Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mikrostruktura i właściwości warstw tlenoazotowanych wytworzonych w obróbce hybrydowej w niskotemperaturowej plazmie

Tarnowski M., Sowińska A., Oleksiak J., Borowski T., Czarnowska E., Wierzchoń T.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 120

13--18

PL

Szczególne właściwości tytanu i jego stopów, takie jak: niska gęstość, wysoka wytrzymałość właściwa oraz dobra odporność na korozję i korzystny moduł Younga w zestawieniu z powszechnie stosowanymi stalami chirurgicznymi na implanty kostne powodują, że znajdują one coraz szersze zastosowanie w medycynie. Obecnie jednym z rozwijanych kierunków badań w aspekcie poprawy biozgodności tytanu i jego stopów jest poprawa łączenia się implantu z kością poprzez zwiększenie adhezji oraz aktywacji płytek krwi. Cel ten można osiągnąć poprzez zastosowanie technik inżynierii powierzchni, takich jak metody PVD i CVD, implantację jonów oraz obróbki jarzeniowe, np. tlenoazotowanie w niskotemperaturowej plazmie. Celem niniejszych badań była ocena mikrostruktury (SEM), składu chemicznego (EDS), topografii powierzchni (profilometr optyczny), mikrotopografii oraz mikrochropowatości powierzchni (AFM), mikrotwardości, odporności korozyjnej w roztworze Ringera (metoda potencjodynamiczna) oraz biozgodności warstw tlenoazotowanych wytworzonych podczas procesu tlenoazotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie w temperaturze 650°C. Dyfuzyjna warstwa typu TiO2+TiN+Ti2N+aTi(N) wytworzona na stopie tytanu Ti6Al4V charakteryzuje się wysoką twardością, dobrą odpornością korozyjną i wyższą, niż stop tytanu w stanie wyjściowym, twardością. Badania biozgodności w zakresie adhezji i aktywacji płytek krwi wykazały, że adherowały one w większym stopniu i wykazywały cechy większej aktywacji na warstwach tlenoazotowanych niż na stopie tytanu Ti6Al4V w stanie wyjściowym. Rezultaty wskazują, że wytworzenie warstwy tlenoazotowanej pozwala poprawić właściwości biomateriałów tytanowych w aspekcie integracji z kością.

EN

Specific properties of titanium and its alloys such as: low density, high tensile strength, good corrosion resistance and advantageous elastic modulus in comparison to commonly used surgical steels for bone implants are the reasons for their wider application in medicine. Nowadays, one of the most expandable directions of investigation in the aspect of enhancing biocompatibility of titanium and its alloys is improvement of platelets adhesion and activation to bone implant. This goal can be achieved through the use of several surface engineering methods like PVD and CVD methods, ion implantation and treatment in glow discharge conditions like low temperature plasma oxynitriding. This study was aimed to evaluate the microstructure (SEM), chemical composition (EDS), topography (optical profilometer), microtopography and microroughness (AFM), microhardness, corrosion resistance in Ringer solution (potentiodynamic method) and biocompatibility of oxynitrided surface layer produced at low temperature of glow discharge process. The diffusive surface layer of TiO2+TiN+T2N+aTi(N) type produced on Ti6Al4V titanium alloy exhibited advantageous properties such as high hardness, good corrosion resistance and higher than titanium alloy microhardness. Biocompatibility investigated in range of platelets adhesion and activation revealed that these cells adhered in higher extent and dislayed morphological features of larger activation on oxynitrided layer compared to titanium alloy. Results suggest that produced oxynitrided surface layer have a potential to improve titanium biomaterials in rage of integration with bone.

