Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Biomedical inspired surface modification

Trembecka-Wójciga K., Major R., Lackner J. M., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

560--563

EN

Wide spectrum of deposited coatings on the polyurethane substrate was subjected to examinations. The first part of the coatings comprised: a-C:H:Si 500 nm thick, a-C:H:Si 200 nm, a-C:H:Si 15 nm thick, SiO2 15 nm thick, a-C:H 15 nm thick, TiOx 15 nm. The second part dealing with arterial flow conditions on the whole blood, covered series of coatings adjusted towards the blood-material interaction and considering materials like: a-C:H, Ti, Ti:N, a-C:H:Ti:N, TiOx, a-C:H:Si, a-C:H:Ti. Analysis of the microstructure of coatings was performed using transmission electron microscopy (TEM). Thin foils for the TEM analysis were prepared on cross-section by means of the focused ion beam method (FIB). A radial flow chamber was used to determine the efficiency and kinetics of model cells as a function of the applied shear stress. Dynamic tests using blood cell gave the hint selection of materials for further modification in the form of a pocket for stem cells. The coating a-C:H:Ti:N was selected for the surface modification because of the relatively low influence on the blood clotting cascade activation. The challenge of the main part of the work was focused on a microenvironment for the stem cell capturing using the material surface modification. The endothelium cell of HUVEC culture (human umbilical vein endothelium cell) was used for surface modification. Bloodmaterial interaction was studied on the surface of HUVEC culture and the surfaces were analyzed using the dynamic aortic flow simulator on the whole blood. The performed studies are targeted to design and fabricate biomimetic cardiovascular devices simulating architecture of the blood vessels.

PL

Analizowano szerokie spektrum osadzonych powłok na podłożu poliuretanowym. Pierwsza grupa powłok obejmowała: a-:H:Si 500 nm grubości, a-C:H:Si 200 nm grubości, a-C:H:Si 15nm grubości, SiO2 15nm grube, a-C:H 15 nm grubości, TiOx 15 nm. Druga część materiałów dedykowanych do badań w warunkach przepływu tętniczego w pełnej krwi obejmowała powłoki do pracy w warunkach kontaktu z krwią i obejmowała materiały, takie jak: a-C:H, Ti, TiN, a-C:H:TiN, TiOx, a-C:H:Si, a-C:H:Ti. Analizę mikrostruktury powłok przeprowadzono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Cienkie folie do analizy TEM zostały przygotowane z przekroju poprzecznego za pomocą zogniskowanej wiązki jonów metodą (FIB). Promieniowa komora przepływu została zastosowana do określenia wydajności i kinetyki wymywania modelowych komórek w funkcji naprężenia ścinającego. Próby dynamiczne wykorzystujące komórki krwi pozwoliły na wybór materiałów przewidzianych do dalszej modyfikacji w aspekcie niszy do zasiedlania komórkami macierzystymi. Powłoka a-C:H:TiN została wybrana w celu dalszej modyfikacji ze względu na stosunkowo niewielki wpływ na aktywację kaskady krzepnięcia krwi. Główna część pracy została skupiona na uzyskaniu mikrośrodowiska dogodnego do wychwytywania komórek macierzystych z wykorzystaniem modyfikacji powierzchni. Komórki śródbłonka HUVEC (ludzkie hodowle komórek śródbłonka żyły pępowinowej) użyto do modyfikacji powierzchni. Oddziaływanie krwi z materiałem badano na powierzchni osadzonych komórek śródbłonka typu HUVEC. Analizowano właściwości powierzchni w dynamicznych warunkach przepływu symulującego przepływ aortalny krwi. Przeprowadzone badania są ukierunkowane na projektowania i wytwarzanie wyrobów biomimetycznych o architekturze symulującej strukturę naczyń krwionośnych.

2

Coatings on TiN and Ti(C,N) basis for biomedical application to blood contact and TiN/CrN multilayered tribological systems produced by pulsed laser deposition

