Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Needles of Aleppo Pine From the Province of Taza-Morocco – A Biomaterial of Great Potential

Mahmoud Rachid, Hjouji Kaoutar, Mehdaoui Imane, Saoudi Hassani El Mokhtar, Ben Abbou Mohamed, Majbar Zineb, Taleb Mustapha, Rais Zakia

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 1

41--50

EN

The needles of the Aleppo pine (Pinus halepensis) (PA) are very abundant in the forest of the National Park of Tazekka (Ta-za-Morocco) and are unexploitable. Moreover, they constitute a potential danger because they facilitate the outbreak of wildfires. To solve this problem, we have considered turning these needles into a biomaterial that could be used as raw material for different uses, such as wastewater treatment. The biomaterial of the Aleppo pine is obtained from its needles which are harvested in spring, dried, cut, crushed, and sieved. The powder obtained is analyzed before and after the extraction of essential oil. The physicochemical and spectroscopic analyses show that this biomaterial is porous, hygroscopic, slightly acidic, moderately moist, and not very conducive. Its average density in the anhydrous state is 0.6. It is rich in carbon (79.91%) and oxygen (18.91%) in the form of aromatic compounds and ketone imprints; thus, relating the presence of cellulose, pectin, lignin, and hemicellulose. Its composition in mineral elements (Na, Mg, Ca, K, Cl, S) is deficient. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis of the oils extracted from the needle powder relates that it is a complex mixture of bioactive compounds such as mono-terpenoid α and β-pinene hydrocarbons. These results show that our biomaterial can be used as an adsorbent in wastewater treatment and the extracted essential oils can be used in the pharmacological, agro-food field.

2

Biphasic monolithic osteochondral scaffolds obtained by diffusion-limited enzymatic mineralization of gellan gum hydrogel

Pietryga Krzysztof, Reczyńska-Kolman Katarzyna, Reseland Janne E., Haugen Håvard, Larreta-Garde Véronique, Pamuła Elżbieta

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2023

|

Vol. 43, no. 1

189--205

EN

Biphasic monolithic materials for the treatment of osteochondral defects were produced from polysaccharide hydrogel, gellan gum (GG). GG was enzymatically mineralized by alkaline phosphatase (ALP) in the presence of calcium glycerophosphate (CaGP). The desired distribution of the calcium phosphate (CaP) mineral phase was achieved by limiting the availability of CaGP to specific parts of the GG sample. Therefore, mineralization of GG was facilitated by the diffusion of CaGP, causing the formation of the CaP gradient. The distribution of CaP was analyzed along the cross section of the GG. The formation of a CaP gradient was mainly affected by the mineralization time and the ALP concentration. The formation of CaP was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy and mapping, as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) mapping of the interphase. The microstructure of mineralized and non-mineralized parts of the material was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) showing sub-micrometer CaP crystal formation, resulting in increased surface roughness. Compression tests and rheometric analyzes showed a 10-fold increase in stiffness of the GG mineralized part. Concomitantly, micromechanical tests performed by AFM showed an increase of Young’s modulus from 17.8 to more than 200 kPa. In vitro evaluation of biphasic scaffolds was performed in contact with osteoblast-like MG-63 cells. The mineralized parts of GG were preferentially colonized by the cells over the non-mineralized parts. The results showed that osteochondral scaffolds of the desired structure and properties can be made from GG using a diffusion-limited enzymatic mineralization method.

3

Material Production and the Effect of the System on Biocompatibility in the Modified Metal Injection Method

Çiçek Bünyamin, Sun Yavuz

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 1

195--204

EN

In this study, the bio state of the alloy produced in the modified metal injection system was monitored after sintering. A new system operating with high gas pressure, far from the traditional injection model, has been established for material production. In this system, 316L stainless steel powders were molded using a PEG/PMMA/SA polymer recipe. During molding, approximately 60% 316L and 40% binder by volume were used. The samples obtained were sintered at different temperatures (1100-1300°C) after de-binding. Density measurement (Archimedes) and hardness tests (HV1) of the samples were measured as 6.74 g/cm3 and ~285 HV1, respectively. A potentiodynamic corrosion test was applied to monitor the effect of the amount of oxide in the structure of the 316L stainless steel produced. Corrosion tests were carried out in artificial body solutions. The corrosion rate was measured at the level of 17.08×10-3 mm/y. In terms of biocompatibility, a cytotoxicity test was applied to the samples and the life course of the bacteria was monitored. For the 316L alloys produced, the % vitality reached approximately 103%.