2

Nanostrukturalne powłoki na bazie tytanu do kontaktu z krwią; diagnostyka strukturalna, adhezja komórek w warunkach hydrodynamicznych

Major R., Bruckert F., Lackner J. M., Kustosz R., Lacki P., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 5

356-358

PL

Adhezja i aktywacja komórek krwi do powierzchni materiałów o przeznaczeniu na implanty naczyniowe jest bardzo istotnym zagadnieniem. Parametry strukturalne istotnie wpływają na interakcję biomateriału z tkanką łączną. Celem prowadzonych prac jest wytworzenie gradientowego materiału o odpowiednich właściwościach strukturalnych i dobrej biozgodności. Przedmiotem realizowanych badań są cienkie warstwy gradientowe na bazie tytanu metalicznego oraz stechiometrycznego TiN i Ti(C, N) nanoszone róż-nymi metodami, a mianowicie: ablacji laserowej (PLD), magnetronową oraz hybrydową łączącą PLD z magnetronową na podłoża tak metaliczne (tytanowe) oraz na klinicznie stosowany poliuretan. Proces osadzania realizowano w Centrum Laserowym w Austrii, kompleksową diagnostykę strukturalną na podstawie badań XRD, SEM, TEM, HRTEM w IMIM PAN w Krakowie. W ośrodku francuskim w Laboratorium Biofizycznym na Politechnice w Grenoble oraz Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu prowadzono testy wyznaczenia kinetyki przylegania modelowych komórek do materiałów o potencjalnym zastosowaniu biomedycznym. Skonstruowano unikatową aparaturę do badań adhezji komórek w warunkach przepływu medium. Analiza prowadzona jest na podstawie badań komórek eukariota, której prosty genom jest łatwo manipulowany przez techniki biologii molekularnej. Dane doświadczalne uzyskuje się na drodze analizy obrazów fluorescencyjnych po przeprowadzonym teście w warunkach hydrodynamicznych i służą one do wyznaczania krzywych kinetycznych. Kompleksowa diagnostyka strukturalna realizowana jest metodą rentgenografii strukturalnej oraz skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej i ma na celu opis morfologii powierzchni, analizę właściwości fizycznych oraz mechanicznych. Uzyskane wyniki z przeprowadzonych testów modelowych stanowić będą podstawę do testów kinetyki z zastosowaniem komórek krwi i określenia ich interakcji ze sztuczną powierzchnią. Problem agregacji płytek krwi do sztucznych powierzchni wprowadzanych do organizmu pacjenta jest bardzo istotny w realizowanej we współpracy z Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu problematyce związanej z wieloletnim projektem strategicznym "Polskie Sztuczne Serce".

EN

The measurement of the strength of bonds between biomaterials and cells is a major challenge in cellular biology since it allows for the identification of different species in adhesion phenomena. Biomaterials, such as diamond-like carbon (DLC), titanium (Ti), and stoichiometric titanium nitride (TiN) as well as titanium carbo-nitrade (Ti(C, N)), seem to be good candidates for future blood-contact applications. These materials were deposited as thin films by the hybrid pulsed laser deposition (PLD) technique to examine the influence of such surfaces on cell behaviour. The kinetic energy of the evaporated particles was controlled by application of different reactive and non reactive atmospheres during deposition. High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) was used to reveal structure dependence on specific atmosphere in the reactive chamber. New experimental technique to examine the crystallographic orientation based on X-ray texture tomography was applied to estimate contribution of the atmosphere to crystal orientation. The biomaterial examinations were performed in static conditions with Dictyostelium discoideum cells and then subjected to a dynamical test to ob-serve the cell detachment kinetics. For a given cell, detachment occurs for critical stress values caused by the applied hydrodynamic pressure above a threshold which depends on cell size and physicochemical properties of the substrate, but it is not affected by depolymerization of the actin and tubulin cytoskeleton. Tests revealed differences in behavior in respect to the applied coating material. The strongest cell-biomaterial interaction was observed for the carbon-based materials compared to the titanium and titanium nitride. Correlations between the cell adhesion and surface properties of materials were examined using the texture tomography and the surface topography techniques. A finite element modelling exhibited cell reactions to shear stress impact. A problem of blood plates adhesion to artificial surfaces implanted into a patient body is of a crucial type in realization of the multiyear strategic project "Polish Artificial Heart".

