Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości powierzchni warstw azotowanych wytworzonych w procesach azotowania jarzeniowego na potencjale plazmy i katody

Sowińska A., Borowski T., Ossowski M., Czarnowska E., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

29--32

PL

Warstwy azotowane typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzone w warunkach wyładowania jarzeniowego mają charakter dyfuzyjny, a ich właściwości fizykochemiczne mogą być kształtowane warunkami technologii procesu azotowania, tj. azotowania na potencjale katody albo z tzw. aktywnym ekranem (potencjał plazmy). W artykule przedstawiono wyniki badań warstw azotowanych wytworzonych w niskotemperaturowej plazmie na potencjale katody oraz z aktywnym ekranem. Omówiono wyniki badań topografii powierzchni, mikrostruktury (SEM), chropowatości powierzchni (AFM, profilometr optyczny), składu chemicznego (EDS, SIMS) oraz zwilżalności w kontekście właściwości biologicznych z płytkami krwi. W pracy wykazano, że warstwa azotowana wytworzona na potencjale katody charakteryzuje się mniejszą zawartością azotu, większą chropowatością i większą grubością niż wytworzona na potencjale plazmy, jednocześnie ma lepszą zwilżalność oraz charakteryzuje się mniejszą adhezją i aktywacją płytek krwi. Warstwa ta może znaleźć zastosowanie w wytwarzaniu implantów kardiologicznych.

EN

The nitrided surface layers TiN + Ti2N + αTi(N) type produced under glow discharge conditions have a diffusion character. Their surface physicochemical properties can be modified by processing conditions, such as the execution of the process on the potential of the cathode or in plasma region (active screen plasma nitriding). The paper presents the results of nitrided surface layers produced in low-temperature plasma applying the cathode potential or the active screen. Obtained data of surface topography, the microstructure (SEM), surface roughness (AFM, optical profilometer), chemical composition (EDS, SIMS) and wettability are discussed in context biological properties of platelets. Studies have shown a larger thickness with a lower nitrogen content and a greater roughness of the layer formed on the cathode potential as compared with the layer formed on the plasma potential. Simultaneously on the surface of the titanium nitride layer produced on the cathode potential were less platelets adhesion and they were less activated than on the second layer. Thus, the results show that the relevant properties of the surface can restrict blood clotting and titanium nitride layer produced on the cathode potential could be applied in the production of cardiological implants.

2

Wpływ różnej nanotopografii warstw azotowanych na adhezję płytek krwi

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

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 119

27--32

PL

Oddziaływanie nanotopografii biomateriałów na biozgodność z krwią jest nadal słabo poznane. Wiadomo, że azotowane warstwy powierzchniowe z zewnętrzną strefą azotku tytanu (TiN) charakteryzują się dobrymi właściwościami i biozgodnością zarówno w kontakcie z krwią, jak i kością. Dlatego też modyfikacje właściwości powierzchni dla zastosowań w kardiologii są nadal przedmiotem zainteresowania i były celem naszych badań. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości warstw azotowanych wytwarzanych w warunkach wyładowania jarzeniowego na stopie tytanu Ti6Al4V w niskotemperaturowym procesie, na potencjale katody i na potencjale plazmy. Uzyskane warstwy miały różną topografię i chropowatość powierzchni w skali nano. Zewnętrzna strefa warstwy typu TiN+Ti2N+aTi(N) wytworzonej na potencjale katody (TiN-K) charakteryzowała się wyższą chropowatością w porównaniu z warstwą wytworzoną na potencjale plazmy (TiN-P) (Ra = 0,177 pm dla TiN-K vs. Ra = 0,019pm dla TiN-P). Ponadto przeprowadzone badania zwilżalności wykazały wysoką zwilżalność powierzchni TiN-K (38P dla TiN-K vs 89° dla TiN-P). Badania biologiczne składu biofilmu wykazały niższą adsorpcję fibrynogenu oraz adhezję, agregację i aktywację płytek krwi na TiN-K w porównaniu do TiN-P. Uzyskane wyniki wskazują, że adhezja płytek krwi, jak i ilość zaadsorbowanego fibrynogenu koreluje z topografią powierzchni warstwy TiN. Zatem poprzez zmianę topografii powierzchni można wpływać na oddziaływania płytek krwi z biomateriałem.