4

Study of synthesis parameters on the physical properties and morphology of smart PNIPAAm hydrogels

dos Santos Luiza Braga Ferreira, de Souza Soares Francielly Moura, Santos Monteiro Emilia, Coimbra Maria Elisa Rodrigues, Elias Carlos Nelson

Materials Science Poland

|

2022

|

Vol. 40, No. 2

196--205

EN

Bone loss is common in human old age and new materials that promote bone regeneration are an active line of research. In the present work, seven smart hydrogels based on PNIPAAm were synthesized with the prospective to be used in tissue engineering as a scaffold for bone growth. By changing the stoichiometric concentrations of the reagents and the synthesis parameters, hydrogels with different physical properties and morphology were obtained. Swelling, degradation properties, and crystallinity were analyzed. Physical properties were characterized using 1H-NMR, FTIR, and TGA. The results showed that the swelling degree (degree of mass expansion) varied at room temperature from 1,400% for less rigid hydrogels to 550% for stiffer hydrogels. With heating to body temperature, swelling decreases to 300% and 200%, respectively. The samples presented three-dimensional morphology, but they acquired different structures according to the magnetic stirring during the synthesis process. The crosslink and initiator concentrations have an important effect on the polymeric structure and thermal stability of the hydrogels. The PNIPAAm synthesized using 8.9 and 15.7 mol % of MBA are the most promising compounds to be used in the future as a scaffold for biomedical applications due to their high thermal stability, satisfactory 3D surface morphology, and shrinking-swelling property.

5

Computational intelligence based design of biomaterials

Vinoth Arulraj, Datta Shubhabrata

Computer Methods in Materials Science

|

2022

|

Vol. 22, No. 4

229--262

EN

This paper presents an overview of the applications of computational intelligence techniques, viz. artificial neural networks, fuzzy inference systems, and genetic algorithms, for the design of biomaterials with improved performance. These techniques are basically used for developing data-driven models and for optimization. The paper introduces the domain of biomaterials and how they can be designed using computational intelligence techniques. Then a brief description of the tools is made, followed by the applications of the tools in various domains of biomaterials. The applications range in all classes of materials ranging from alloys to composites. There are examples of applications for the surface treatment of biomaterials, materials for drug delivery systems, materials for scaffolds and even in implant design. It is found the tools can be effectively used for designing new and improved biomaterials.

6

The influence of biomaterial in the binder composition on the quality of reclaim from furan no-bake sands

Major-Gabryś Katarzyna, Hosadyna-Kondracka Małgorzata, Skrzyński Mateusz, Stachurek Iwona

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 4

163--177

EN

The aim of this paper is to determine the influence of biomaterial in the binder composition on the quality of reclaim from furan no-bake sands. The biomaterial is introduced into the moulding sand in order to accelerate the biodegradation of post-regeneration dust and thus to reduce the amount of harmful waste from foundries in landfills. This addition, however, can’t deteriorate the technological properties of the moulding sand, including its ability to mechanical regeneration. Chemically bonded moulding sands are characterized by high ability to mechanical regeneration, which reduces the consumption of the raw material and costs related to their transport and storage. A side effect of the regeneration process is the formation of a large amount of post-regeneration dusts. According to the tendencies observed in recent years, moulding processes must meet high requirements connected to environmental protection including problems related to the disposal of generated wastes. A partial replacement of synthetic binding materials with biomaterials may be one of scientific research directions on the production of innovative foundry moulding and core sands. The conducted regeneration tests presented in this paper initially proved that biomaterial slightly decreases the quality of reclaim from moulding sand with its addition. However, its ability to regeneration increases with time of the process. In previous research authors tested biodegradability of the dust remaining after the regeneration process. The tests proved that moulding sand with biomaterial added at the stage of the production process is characterized by about three times better biodegradability than the same moulding sand without additive.

PL

Tematem niniejszej pracy jest określenie wpływu dodatku biomateriału (PCL) do spoiwa na jakość regeneratu z samoutwardzalnych mas furanowych. Zadaniem biomateriału jest przyspieszenie biodegradacji pyłów poregeneracyjnych i tym samym doprowadzenie do zredukowania na składowiskach ilości szkodliwych odpadów pochodzących z odlewni. Dodatek ten nie może jednak pogarszać właściwości technologicznych masy, w tym jej zdolności do regeneracji mechanicznej. Autorzy przeprowadzili proces regeneracji mechanicznej, a następnie badaniom poddali regeneraty z mas formierskich utwardzanych chemicznie przeznaczonych do produkcji wielkogabarytowych odlewów żeliwnych. Odlewy żeliwne znajdują szerokie zastosowanie w motoryzacji, transporcie morskim i kolejowym, w energetyce, rolnictwie oraz budownictwie. Produkcja odlewu wielkogabarytowego o złożonym kształcie, charakteryzującego się wysoką jakością przy zachowaniu wymaganych właściwości użytkowych, obejmuje wiele etapów procesu produkcyjnego. Jednym z nich jest odpowiedni dobór technologii mas formierskich i rdzeniowych. Masy formierskie i rdzeniowe wykorzystywane są do produkcji odlewów w około 80% wszystkich odlewni. Największą ilość odpadów wytwarzanych w odlewniach stanowi zużyta masa formierska / rdzeniowa i sięga ona czasem nawet 90%. Przyjmuje się, że średnio z 1 Mg odlewów powstaje 0,6-1,0 Mg zużytej masy [4, 5], a według [2] do wyprodukowania 1 kg odlewu potrzeba około 4 kg masy formierskiej. Światowa produkcja odlewów wynosi około 100 mln Mg [2, 6], w tym odlewy żeliwne w masach formierskich utwardzanych chemicznie w ilości 30 mln Mg, co przy założeniu stopnia regeneracji na poziomie 40-50% daje 15-18 mln Mg zużytego piasku [4]. Prezentowany w pracy temat poświęcony jest materiałom pochodzącym z procesu odlewania do form piaskowych wykonanych z piasku kwarcowego ze spoiwem organicznym na bazie żywicy modyfikowanej alkoholem furfurylowym, utwardzanej mieszaniną kwasów zawierających siarkę.

