Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Współczesne materiały wykorzystywane w inżynierii biomedycznej

Mordal Katarzyna, Maruszczyk Andrzej, Dobrakowski Karol

Przegląd Mechaniczny

|

2021

|

nr 2

28--35

PL

Artykuł jest pracą przeglądową i dotyczy nowoczesnych materiałów różnego rodzaju, które znalazły zastosowanie w biomedycynie, bioinżynierii oraz biomechanice. Poruszone zagadnienia obejmują wymagania stawiane biomateriałom oraz charakterystykę podstawowych pojęć z nimi związanych, tj. biozgodności, biotolerancji, biofunkcjonalności. W pracy przedstawiono materiały metaliczne oraz metody modyfikacji ich powierzchni w szczególności PVD i natryskiwanie plazmowe, w celu uzyskania odpowiednich własności związanych z biozgodnością i biokompatybilnością. Poza tym zostały również scharakteryzowane właściwości materiałów ceramicznych oraz możliwości ich zastosowania w różnych gałęziach bioinżynierii. Omówiono także przykłady tworzyw polimerowych oraz kompozytów, jakie współcześnie wykorzystuje się w biomechanice, stomatologii czy innych dziedzinach medycyny. Celem artykułu było przedstawienie kompleksowego przeglądu materiałów różnego rodzaju stosowanych w biomedycynie, bioinżynierii, biomechanice.

EN

This article is a review and has been devoted to all kinds of modern materials, which have been applied in biomedicine, bioengineering and biomechanics. The presented issues include requirements for biomaterials and characteristics of basic keywords related to them, i.e. biocompatibility, biotolerance, biofunctionality. The paper presents metallic materials and methods of surface modification, especially PVD and plasma spraying in order to achieving appropriate biocompatibility properties. Moreover, the properties of ceramic materials and their application in various branches of bioengineering have also been characterized. Also examples of polymeric materials and composites, that are used in biomechanics, dentistry or other fields of medicine are also have been discussed. Presenting a comprehensive overview of various types of biomaterials used in biomedicine, bioengineering, biomechanics have been the aim of the article.

2

Effect of Controlled Porosity on the Mechanical Properties of Ti-Zr-Sn-Mo Biomedical Alloys

Kim Yeon-Wook, Erlangga Bagus D., Do Dalhyun, Lee Seong-Min

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 4

1341--1344

EN

In this study, a simple and effective way to fabricate highly porous scaffolds with controlled porosity and pore size is demonstrated. Ti-7Zr-6Sn-3Mo shape memory alloy fibers were prepared through a melt overflow process. The scaffolds with porosity of 65-85% and large pores of 100-700 μm in size were fabricated by sintering the as-solidified fibers. Microstructures and transformation behaviors of the porous scaffolds were investigated by means of SEM, DSC and XRD. The scaffolds were composed of β phase at room temperature. Superelasticity with the superelastic recovery strain of 7.4% was achieved by β↔α”phase transformation. An effect of porosity on mechanical properties of porous scaffolds was investigated by using compressive test. As the porosity increased from 65% to 85%, elastic modulus and compressive strength decreased from 0.95 to 0.06 GPa and from 27 to 2 MPa, respectively.

3

Wybrane metody badań cienkich warstw ceramicznych na stopach magnezu

Kania Aneta, Cesarz-Andraczke Katarzyna, Szyba Dawid, Babilas Rafał

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2019

|

R. 24, nr 3

12--17

4

Fabrication and Shape Memory Characteristics of Highly Porous Ti-Nb-Mo Biomaterials

Kim Y.-W., Mukarati T. W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1367--1370

EN

Non-toxic Ti-Nb-Mo scaffolds were fabricated by sintering rapidly solidified alloy fibers for biomedical applications. Microstructure and martensitic transformation behaviors of the porous scaffolds were investigated by means of differential scanning calorimetric and X-ray diffraction. The α″ – β transformation occurs in the as-solidified fiber and the sintered scaffolds. According to the compressive test of the sintered scaffolds with 75% porosity, they exhibit good superelasticity and strain recovery ascribed to the stress-induced martensitic transformation and the shape memory effect. Because of the high porosity of the scaffolds, an elastic modulus of 1.4 GPa, which matches well with that of cancellous bone, could be obtained. The austenite transformation finishing temperature of 77Ti-18Nb-5Mo alloy scaffolds is 5.1°C which is well below the human body temperature, and then all mechanical properties and shape memory effect of the porous 77Ti-18Nb-5Mo scaffolds are applicable for bon replacement implants.

