Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of surface topography elaborated by prism optics based laser interference modification on cell differentiation

Czyż K., Marczak J., Major R., Mzyk A., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Wachulak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 4

156--162

EN

The direct laser interference lithography, based on bi-prism, tetragonal pyramid and an axicon was used as a tool for periodical structuring of different bioscaffolds. The simple, source laser system with stable Nd:YAG laser resonator, amplifying system (energy up to 1 J) and prism-based interferometer optics gave possibility to create periodical, linear, dotted and even circular surface structures, with high degree of periods, width and depth control. The general idea consists of the imitation of the structure and function of tissues and adoption of these solutions for the material science. It is well known that the influence of the artificial material on the cellular processes related to the differentiation, proliferation and growth are dependent on the chemical composition and surface topography as well as mechanical properties of applied materials. The most recent studies focus on the cell interaction with flat scaffolds. However, cells are found covering a highly rough surface in the blood vessels. The work was related to reconstruction of the structure and function and topography of luminal side of the blood vessels. The most important aspect was to recreate cellular niches which plays specific function on the activation and differentiation of stem cells. The mechanical stresses generated at any certain site depend on the surface micropatterns of the material as well as the other signals that cell receives from chemical stimuli. This work is one of the first attempts to determine correlation of surface micro-topography with biochemical stimulation by adsorbed on the materials surface molecules and both factors potential influence on cellular response. The study was aimed at showing the mechanism of human endothelial progenitor cells adhesion, morphology and function control in response to surface patterning. It was found that micro-channels enhanced intercellular connections forming tight junctions and the appropriate progenitor cell differentiation.

PL

W bioinżynierii występuje wpływ składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych materiału podłoża na procesy komórkowe związane z różnicowaniem, proliferacją i wzrostem są zależne od składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych zastosowanych materiałów. Celem przedstawionych w artykule eksperymentów było zastosowanie bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej do kształtowania periodycznych struktur na powierzchni biozgodnych warstw amorficznego węgla (DLC — diamond like carbon). W pracach wykorzystano wcześniejsze wyniki eksperymentów zespołu autorów dotyczące topograficznej odpowiedzi proliferacji i wzrostu komórek mięśni gładkich i komórek śródbłonka na periodyczne wzory i formy kształtowania powierzchni DLC. Choć najnowsze publikowane badania koncentrują się raczej na oddziaływaniu komórek z płaskimi rusztowaniami/podłożami przygotowanymi do ich wzrostu, w mikroskali na powierzchni naturalnych naczyń krwionośnych występują duże nierówności. Uwzględniono to w przedstawionych wynikach badań podstawowych związanych z rekonstrukcją struktury, funkcjonowania i topografii wewnętrznej strony naczynia krwionośnego. Najważniejszym aspektem było odtworzenie nisz komórkowych odgrywających istotną rolę w aktywacji i różnicowaniu komórek macierzystych. Naprężenia mechaniczne powstające w tak określonych obszarach zależą od mikrowzoru powierzchni oraz od innych sygnałów, które komórki otrzymują w wyniku stymulacji chemicznej. Praca stanowi jedną z pierwszych prób określenia związków pomiędzy mikrotopografią powierzchni a biochemiczną stymulacją przez zaabsorbowane na powierzchni molekuły oraz potencjalnym wpływem obu tych czynników na odpowiedź komórkową. Opisane badania były ukierunkowane na wstępne ukazanie mechanizmu adhezji, morfologii i kontroli funkcjonowania ludzkich komórek progenitorowych śródbłonka w odpowiedzi na periodyczne ukształtowanie powierzchni podłoża.