7

A review of fabrication polymer scaffolds for biomedical applications using additive manufacturing techniques

Szymczyk-Ziólkowska Patrycja, Labowska Magdalena Beata, Detyna Jerzy, Michalak Izabela, Gruber Piotr

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2020

|

Vol. 40, no. 2

624--638

EN

This paper presents the current state-of-the art of additive manufacturing (AM) applications in the biomedical field, especially in tissue engineering. Multiple advantages of additive manufacturing allow to precise three-dimensional objects fabrication with complex struc-ture using various materials. Depending on the purpose of the manufactured part, different AM technologies are implemented, in which a specific material can be utilized. In the biomedical field, there are used several techniques such as: Binder Jetting, Material Extru-sion, Material Jetting, Powder Bed Fusion, Sheet Lamination, Vat Polymerization. This article focuses on the utilization of polymer materials (natural and synthetic) taking into account hydrogels in scaffolds fabrication. Assessment of polymer scaffolds mechanical properties enables personalized patient care, as well as prevents damage after implantation in human body. By controlling process parameters it is possible to obtain optimised mechanical properties of manufactured parts.

8

Characterization of Long-Term Corrosion Performance of Ti15Mo Alloy in Saline Solution

Szklarska M., Łosiewicz B., Dercz G., Zubko M., Albrecht R., Stróż D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 2

773--778

EN

The Ti15Mo alloy has been studied towards long-term corrosion performance in saline solution at 37°C using electrochemical impedance spectroscopy. The physical and chemical characterization of the material were also investigated. The as-received Ti15Mo alloy exhibits a single β-phase structure. The thickness of single-layer structured oxide presented on its surface is ~4 nm. Impedance measurements revealed that the Ti15Mo alloy is characterized by spontaneous passivation in the solution containing chloride ions and formation of a double-layer structured oxide composed of a dense interlayer being the barrier layer against corrosion and porous outer layer. The thi ckness of this oxide layer, estimated based on the impedance data increases up to ~6 nm during 78 days of exposure. The obs erved fall in value of the log|Z|f=0.01 Hz indicates a decrease in pitting corrosion resistance of Ti15Mo alloy in saline solution along with the immersion time. The detailed EIS study on the kinetics and mechanism of corrosion process and the capacitive behavior of the Ti15Mo electrode | passive layer | saline solution system was based on the concept of equivalent electrical circuit with respect to the physical meaning of the applied circuit elements. Potentiodynamic studies up to 9 V vs. SCE and SEM analysis show no presence of pitting corrosion what indicates that the Ti15Mo alloy is promising biomaterial to long-term medical applications.

9

Opracowanie i charakterystyka biokompozytu z chitozanu i bioszkła dotowanego ZnO

Ciołek L., Biernat M., Jaegermann Z., Tymowicz-Grzyb P., Jastrzębska A., Olszyna A.

Szkło i Ceramika

|

2018

|

R. 69, nr 6

17--20

PL

W pracy przedstawiono oczekiwania i wymagania stawiane podczas projektowania biomateriałów stosowanych jako wypełnienia ubytków tkanki kostnej. Jako przykład złożoności procesu opracowywania wykorzystano wyniki badań, których celem było wytworzenie i wstępna ocena właściwości fizykochemicznych porowatych biokompozytów na bazie roztworów chitozanu oraz bioszkła z układu CaO-SiO2-P2O5 dotowanego ZnO. Wytworzone biokompozyty mają odpowiednio dobrany skład chemiczny i optymalny do osteointegracji, średni wymiar porów. Wyniki badań SEM-EDS po inkubacji w SBF potwierdzają zdolność do bioaktywności. Jednak, aby opracowane biokompozyty mogły być rozważane jako materiały do wypełniania ubytków tkanki kostnej wymagają one dalszych badań, zalecanych w normie ISO 10993-1.