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

39-48

EN

Research activity on surface en g ineering performed at the IMIM PAS in last years has been presented. Experiments were focused on TiN and Ti(C,N) thin coatings produced on titanium and biologically applied polyurethane substrates by application of pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering (MS), and hybrid PLD/MS, at room temperature. Bio-physical tests of the kinetics of shear flow-induced cell detachment have been carried out. Model eucariotic cells easy to manipulate using technics of molecular biology have been used in experiments. Fluorescence patterns obtained after the performed test at kinetics condition tests have been used to establish kinetics curves. A microstructure examination by application of XRD and transmission electron microscopy have been performed. On the basis of the real cell detachment experiment, a finite element simulation was done. The highest shear stress was estimated for the region of the radius of the whole pierced in the center of the upper disc. There are an increasing number of applications in tribology where the properties of a sin gle material are not sufficient. One way to surmount this problem is to use a multilayer coating. Application of metallic interlayers improves adhesion of nitride hard layer in multilayer systems. Tribological coatings consisted of 4, 8 and 32 layers of Cr/CrN and Ti/TiN types were fabricated with the PLD technique. It is found in transmission electron examinations on thin foils prepared from cross-section that both nitride-based multilayer structures studied are characterized by small columnar crystallite sizes and high defect density, what might raise their hardness but compromise coating adhesion. The intermediate metallic layers contained larger sized and less defective columnar structure compared to the nitride layers located at close to the substrate which should improve the coatings toughness. Switching from single layer to multi-layer metal/nitride composition improved resistance to delamination.

PL

Przedstawiono działalność IMIM PAN prowadzoną w ostatnich latach w zakresie inżynierii powierzchni. Badania koncentrowaly się na cienkich warstwach typu TiN i Ti(C,N) wytwarzanych z wykorzystaniem metody osadzania laserem impulsowym (PLD), magnetronowej (MS) oraz hybrydowej PLD/MS w temperaturze pokojowej na podłożu metalicznego tytanu oraz stosowanego biologicznie poliuretanu. Przeprowadzono testy biofizyczne kinetyki wymywania komórek w warunkach naprężenia ścinania generowanego przepływem. W badaniach zastosowano modelowe komórki eukariota, które są dogodne do wykorzystania w eksperymentalnych technikach biologii molekularnej. Obrazy fluorescencyjne uzyskane po przeprowadzonych testach w warunkach kinetycznych wykorzystane zostaly do wyznaczenia krzywych kinetycznych. Przeprowadzono badania mikrostruktury metodą dyfrakcji rentgenowskiej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Wykorzystując wyniki rzeczywistego eksperymentu wymywania komórek, przeprowadzono modelowanie metodą elementów skończonych. Najwyższe naprężenia ścinające uzyskano dla obszaru leżącego na brzegu otworu centralnego górnego dysku. Wzrasta ilość zastosowań w tribologii gdy właściwości tworzywa jednowarstwowego są niewystarczające. Jednym z rozwiązań jest wytwarzanie powłok wielowarstwowych. Zastosowanie wielowarstwy metalicznej w układzie Ti/TiN, zawierającym twardą warstwę azotkową, poprawia adhezje. Wytworzone zostały metodą PLD układy tribologiczne składające się z 4, 8 oraz 32 warstw typu Cr/CrN i Ti/TiN. Stwierdzono w badaniach metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej na cienkich foliach uzyskanych z przekroju poprzecznego, że obydwa wielowarstwowe systemy charakteryzują się drobnokrystaliczną strukturą o małej wielkości ziaren kolumnowych z dużą gęstością defektów. Może to wpływać na wzrost twardości, obniżając jednak adhezję powłoki. Międzywarstwy metaliczne zawierają nieco większych rozmiarów i mniej zdefektowaną strukturę kolumnową niż warstwy azotkowe. Warstwa metaliczna jest pierwsząwarstwąprzy podłożu i podnosi ona plastyczność powłoki. Przechodząc od warstwy pojedynczej do wielowarstwy typu metal/azotek uzyskuje siępoprawę odporności na delaminację.

3

New gradient coatings on TiN and TiCN basis for biomedical application to blood contact

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

Advances in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, nr 3(13)

63-70

EN

Adhesion of blood cells and its activation to material surface used as implants is a problem of crucial importance. Structure parameters influence essentially the interaction of biomedical materials with a human connective tissue. The work is focused on TiN and TiCN thin coatings produced on titanium substrate by application of different methods i.e. pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering, and hybrid PLD, at room temperature. Biophysical tests of the kinetics of shear flow-induced cell detachment have been carried out. Model eucariotic cells easy to manipulate using technics of molecular biology have been used in experiments. Fluorescence patterns obtained after the performed test at kinetics condition tests have been used to establish kinetics curves. A microstructure examination by application of XRD and transmission electron microscopy have been performed. The work is realized in cooperation with the Foundation of Cardiac Surgery Development in the frame-work of partially implanted prosthesis of the artificial heart project.