EN

The effect of different topographies of biomaterials at the nanoscale on biocompatibility is still poorly known. It is known that nitrided surface layers with external titanium nitride (TiN) zone exhibit good properties and biocompatibility with blood and bone. However, the surface properties of biomaterials destined for cardiological applications are still a subject of interest for further improvement. Thus, the aim of our investigations was modification of the external zone of the nitrided surface layers produced under glow discharge conditions for cardiological applications. The layers were produced at low temperature using cathode potential and plasma region. These layers exhibited different surface topography and roughness. The external zone of the layer produced on cathode potential (TiN-K) is characterized by higher roughness compared to the layer produced in plasma region (TiN-P) (Ra = 0.177pm vs. Ra = 0.019pm) and higher surface wettability (contact angle 38 vs. 89o). Fibrinogen showed its lower adsorption followed also by lower subsequent platelets adhesion, aggregation and activation on TiN-K compared to TiN-P. These suggest that the amount of adsorbed fibrinogen and platelets adhesion correlate with topographical characteristics of TiN surface. Thus, altering surface topography the platelets-biomaterial interactions can be reduced.

3

Aktywność biologiczna komórek śródbłonka naczyniowego na azotowanym stopie tytanu Ti-6Al-4V

Sowińska A., Borowski T., Ossowski M., Kaleta M., Wierzchoń T., Czarnowska E.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

202--205

PL

Dotychczas nie przeprowadzono weryfikacji biologicznej dyfuzyjnej warstwy azotowanej TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzonej w warunkach niskotemperaturowego azotowania o atrombogennych właściwościach, jako podłoża dla komórek śródbłonka. Dlatego celem badań była ocena wpływu warstwy azotowanej TiN w strefie zewnętrznej na adhezję, proliferację i aktywację śródbłonków naczyniowych. Badano próbki ze stopu tytanu z warstwą azotowaną wytworzoną metodą niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego, sterylizowane plazmowo. Materiałem kontrolnym były szkiełka podstawowe z komór inkubacyjnych Lab-Tek (Nunc) oraz referencyjny stop tytanu Ti-6Al-4V. Właściwości warstwy badano w zakresie mikrostruktury, topografii oraz morfologii powierzchni (SEM, AFM), chropowatości (optyczny profilometr skanujący), składu fazowego (XRD) oraz składu chemicznego (GD-OES). W badaniach biologicznych analizowano ilość i rozmieszczenie fibrynogenu i albuminy, składowych biofilmu wytworzonego po inkubacji osocza dawcy krwi na badanym materiale oraz adhezję i proliferację komórek śródbłonka linii HUVEC (Lonza). Ponadto badano aktywację śródbłonków, oceniając ekspresję P-selektyny i ICAM-1. Warstwy dyfuzyjne TiN + Ti 2N + αTi(N) o grubości ok. 8 μm charakteryzowały się jednorodną powierzchnią o parametrach chropowatości: Ra = 0,138 μm, Rq = 0,180 μm, Rz = 1,93 μm. Biofilm wytworzony na TiN zawierał większą ilość albuminy i mniejszą ilość fibrynogenu w porównaniu z biofilmem na stopie tytanu Ti-6Al-4V. Komórki śródbłonka charakteryzowały się wrzecionowatym kształtem i brakiem ekspresji adhezyny ICAM-1 przy wzroście na powierzchniach opłaszczonych FBS oraz aktywnością proliferacyjną większą niż na wyjściowym materiale – stopie tytanu Ti-6Al-4V. Otrzymane wyniki badań wskazują na korzystne właściwości warstwy azotowanej na stopie tytanu Ti-6Al-4V jako biomateriału – podłoża dla proliferacji śródbłonków. Uzyskane wyniki biologiczne są analizowane w korelacji z właściwościami powierzchni TiN.