EN

The paper presents the expectations and requirements for designing of biomaterials used for filling bone tissue defects. Results of the research on preparation and preliminary assessment of physicochemical properties of porous biocomposites based on chitosan solutions and bioglass from the ZnO-doped CaO-SiO2-P2O5 system were used as an example of the complexity of the design process. The obtained biocomposites have a properly prepared chemical composition and an average pore size, optimal for osteointegration. The results of SEM-EDS studies after incubation in SBF confirm the ability to bioactivity. However, for considering the developed biocomposites as materials for filling bone defects, further research in accordance with ISO 10993-1 is required.

10

Low-velocity impact behaviour of open-cell foams

Hedayati R., Sadighi M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2018

|

Vol. 56 nr 4

939--949

EN

Metal foams are cellular solids that show some unique properties which cannot be found in other natural or human-made materials. While the impact characteristics of closed-cell foams under static and impact loadings appear to be well-studied in the literature, the impact behaviour of open-cell foams is not yet well-understood. In this study, open-cell foams with two different densities are impacted by drop weights with different kinetic energies. The effects of foam density, impactor initial height, and impactor weight on the recorded stresstime, stress-strain, and energy-strain curves are investigated. While the stress-strain curve of closed-cell foams under impact loading usually consists of a single bell, the results of the current study showed that both the stress-time and stress-strain curves of most the samples consist of two consecutive bells. By increasing weight of the impacting weight, the number of bells increases which helps in increasing the impact period and keeping the maximum generated stress low. Compared to closed-cell foams, the open-cell foams can therefore better absorb the energy, as long as the impact energy is relatively small. The relatively low stiffness as well as the presence of large hollow space inside the open-cell foams also makes them favorable for being used as biomedical scaffolds.

11

Analysis of Openwork Knitwear Used for Hernia Mesh Manufacturing

Draczyński Z., Gajek M., Mikołajczyk Z., Modrzejewska Z., Sujka W.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2018

|

Vol. 26, no. 6 (132)

77--86

EN

The paper presents research aimed at the production of mesh implants used in the treatment of abdominal hernias: knitted monofilament fabric, optimal pore diameter min. 75 μm, preferably over 1 mm, mass per unit area – less than 35 g/m2. The influence of differentiation factors on mechanical parameters of the knitted fabrics was analysed. Seven variants were produced varying in the weave, linear mass of yarn and accuracy. The knitted fabrics were subjected to thermal or thermo-mechanical treatment in a two-stage process. The data obtained were analysed using parametric statistical tests. It was shown that in order to obtain an appropriate ratio of surface mass to mechanical strength at the break/size of pores, it is necessary to use a braid which allows to obtain uniformity of the pores. The braid shall be made of low-precision material and of extra linear mass. It is possible to model the strength parameters with the help of the accuracy and/or thermal treatment. The treatment has less influence on the strength parameters. The use of mechanical treatment during thermal stabilisation significantly affects the elasticity of the knitted fabric without having a significant impact on the strength of the knitted fabric.

PL

Przedstawiono badania, mające na celu wytworzenie implantów siatkowych stosowanych do leczenia przepuklin brzusznych: dzianiny z monofilamentu, optymalna średnica porów min. 75 μm korzystnie powyżej 1 mm, masa powierzchniowa poniżej 35 g/m2. Przeanalizowano wpływ czynników różnicujących na parametry mechaniczne opracowanych dzianin. Wytworzono 7 wariantów z rozróżnieniem ze względu na zastosowany splot, masę liniową przędzy i ścisłości. Dzianiny poddano obróbce termicznej lub termiczno-mechanicznej w dwuetapowym procesie. Uzyskane dane przeanalizowano z zastosowaniem parametrycznych testów statystycznych. Wykazano, że w celu uzyskania odpowiedniego stosunku masy powierzchniowej do wytrzymałości mechanicznej na zerwanie / wielkość porów, należy zastosować splot umożliwiający uzyskanie równomiernego ażuru. Splot powinien być wykonany z zastosowaniem niskiej ścisłości oraz przędzy o zwiększonej masie liniowej. Możliwe jest modelowanie parametrów wytrzymałościowych za pomocą ścisłości i/lub temperatury obórki. Obórki te w mniejszy sposób wpływają na parametry odkształceniowe. Zastosowanie obróbki mechanicznej podczas stabilizacji termicznej w sposób istotny wpływa na odkształcenie dzianiny bez znaczącego wpływu na zmianę wytrzymałości dzianiny.