3

Comparison of microscopic methods for evaluating platelet adhesion to biomaterial surfaces

Okrój W., Walkowiak-Przybyło M., Rośniak-Bąk K., Klimek L., Walkowiak B.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2009

|

Vol. 11, nr 2

45-49

EN

Microscopic methods usable for sample surface imaging and subsequent qualitative and quantitative evaluation of platelet adhesion to the surface of the biomaterial studied were compared. It was shown, making use of the samples of medical steel (AISI 316L), that such tools as surface imaging with scanning electron microscopy (SEM), glutaraldehyde induced fluorescence technique (GIFT) and metallurgical microscopy (MM) are equivalent in evaluating surface platelet adhesion. The importance of biological variability of blood samples for a proper result assessment and the necessity of using internal standards were also considered.

4

Płytki krwi w kontakcie ze stopem tytanu Ti6Al4V i z jego zmodyfikowanymi powierzchniami

Okrój W., Klimek L., Komorowski P., Walkowiak B.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 43-44

13-16

5

Nanokrystaliczny diament (NCD) - nowy i obiecujący materiał do zastosowań medycznych

Walkowiak B., Okrój W., Przybyszewska I., Pirek M., Szymański W., Kosęda P., Jakubowski W.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 35-36

62-67

PL

Nanokrystaliczny diament (NCD) przejawia szereg interesujących właściwości. Niektóre z nich mogą być atrakcyjne w zastosowaniach biomedycznych. Niniejsze opracowanie dotyczy badań nad anty-oksydacyjnymi właściwościami NCD, jego tombozgodnością oraz odpornością na powstawanie biofilmu. Badania zrealizowano stosując następujące metody: 1. Obserwacja luminolo-zależnej luminescencji, wywoływanej przez reaktywną formę tlenu (kwas podchlorawy) generowaną przez chloraminę T w osoczu krwi, w obecności proszków diamentowych. Intensywność mierzonej luminescencji jest wprost proporcjonalna do ilości reaktywnych form tlenu w badanym układzie. Stwierdzono, że obecność proszków diamentowych znamiennie i w sposób zależny od ich koncentracji wpływa na obniżenie ilości kwasu podchlorawego. 2. Obserwacja adhezji płytek krwi do badanych powierzchni z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego. Wykazano, że płytki krwi tylko w niewielkiej ilości, w porównaniu z powierzchnią stali medycznej, przylegały do powierzchni NCD. Jednak skazy powierzchni NCD były miejscem intensywnej adhezji płytek krwi. 3. Obserwacja zasiedlania badanych powierzchni przez komórki E.coli, z zastosowaniem mikroskopu fluorescencyjnego. Pokazano, że bakterie najchętniej kolonizowały powierzchnię stali medycznej 316L. Znacznie słabiej powierzchnię stopu tytanu Ti6Al4V. Najbardziej oporna na kolonizację komórkami E.coli była powierzchnia NCD. Uzyskane wyniki wskazują również na wzrost podatności na kolonizację przez mikroby powierzchni opłaszczonej białkami.

EN

Nanocrystalline diamond (NCD) exhibits several interesting properties. Some of them can be attractive in biomedical applications. This study concerns of research on anti-oxidative properties of NCD, its thrombocompatibility, as well as its resistance to bacterial biofilm formation. Results were obtained using following methods: 1. Observation of luminal-depend luminescence caused by reactive oxygen species (hypochlorous acid) generated by chloramines T in blood plasma, in the presence of diamond powders. The intensity of measured luminescence is directly proportional to the amount of reactive oxygen species in the system. We have found, that presence of diamond powder particles (DPP) significantly and concentration-dependently causes decrease in hypochlorous acid amount. 2. Observation of platelets adhesion to examined surface with use of scanning electron microscopy (SEM). It was proved, that blood platelets adhered to NCD surface only in a very small amount when compared to medical steel surface. However, defects of the NCD surface were the place of intensive platelet adhesion. 3. Observation of colonization of examined surfaces by E.coli cells, was performed with use of fluorescence microscope. It was shown that bacteria colonized predominantly medical steel 316L surface whereas titanium alloy Ti6Al4V surface was colonized considerably less. NCD surface was the most resistant to E.coli cells colonization. The received results also point higher susceptibility to microbial colonization of surface coated by proteins.