EN

The verification of diffusion nitrided layers of type TiN + Ti 2N + αTi(N) produced under low-temperature conditions characterized by atrombogenic properties, as a substrate for endothelium cells had not been conducted till now. Therefore the aim of this investigation was to estimate the influence of the nitrided TiN surface in the external zone on the adhesion, proliferation and activation of endothelium. Samples of titanium alloy with a nitrided layer produced by the glow discharge nitriding process at low temperature, sterilized in plasma were investigated. Lab-Tek glass slides (Nunc) and a reference titanium alloy, Ti-6Al-4V, were used as controls. The properties of the layer were studied in respect to their microstructure and topography as well as morphology of the surface (SEM, AFM), roughness (optical profilometer), phase (XRD) and chemical (GD-OES) composition. In the biological part, the amount and arrangement of fibrinogen and albumin in biofilm produced after incubation with the serum of donor blood on biomaterial, and the adhesion, as well as proliferation of endothelial cells (HUVEC; Lonza) were studied. Furthermore, the activation of endothelium by P-selectin and ICAM-1 expression was evaluated. The diffusive layers of type TiN + Ti 2N + αTi(N) of c.a. 8 μm thick, exhibited a homogenous surface with roughness parameters: Ra = 0.138 μm, Rq = 0.180 μm, Rz = 1.93 μm. The biofilm produced on TiN contained more albumin and less fibrinogen in comparison to biofilm on the titanium alloy Ti-6Al-4V. The endothelial cells on the nitrided layer were spindle-shaped and showed a lack of ICAM-1 expression after incubation on a coated FBS surface and greater proliferation activity than those incubated on the titanium alloy T-i6Al-4V. The obtained results indicate favorable properties of the nitrided surface layer on the titanium alloy Ti-6Al-4V as a biomaterial for endothelial proliferation. The biological results are discussed in respect to the surface properties of TiN.

4

The process of glow discharge assisted oxynitriding of titanium alloy in aspect of its application in artificial heart components

Borowski B., Sowińska A., Ossowski M., Czarnowska E., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

751-754

EN

Surface engineering is becoming more and more widely used in shaping both biological properties of titanium alloys especially those working in contact with blood and their functional properties such as improving of resistance to frictional wear as well fatigue and corrosion resistance. The article describes microstructure, topography of surface, chemical and phase composition of surface layers produced in the process of glow discharge assisted oxynitriding as well as morphometric examinations of the number of adhered blood platelets and created platelet aggregates depending on the method of material sterilization. The examinations showed that the surface layers produced by glow discharge assisted oxynitriding are characterized by good antithrombogenic properties after gas sterilization.

PL

Inżynieria powierzchni znajduje coraz szersze zastosowanie w kształtowaniu właściwości biologicznych stopów tytanu, szczególnie pracujących w kontakcie z krwią, a także użytkowych, takich jak zwiększanie odporności na zużycie przez tarcie oraz odporności zmęczeniowej i korozyjnej. W artykule omówiono mikrostrukturę, topografię powierzchni, skład chemiczny i fazowy warstw wytworzonych w procesie tlenoazotowania jarzeniowego oraz badania morfometryczne ilości zaadherownych płytek krwi i tworzących się agregatów płytkowych w zależności od zastosowanej metody sterylizacji materiałów. Badania wykazały, że warstwy tlenoazotowane jarzeniowo po zastosowaniu sterylizacji gazowej charakteryzują się dobrymi właściwościami antytrombogennymi.

5

Badania hemozgodności warstw pasywno-węglowych stosowanych do uszlachetnienia powierzchni stentów wieńcowych

Paszenda Z., Duda B., Wilczek P.