12

Acrylic composite materials modified with bee pollen for biomedical application

Florkiewicz W., Sobczak-Kupiec A., Tyliszczak B.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 144

8--14

EN

The aim of this paper is to present the influence of bee pollen on the physicochemical and in vitro properties of poly(acrylic acid) (PAA) hydrogel composites enriched with hydroxyapatite and modified with bee pollen as a prospective material for biomedical application with beneficial features including good osseointegration and anti-inflammatory effect. The phase and chemical composition of hydroxyapatite synthesized by wet-precipitation method was confirmed by means of X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Proposed materials were investigated towards in vitro properties by immersion in the incubation fluids including artificial saliva, Ringer’s solution and distilled water. The composites swelling ability was determined. Additionally, the chemical structure of the polymer matrix composites was confirmed by FT-IR method. Moreover, to characterize composite degradation process during 21-day incubation the FT-IR technique was used. In order to describe bee pollen feature, both scanning electron microscopy and X-ray fluorescence spectrometry were used. Presented research revealed that hydroxyapatite, as well as PAA undergo biodegradation during in vitro test. Moreover, matrices degradation results in incubation fluids pH decrease associated with anionic nature of PAA which is further enhanced by bee pollen release. The strongest pH drop effect was observed for Ringer’s solution. Increase in conductivity of distilled water confirmed composites degradation process.

13

Ocena powtarzalności czystości metalurgicznej łuków ortodontycznych

Koczkodon K., Grygier D.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2018

|

z. 15

13--20

PL

Materiały metaliczne przeznaczone do produkcji aparatów ortodontycznych powinny posiadać następujące cechy: wysokie właściwości mechaniczne i fizykochemiczne, biokompatybilność i jednorodność struktury. Bardzo ważnym aspektem jest również ich stopień zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi. Wyniki badań prezentowanych w pracy wykazały dużą różnorodność w zakresie czystości metalurgicznej materiału badanych drutów, mogącej wskazywać, iż w analizowanej partii łuków znajdują się produkty pochodzące z różnych wytopów, znacząco różniące się jakością wykonania.

EN

The metallic materials designed to production of braces possess following features: high mechanical and physicochemical proprieties, biocompatibility and homogeneity of structure. Very important point is also degree non-metallic inclusion. The results of investigations presented in work show the large diverseness of metallurgical cleanness of studied wires material, which lead that various product could coming from different melting, non-uniform with quality of realization.

14

Graphene oxide and green-synthesized reduced graphene oxide in chitosanbased nanocomposites

Kosowska K., Domalik-Pyzik P., Chłopek J.

Engineering of Biomaterials

|

2017

|

Vol. 20, no. 142

11--16

EN

The first part of the paper concerns synthesis and characterization of two types of nanomaterials: graphene oxide (GO) prepared by modified Marcano method and reduced graphene oxide (rGO) synthesized using green reductant, L-ascorbic acid. Their structural properties were investigated by attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and X-ray diffraction (XRD). Results confirmed that L-ascorbic acid is an effective reducing agent. Intensity of the oxygen-groups decreased dramatically what resulted in reduction of the GO interlayer spacing from 0.8 nm to 0.4 nm. The second part of the research was concentrated on the properties of chitosan nanocomposites modified with GO and rGO. Films were prepared by mixing of the chitosan solution with the nanoparticles dispersion. Scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the microstructure of the composites surface. In addition, wettability and pore size of the freeze-dried scaffolds were evaluated. Results of the mechanical tests (increase in Young’s modulus) and structural characterization confirmed that chitosan solution and GO dispersion can be mixed homogeneously. Reduction of GO during composite synthesis resulted in better dispersion of the nanosheets what increased surface roughness, wettability and stability in distilled water, PBS and Ringer’s solution compared to composite with GO. After detailed biological examination, rGO-modified nanocomposites can be potentially applied in tissue engineering.

15

Genotoksyczność antybakteryjnych bioszkieł wytworzonych metodą zol-żel wobec Salmonella typhimurium

Jadczyk P., Umińska-Wasiluk B., Ciołek L., Karaś J., Olszyna A.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 135