2

Roughness Influence on Macro- and Micro-Tribology of Multi-Layered Hard Coatings on Carbon Fibre Polymer Composite

Lackner J. M., Major B., Waldhauser W., Mzyk A., Major Ł., Kot M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2145--2151

EN

Goal of this work is the investigation of roughness influences on the abrasive wear behaviour of magnetron sputtered multi- -layered, low-friction coatings on carbon-fibre reinforced polymers (CFRP). Higher coating roughness at similar CFRP quality was realized by higher deposition rates, leading to increased heat flux to the substrates during deposition. Thermal expansion of the epoxy matrix on the micro scale results in a wavy, wrinkled surface topography. Both in scratch and reciprocal sliding testing against alumina, the friction coefficients are lower for the smooth coatings, but their wear rate is higher due to low-cycle fatigue caused abrasion.

PL

Celem pracy jest badanie wpływów szorstkości na zużycia abrazyjne osadzonych magnetronowo wielowarstwowych powłoki o niskim współczynniku tarcia na bazie wzmocnionych włóknami węglowych polimerów (CFRP). Większa szorstkość powłoki przy podobnej jakości (CFRP) została uzyskana przez wyższe szybkości osadzania, co prowadziło do zwiększonego strumienia ciepła do podłoża podczas osadzania. Rozszerzalność cieplna matrycy epoksydowej w skali mikro pozwalała na uzyskanie falistej, pofałdowanej topografii powierzchni. Zarówno w teście zarysowania jak i ścierania z przeciwpróbką korundową uzyskano niższe współczynniki tarcia dla gładkich powierzchni zaś ich szybkość zużycia była wyższa ze względu na nisko-cyklowe zmęczenie wywołujace przetarcie.

3

Graphene based porous coatings with antibacterial and antithrombogenous function - Materials and design

Major R., Sanak M., Mzyk A., Lipinska L., Kot M., Lacki P., Bruckert F., Major B.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 4

540--549

EN

The studies considered graphene-based biomaterials dedicated for cardiovascular therapy. Reduced graphene oxide flakes were introduced into the porous structure of the polyelectrolyte based coatings. TEM analysis showed the presence of graphene flakes arranged parallel to the substrate surface, firmly connected to the porous coating. Biomaterials were subjected to a comprehensive diagnosis of the biological and material properties. The material behavior was simulated using finite element method. The coatings were deposited using layer by layer method. Mechanical analysis was done using Berkovich indenter geometry. They confirmed theoretical FEA based calculations, it was observed the coating stiffness incensement under the influence of introduced particles of graphene. The endanger of the bacteriology film formation was verified based on the E-coli and Staphylo coccus bacteria. Blood–material interaction was examined in the dynamic flow conditions. Bacteriological analysis showed reduced presence of bacteria after contact with the surface with introduced graphene flakes. Dynamic analyzes on blood showed high activation of the coagulation, strong platelets consumption and a strong immune response. It is caused by sharp edge of the single plane of the graphene flake.

4

Chemical control of polyelectrolyte film properties for an effective cardiovascular implants endothelialization

Mzyk A., Major R., Kot M., Gostek J., Wilczek P., Major B.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 2

262--268

EN

The aim of this study was to improve properties of blood contacting materials such as polyurethane, in a form of intelligent, self-organizing and self-controlling coatings, which allow the selective mobilization and colonization of the endothelial cells on their surface. The prepared multilayer polyelectrolyte scaffolds were cross-linked chemically by EDC/NHS reagents in order to control their physicochemical properties and thus improving potential to endothelialization. Four types of coatings, i.e. non-cross-linked, cross-linked by 260 mM, 400 mM and 800 mM EDC reagent, were investigated. Their comparison was performed based on the results of the surface topography measurements using Atomic Force Microscopy (AFM), cellular morphology and proliferation analysis using Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) and the mechanical properties examinations. The optimal multilayer rigidity and surface roughness parameters were found for an effective control of the endothelial cells growth. Surface topography analysis indicated an increase in the coating’s roughness due to application of higher EDC cross-linker concentrations. Mechanical studies revealed that cross-linking caused a significant increase in the hardness and elastic modulus. The results from the cellular experiments allowed the conformation that 400 mM cross-linked PLL/HA films possess desired properties.