Inżynieria Biomateriałów

|

2003

|

R. 6, nr 26

3-11

PL

Prezentowana praca dotyczy problematyki uszlachetniania powierzchni implantów stosowanych w kardiologii zabiegowej. Zasadniczym jej celem była ocena biotolerancji w środowisku krwi warstw pasywnej i pasywno-węglowej wytworzonych na powierzchni implantów. Zgodnie z zaleceniami norm dla implantów będących w kontakcie z krwią ponad 30 dni zrealizowano badania dotyczące cytotoksyczności (na ekstraktach i w kontakcie bezpośrednim) oraz badania hemolizy i wykrzepiania. Uzyskane w pracy wyniki wskazują, że biotolerancja warstwy pasywnej oraz pasywno-węglowej oceniana na podstawie obowiązujących standardów w badaniach in vitro jest dobra.

EN

Presented work refers to the problem of improvement of the surfaces of stents used in the operative cardiology. Its main goal has been assessment of the biotolerance in the blood environment of the passive and passive-carbon coatings, developed on the implants' surfaces. According to recommendations of standards for implants interacting with blood for more than 30 days, investigations were carried out of the cytotoxicity (using extracts and in the direct contact), as well as haemolysis and coagulation. Research results collected suggest that the biotolerance of the passive and passive-carbon coatings evaluated basing on the standards binding in the in vitro tests is good.

6

Modyfikacja powierzchni z tlenku glinu azotkiem tytanu w aspekcie zastosowań medycznych

Obłąkowska D.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 2

229-254

PL

Celem pracy było zbadanie możliwości modyfikacji powierzchni implantu metalowego - Ti i ceramicznego - Al2O3 - różnym pod względem właściwości fizykochemicznych materiałem TiN. Modyfikacja powierzchni materiału implantacyjnego miała na celu poprawę: a) biokompatybilności; b) cytokompatybilności - obniżenie stopnia cytotoksycznego wpływu materiału ma tkanki żywe; c) hemokompatybilności; d)tromborezystywności; e)obniżenie toksyczności i właściwości alergizujących; f) możliwości łączenia implantu z tkankami żywymi - przyspieszenie tzw. procesu akceptacji sztucznego materiału przez tkanki żywe organizmu - tzn. obniżenie możliwości tzw. odrzutu implantu przez organizm; g) ułatwienie i skrócenie czasu operacji; h) przyspieszenie: tzn. procesu regeneracji uszkodzonego narządu oraz przejęcie funkcji biologicznych przez implant, tzn. całkowitego przejęcia wymaganych funkcji biologicznych organizmu np. usuniętej (zniszczonej) tkanki przez materiał implantacyjny; i) wydłużenie tzw. czasu spełniania funkcji biologicznych przez implant, tzn. wydłużenie czasu tzw. "życia implantu". Spełnienie ww. funkcji przez implant wymagało tzw. poprawy właściwości tribologicznych materiału przez zastosowanie warstwy TiN nanoszonej na powierzchnię z tlenku glinu dwoma metodami CVD i PVD.

EN

Biological materials- biomaterials are of obvious importance in furthering the development of nanotechnology, in expanding the capabilities of Materials Science and Engineering, and perhaps ultimately in integrsting biological materoals- biomaterials with existing semiconductor or other inorganic technologies. Some of most exciting future directions for materials research in my investigations lie at the intersection of biology and more traditional materials research. Research in Surface Chemistry Branch is principally directed to: 1) increasing our basic understanding of the chemical, mechanical and electronic proper-ties surface; 2) studying interactions of photons, electrons, ions and other reactive species with surfaces; 3) developing new techniques to analyze: surface - interface composition, structure and chemical kinetics at the atomic, and molecular level; 4) developing techniques for modifying sutface properties and delineating nanostructures; 5) producing modified surface (films) coatings with unique properties to provide such things as microchemical detection, wera resistance, oxidation stability; 6) applying the new understanding and analytical techniques to problems of importance to the implantology, such as the modification of metal/ceramic surface to reduce wear and corrosion; and 7) exploring new technologies to detect and eliminate environmental hazards in the atmosphere.