21--27

PL

Problemem w stomatologii są choroby przyzębia. W zaawansowanej fazie tej choroby konieczna jest chirurgiczna interwencja z zastosowaniem odpowiednich biomateriałów dla regeneracji tkanek. Dlatego celem tej pracy było określenie genotoksyczności potencjalnych biomateriałów w postaci bioszkła glinokrzemianowego (B-I) oraz bioszkieł wapniowokrzemianowych (Z-5 i Z-8) wobec Salmonella typhimurium TA 98 i TA 100 w mikropłytkowym teście rewersji mutacji. Bioszkła ekstrahowano w 10 cm3 dimetylosulfotlenku (DMSO), wytrząsając przy 250 rpm po 2 g bioszkieł B-I i Z-8 oraz 1 g bioszkła Z-5 przez 72 h w temperaturze 37°C. Ekstrakty bioszkieł wprowadzano do testu w postaci roztworów w DMSO. Rozcieńczano je połowicznie, tak aby w czasie ekspozycji uzyskać dawki bioszkieł B-I i Z-8: 0,25-8,0 mg/cm3 a bioszkła Z-5: 0,125-8,0 mg/cm3. Wykonano testy bez i z aktywacją metaboliczną 30% frakcją S9. Bioszkło B-I powodowało rewersję mutacji w szczepie TA 100 w obecności frakcji S9. Pozwala to wnioskować, że bioszkle B-I występowały mutageny pośrednie powodujące powstawanie mutacji podstawiania par zasad na wykrywanie których pozwala szczep TA100. Dane literaturowe wskazują, że mogło to być następstwem łącznego działania składników tego bioszkła oraz pozostałości substratów użytych do ich wytworzenia. Nie zawierało ono mutagenów bezpośrednich powodujących powstawanie mutacji podstawiania par zasad ani mutagenów bezpośrednich i pośrednich powodujących powstawanie mutacji zmiany fazy odczytu, na wykrywanie których pozwala szczep TA98. Bioszkła Z-5 i Z-8 nie powodowały rewersji mutacji wobec żadnego ze stosowanych szczepów testowych. Uzyskane wyniki pozwalają rekomendować bioszkła Z-5 i Z-8 do dalszych badań poprzedzających ich kliniczne zastosowanie. Bioszkło B-I nie powinno być stosowane w chirurgicznym leczeniu chorób przyzębia.

EN

Periodontal disease causes problems in dentistry. Surgical intervention with appropriate biomaterials for tissue regeneration is necessary in advanced stages of the disease. Therefore, the aim of this study was to determine the genotoxicity of potential biomaterials in the form of aluminosilicate bioglass (B-I) and calciumsilicate bioglasses (Z-5 and Z-8) for Salmonella typhimurium TA 98 and TA 100 in the microplate reverse mutation test. The bioglasses were extracted with 10 cm3 of dimethyl sulfoxide (DMSO), shaken at 250 rpm for 2 g of B-I and Z-8 bioglass and 1 g of Z-5 bioglass for 72 h at 37°C. Extracts of bioglasses were introduced to the test in the form of solutions in DMSO. They were partially diluted, so that during the exposure 0.25-8.0 mg/cm3 dose of B-I and Z-8 bioglasses and 0.125-8.0 mg/cm3 dose of Z-5 bioglass were obtained. Tests were carried out with and without metabolic activation at 30% of S9 fraction. B-I bioglass caused a reversion of mutations in the TA 100 strain in the presence of S9 fraction. This suggests that indirect mutagens occurred in B-I bioglass that cause base substitution mutations, which TA100 strain detect. Literature data suggests that this could be a consequence of the combined effect of the components of this bioglass and the remains of the substrates used to produce them. Z-5 and Z-8 bioglasses did not result in the reversion of the mutation against any of the test strains used. The results indicate that there should be further study of Z-5 and Z-8 bioglasses prior to their clinical application, and that B-I bioglass should not be used in the surgical treatment of periodontal disease.

16

Synthesis of Niti Based Nanocomposites Reinforced by Ha Addition

Niespodziana K., Jurczyk K., Jurczyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

577--580

EN

NiTi alloy is well known for its unique properties, such as good ductility at room temperature, good corrosion resistance and also thermal shape memory effects. On the other hand hydroxyapatite has a combination of desirable properties, such as low density and excellent compatibility with the bone which used as ceramic reinforced phases can change the properties and thermal stability of the NiTi alloy. In this study, the NiTi alloy matrix shape memory composite reinforced by hydroxyapatite particles was successfully fabricated using mechanical alloying and powder metallurgical process. The structural evaluation of milled and heat treated powders was studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The differential scanning calorimetry was used to measure the phase transformation temperatures. The porosity, Vickers’ hardness and corrosion resistance of the TiNi-HA composites were investigated. The results show that the increase of the weight ratio of hydroxyapatite causes increase the porosity and decrease the corrosion resistance. The fabricated NiTi alloy matrix composite possesses lower density and higher Vickers’ hardness as the pure NiTi shape memory alloy, yet still exhibiting the shape memory effect.

