
• [9] F. Sun, K. N. Sask, J. L. Brash, I. Zhitomirsky, Colloids Surf. B67, 132-139 (2008).
• [10] P. Dong, W. Hao, X. Wang, T. Wang, Thin Solid Films 516, 5168-5171 (2008).
• [11] D. O. Flamini, S. B. Saidman, Cor. Sci. 52, 229-234 (2010).
• [12] T. Goryczka, K. Dudek, B. Szaraniec, Ł. Zych, M. Freitag, J. Lelątko, Engineering of Biomaterials 106-108, 124-129 (2011).
• [13] M. Mucha, Chitosan versatile polymer from renewable sources, Scientific-Technical Publisher, Warsaw, Poland, 13-18 (2010).