5

The vitamin B1 release from collagen, chitosan and hyaluronic acid blends

Kaczmarek B., Sionkowska A., Bladzich A.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

44

6

Wytwarzanie ceramicznych powłok biomedycznych metodą zol-żel

Pietrzyk B.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

Z. 446

1--99

PL

Praca dotyczy wytwarzania ceramicznych powłok biomedycznych metodą zol-żel i badań podstawowych właściwości tych powłok. Obejmuje ona opracowanie sposobów wytwarzania powłok tlenku tytanu, tlenku glinu i hydroksyapatytu, a także przeprowadzenie badań tych powłok w zależności od warunków wytwarzania. Zawiera także przykłady użycia metody zol-żel do wytworzenia tlenkowych, warstwowych powłok kompozytowych oraz warstwowej powłoki węgiel/hydroksyapatyt, w której warstwa węglowa została wytworzona metodą PACVD. Praca obejmuje ponadto opracowanie nowej metody wytwarzania powłok ceramicznych: wspomaganej plazmowo metody aerozol-żel. Istota tej metody polega na połączeniu techniki zol-żel z techniką plazmy niskotemperaturowej stosowaną do obróbki powierzchni. Opracowana metoda pozwala na przeprowadzenie w jednym reaktorze procesu wytwarzania powłok ceramicznych obejmującego przygotowanie (aktywację) powierzchni podłoża za pomocą obróbki plazmowej, nakładanie powłoki z aerozolu oraz obróbkę plazmową wytworzonej powłoki. Obróbka plazmowa powłok prowadzi do zagęszczania ich powierzchni i może zastąpić wygrzewanie, co zwiększa możliwości kształtowania właściwości wytwarzanych ceramicznych powłok biomedycznych. Rozprawa zawiera 7 rozdziałów, z których pierwsze dwa dotyczą danych literaturowych na temat biomateriałów i metody zol-żel oraz sformułowanie celu pracy, natomiast pozostałe przedstawiają prace własne autorki. Rozdział 3 prezentuje wyniki badań powłok tlenku tytanu, tlenku glinu i hydroksyapatytu obejmujące ich morfologię, budowę chemiczną i krystaliczną, właściwości ochronne i mechaniczne, a także badania oddziaływania ich powierzchni z krwią oraz odporności na zasiedlanie bakteriami E.Coli. Dodatkowo zamieszczono wyniki badań bioaktywności i właściwości fotokatalitycznych tlenku tytanu. Stwierdzono, że stosowany zakres zmienności parametrów wytwarzania pozwala na uzyskanie powłok o korzystnych cechach użytkowych. Rozdział 4 zawiera wyniki badań właściwości ochronnych i przyczepności powłok kompozytowych, wskazujące na poprawę tych właściwości w stosunku do powłok j ednoskładnikowych. Rozdział 5 dotyczy wspomaganej plazmowo metody aerozol-żel i obejmuje opis konstrukcji i działania reaktora oraz wyniki badań budowy chemicznej powłok tlenku tytanu, tlenku glinu i hydroksyapatytu wytwarzanych tą metodą. Prezentowana metoda jest przedmiotem zgłoszenia patentowego i stanowi nowość w skali światowej. Ostatnie dwa rozdziały prezentują najważniejsze wyniki badań i wnioski wynikające z rozprawy.