17

Biomateriały implantacyjne dotowane srebrem – próby wstępne. Cz.1 – Materiały gipsowe

Jaegermann Z., Michałowski S., Ciołek L., Wiśniewski Z.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 22

23--33

PL

Celem prac nad implantacyjnymi biomateriałami dotowanymi srebrem było opracowanie wstępnych założeń otrzymywania materiałów gipsowych i kalcytowych wykazujących działanie bakteriobójcze. Opis wyników prowadzonych prac podzielono na dwie części, które ukażą się w kolejnych numerach czasopisma. Istotą zadania opisanego w niniejszym artykule było dobranie sposobu dotowania materiałów gipsowych nanocząstkami srebra i przeprowadzenie badań skuteczności przeciwbakteryjnej otrzymanych materiałów. Do przygotowania materiałów gipsowych wykorzystano półwodny siarczan wapnia odmiany α oraz roztwory koloidalne srebra. Przygotowano pięć rodzajów próbek gipsowych i przeprowadzono badania ich właściwości fizycznych. Badania skuteczności przeciwbakteryjnej dla wybranych próbek przeprowadzono metodą rozcieńczeń z wykorzystaniem pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa i gronkowca złocistego Staphylococcus aureus. Wyniki przeprowadzonych wstępnych badań wykazały, że zastosowana metoda otrzymywania materiałów gipsowych zawierających srebro daje szansę na uzyskanie materiałów wykazujących działanie przeciwbakteryjne w stosunku do użytych mikroorganizmów. Udowodniono również, że działanie przeciwbakteryjne badanych próbek zależy zarówno od ich składu chemicznego, jak i od rodzaju użytych bakterii.

EN

The aim of the work on implant biomaterials containing silver was to develop initial assumptions on the production of gypsum and calcite materials showing bactericidal effect. The description of results was divided into two parts, which will appear in consecutive issues of the magazine. The essence of the research described in this article consisted in choosing the method of adding of silver nanoparticles to gypsum material, as well as in testing antimicrobial efficacy of the materials obtained. Calcium sulfate hemihydrate and colloidal silver solutions were used for the preparation of gypsum implants. Five types of gypsum samples were prepared and their physical properties were tested. Antimicrobial activity studies of selected samples were performed by dilution method using Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. The results of preliminary studies have shown that the method of silver doping of gypsum materials is a way of obtaining implants with antibacterial activity, in the case of microorganisms used in the research. It was also shown that the antibacterial effect of test samples depended on both the chemical composition and the type of bacteria applied.

18

Biomateriały implantacyjne dotowane srebrem – próby wstępne. Cz.2 – Materiały kalcytowe

Jaegerman Z., Michałowski S., Ciołek L., Wiśniewski Z.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 23

28--38

PL

Niniejszy artykuł jest kontynuacją opisu badań biomateriałów dotowanych srebrem, który został zamieszczony w poprzednim (22) numerze „Prac Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych”. Głównym celem prac badawczych było opracowanie wstępnych założeń otrzymywania wszczepialnych materiałów kalcytowych wykazujących działanie przeciwbakteryjne. Do przygotowania materiałów kalcytowych wykorzystano tworzywo ceramiczne na bazie węglanu wapnia, a jako źródła nanosrebra użyto dwóch rodzajów bioszkieł ze srebrem, opracowanych w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych. Do badań przygotowano 8 próbek tworzyw kalcytowych zawierających różne ilości bioszkieł. Oznaczono ich gęstość pozorną, porowatość całkowitą i wytrzymałość na ściskanie. Wykonano badania mikrostruktury przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego oraz badania działania przeciwbakteryjnego z wykorzystaniem bakterii Pseudomonas aeruginosa oraz Staphylococcus aureus. Przeprowadzone badania pokazały, że zarówno ilość, jak i rodzaj dodawanego bioszkła mają wpływ na właściwości fizyczne materiałów. Obserwacje mikrostruktury materiałów zawierających bioszkła wykazały, że ziarna bioszkieł w temperaturze spiekania materiału kalcytowego (510°C) nie łączą się z ziarnami kalcytowymi. Zjawisko to może być jedną z przyczyn obniżania wytrzymałości na ściskanie ze wzrostem zawartości bioszkła w materiale. Wyniki badania bakteriobójczości wskazały na zdecydowane obniżenie ilości bakterii dla obu materiałów kalcytowych w stosunku do hodowli kontrolnej w każdym okresie inkubacji. Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowana metoda dotowania materiałów kalcytowych srebrem pozwala na otrzymanie materiałów wykazujących działanie przeciwbakteryjne.

EN

The article is the continuation of description of research on silver containing biomaterials, published in the previous issue of „Prace ICiMB”. The main objective of the research was to develop initial assumptions on the production of calcite implants showing antibacterial activity. Ceramic material based on calcium carbonate, as well as two types of silver containing bioglasses developed in ICiMB were used in the preparation of calcite materials. Eight test calcite samples containing different amounts of bioglasses were prepared. Apparent density, total porosity and compressive strength were determined. Analysis of materials microstructure using scanning electron microscopy and study of antimicrobial activity using Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus bacteria were performed. The studies showed that both the content and type of bioglass affect the physical properties of the materials. Microscopic observations showed that grains of bioglass do not sinter in the temperature of 510°C, that corresponds to the sintering temperature of calcite material. This phenomenon can be one of the reasons that compressive strength decreases with the increase of the content of bioglass in the material. Analysis of bactericidal effect showed a significant reduction of the bacteria count for both calcite materials in comparison to the control culture, at all periods of incubation. The results of the study have shown that the method of silver doping of calcite materials allows to obtain implants with antibacterial activity.

19

Scaffolds for tissue engineering

Pluta K., Malina D., Sobczak-Kupiec A.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2015

|

R. 112, z. 1-Ch

89--97

EN

The paper presents the current trends in medicine of regenerative tissue defect caused by resection of tumors or fractures. Although it is a relatively young field of science, it creates new possibilities for the reconstruction of pathologically altered tissue with the use of three-dimensional scaffolds. Tissue engineering places particular emphasis on the type of scaffold from which they are made because of a number of requirements of medical materials including biocompatibility, mechanical strength and porosity.

PL

Artykuł przedstawia trendy panujące w medycynie w regeneracji ubytków tkankowych powstałych na skutek resekcji nowotworów bądź złamań, skupione na wykorzystaniu inżynierii tkankowej. Ta stosunkowo młoda dziedzina nauki stwarza nowe możliwości odbudowy patologicznie zmienionych tkanek z wykorzystaniem trójwymiarowych rusztowań – skafoldów. Inżynieria tkankowa kładzie szczególny nacisk na rodzaj materiału, z jakiego produkowane są skafoldy, gdyż musi on spełniać szereg wymagań, m.in. biozgodność, wytrzymałość mechaniczna i porowatość.

20

The Influence of Passivation Type on Corrosion Resistance of Ti15Mo Alloy in Simulated Body Fluids

Szklarska M., Dercz G., Rak J., Łosiewicz B., Simka W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2687--2694

EN

This work reports on determination of the influence of passivation type of Ti15wt.%Mo implant alloy surface on its corrosion resistance in simulated body fluids. The alloy under investigation was subjected to natural self-passivation in air, and forced passivation by autoclaving in steam, boiling in 30 % solution of H2O2, and electrochemical passivation in 0.9 % NaCl solution. Resistance of the passivated Ti15Mo alloy to pitting corrosion was studied at 37ºC in 0.9 % NaCl solution using open circuit potential method, anodic polarization curves, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Comparative estimation of the determined parameters of corrosion resistance revealed that the obtained passive layers improve anticorrosive properties of the tested alloy. Surface of the alloy subjected to passivation in steam autoclave reveals the highest protection against pitting corrosion. Anodic potentiodynamic curves showed that the Ti15Mo alloy after different passivation types of the surface is characterized by a lack of susceptibility to pitting corrosion up to potential of 9 V. Based on the EIS investigations, the thickness of the formed oxide layers (TiO2, anatase) was determined to be in the range from 2.0 to 7.8 nm in dependence on the applied type of passivation. It was ascertained that electrochemical properties of the Ti15Mo alloy and possibility of its surface passivation using simple methods, make it an attractive material for use in biomedicine for long-term implants.

PL

Praca dotyczy określenia wpływu rodzaju pasywacji powierzchni stopu Ti15%wag.Mo na jego odporność korozyjną w środowisku płynów ustrojowych. Badany stop poddano naturalnej samopasywacji w powietrzu oraz wymuszonej pasywacji w autoklawie parowym, w gotującym się 30 % roztworze H2O2 oraz elektrochemicznej pasywacji w 0,9 % roztworze NaCl. Odporność pasywowanego stopu Ti15Mo na korozję wżerową badano w temperaturze 37°C w roztworze 0,9 % NaCl metodą potencjału obwodu otwartego, krzywych polaryzacji anodowej oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (ESI). Ocena porównawcza wyznaczonych parametrów odporności korozyjnej wykazała, że wytworzone warstwy pasywne poprawiają właściwości antykorozyjne badanego stopu. Powierzchnia stopu poddana pasywacji w autoklawie parowym wykazuje najwyższą ochronę przed korozją wżerową. Anodowe krzywe potencjodynamiczne ujawniły, że stop Ti15Mo poddany różnym sposobom pasywacji powierzchni wykazuje brak podatności na korozję wżerową aż do potencjału wynoszącego 9 V. W oparciu o badania ESI wyznaczona została grubość otrzymanych warstw tlenkowych (TiO2, anataz), która w zależności od zastosowanego sposobu pasywacji mieściła się w zakresie od 2,0 do 7,8 nm. Stwierdzono, że właściwości elektrochemiczne stopu Ti15Mo oraz możliwość pasywowania jego powierzchni prostymi metodami, czynią go atrakcyjnym materiałem do zastosowań w biomedycynie na implanty długoterminowe.