EN

The paper concerns a production of ceramic biomedical coatings by the sol-gel method and a study of the basic properties of these coatings. The work comprises a development of sol-gel methods for the synthesis of titanium oxide, alumina and hydroxyapatite coatings, as well as performing tests of these coatings properties and their dependence on the parameters of preparation. It also contains examples of an application of the sol-gel method to produce oxide sandwich composite coatings and carbon/hydroxyapatite sandwich coatings. In the latter case, carbon layers are synthesized with the plasma assisted chemical vapor deposition (PACVD) technique. The work further comprises a development of a new way of deposition of ceramic coatings, namely a plasma-enhanced aerosol-gel method. The idea of this method is to combine the sol-gel technique of deposition with the low temperature plasma processing of the sol-coated surface. The developed method allows one to carry out, in a single reactor, the entire manufacturing process comprising: substrate preparation (activation) by plasma treatment, aerosol deposition of ceramic coating and its plasma treatment. Plasma processing of the coatings leads to a densification of their surface and it is a process able to completely replace thermal annealing. It increases a likelihood of creating ceramic coatings having advantageous biomedical properties. The dissertation contains seven chapters. The first two refer to the literature on the subject of biomaterials and the sol-gel method, while the remaining ones present the author's own work. Chapter 3 presents results of morphology, chemical and crystalline structure studies, as well as those of mechanical, protective and biomedical properties of the titanium oxide, alumina and hydroxyapatite coatings. As far as biomedical studies are concerned, they comprise interaction of the coatings surface with blood and their resistance to the colonization by E.Coli bacteria. Additionally, test results of bioactivity and photocatalytic properties of titanium oxide are presented. It was found that the range of variation of operational parameters used in their production, allows one to obtain coatings with advantageous functional characteristic. Chapter 4 presents results of the protective properties and adhesion of composite coatings, indicating an improvement of these properties compared to the single component coating. Chapter 5 concerns the plasma enhanced aerosol-gel method, and it includes a description of the reactor, its construction and operation, as well as results of the studies on chemical structure of the titanium oxide, alumina and hydroxyapatite coatings produced by this method. The method presented is a subject of patent application and it is an innovation on the global scale. The last two chapters present the key findings and conclusions of the dissertation.

7

Kształtowanie własności fizykochemicznych stentów wieńcowych ze stali Cr-Ni-Mo do zastosowań w kardiologii zabiegowej.

Paszenda Z.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

|

2005

|

z. 150

1-134

PL

W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych i badań eksperymentalnych dotyczących problematyki kształtowania własności fizykochemicznych stentów wieńcowych ze stali Cr- Ni- Mo. Doświadczenia kliniczne opublikowane w literaturze , były podstawą do sformułowania tezy pracy nawiązującej do konieczności ustalenia właściwej korelacji pomiędzy mikrostrukturą , własnościami mechanicznymi biomateriału stentu wieńcowego o określonych cechach użytkowych dostosowanych do techniki implantacji a własnościami fizykochemicznymi jego powierzchni, kompatybilnymi ze specyfiką biofizyczną układu krwionośnego. W celu zweryfikowania przyjętej tezy opracowano metodologię kształtowania i kwalifikacji jakości finalnej stentów wieńcowych. Przyjęty algorytm postępowania obejmuje zakres niezbędnych procesów oraz badań gwarantujących wymagane cechy użytkowe określonej postaci implantu. Mimo wieloletnich już doświadczeń klinicznych w obszarze angioplastyki naczyniowej nie zostały ściśle ustalone kryteria oceny jakości biomateriału stentu oraz własności fizykochemicznych jego powierzchni. Zagadnienia te wymagają prowadzenia interdyscyplinarnych badań poznawczych, których wyniki stanowić mogą podstawę do określenia cech jakościowych stentów wieńcowych. W części literaturowej pracy przeprowadzono analizę procesów fizjologicznych i biofizycznych układu sercowo-naczyniowego. Podkreślono cechy biofizyczne środowiska tkankowego, które powinny być kompatybilne z cechami biofizycznymi biomateriału i powierzchni stentu. We wstępnych rozważaniach, dla uzasadnionej klinicznie postaci stentu wieńcowego, wykonano analizę biomechaniczną układu stent - naczynie wieńcowe, uwzględniając zarówno proces jego implantacji, jak i użytkowania. Wyznaczono stan naprężeń i przemieszczeń promieniowych metodą elementów skończonych dla możliwych, granicznych cech geometrycznych drutu, z którego został wykonany stent. Przeprowadzona analiza była podstawą do rozważań nad doborem własności mechanicznych biomateriału metalowego. W kolejnym etapie pracy wytypowano rodzaj biomateriału - stal Cr-Ni-Mo (gatunek D), dla której wykonano szczegółowe badania mikrostruktury oraz własności mechanicznych po procesie obróbki cieplnej, kształtującej umocnienie biomateriału. W celu zapewnienia wymaganych własności fizykochemicznych powierzchni stentu opracowano warunki polerowania elektrolitycznego, pasywacji chemicznej oraz nanoszenia warstwy węglowej. Wytworzone warstwy pasywna i pasywno-węglowa poddane zostały szczegółowym badaniom w warunkach in vitro oraz in vivo. Wykonano próby odporności stentów na korozję wżerową z uwzględnieniem techniki kształtowania finalnego stentu, jego implantacji oraz w warunkach zmiennych obciążeń funkcjonalnych. Otrzymane wyniki badań wykazały, że wytworzone na powierzchni stentów warstwy zapewniają odporność na korozję minimalizującą odczyny i powikłania pooperacyjne. Nanokrystaliczna struktura warstw nie inicjuje niekorzystnych procesów dekohezji i korozji stentów. Dobra jakość wytworzonych warstw została potwierdzona również we wstępnych próbach cytotoksyczności, stopnia hemolizy wykrzepiania oraz w eksperymentach na zwierzętach doświadczalnych. Po 5-tygodniowym okresie obserwacji nie stwierdzono reakcji okołowszczepowych i zmian histopatologicznych w badanych tkankach zwierząt doświadczalnych.

EN

The dissertation presents results of numerical calculations and experimental research concerning the issue of forming of physico-chemical properties of coronary stents made of Cr-Ni-Mo steel. On the basic of the latest clinical experiments the thesis of the dissertation was formulated. The thesis refers to the necessity of establishing proper correlation between the structure, mechanical properties of the biomaterial of determined application features adapted to the used implantation technique, and the physico-chemical properties of its surface, compatible to the biophysical specificity of a cardiovascular system. In order to verify the thesis the methodology of forming and describing the finished quality of coronary stents was worked out. The defined algorithm includes the scope of essential processes and research guaranteeing the required application features of the given implant. Currently, on the basic of the long-term clinical tests in the field of vessel angioplasty, the detailed criteria of the stent biomaterial quality and its physico-chemical properties of the surface have not been established yet. These issues require interdisciplinary research which can be the base for the determination of the mentioned quality features of coronary stents. In the bibliographical part the analysis of physiological and biophysical processes of a cardiovascular system was carried out. In this part of the thesis the biophysical features of a tissue environment which should be compatible with biophysical features of the biomaterial and stent surface were emphasized. In initial considerations, for the clinically justified form of the coronary stent, the biomechanical analysis of the stent-coronary vessel system was carried out, taking into consideration both the implantation process as well as the usage process. Stresses and radial displacements for possible geometrical features of the wire the stent was made of, were calculated with the use of the finite element method. The analysis was the base for considerations of selection of mechanical properties of the metallic biomaterial. In the next stage of the work the biomaterial - Cr-Ni-Mo (grade D) steel -was specified . The structure and mechanical properties of the material after the heat treatment (forming the hardening of the biomaterial) were tested. To ensure the required physico-chemical properties of the stent surface, the processes of the electrolytic polishing, the chemical passivation, and the carbon layer deposition were worked out. Both the passive and the passive-carbon films were tested in detail in vitro and in vivo. The pitting corrosion resistance of the stents was tested, taking into consideration the forming technique of the finished stent, its implantation and the varying functional loading. The tests showed that the layers deposited on the stent surface ensure the corrosion resistance and minimize reactions and postoperative complications. The nanocrystalline structure of the layers doesn't initiate unfavorable processes of decohesion and corrosion of the stents. The good quality of the deposited layers was also confirmed in initial cytotoxic tests, haemolysis rate tests, the clotting tests and in experiments on laboratory animals. After 5 weeks of observations, no implant reactions, no implants reactions and histopathological changes in the animal tissues were observed.

8

The influence of material kind load on strain and stress distribution in the system 'Head-Acetabular Sup'

Gierzyńska-Dolna M., Lacki P.

Tribologia

|

1998

|

z. 5

665-672

EN

Implantation of hip and knee endoprotheses for injured human joints is more and more common surgical operation .Extremely high wear resistance of materials used for movable elements of endoprotheses is required.There is also a distinc effect of wear products on the disease changes in system: osseous tissue-acetabular cup.Harding the wear resistance.results of the accounts of stress and strain distribution in the system:'head-acetabular cup' have been presented. Influence of the load (body Weight) on stress and strain distribution has been shown.

PL

W artykule omowiono implanty endoprotez w układzie 'głowa endoprotezy-panewka ' i wpływ rodzaju materiału z jakiegosą one wykonane . Przedstawiono także obciążenia i odkształcenia tychże materiałów .