Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of the Mechanical and Antibacterial Properties of Surface Modified Steel for Medical Applications

Taratuta Anna, Lisoń-Kubica Julia, Kazek-Kęsik Alicja, Antonowicz Magdalena, Basiaga Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 2

85--95

EN

Various types of metal implants, both in Poland and worldwide, are mainly manufactured from stainless steel due to their biocompatibility, strength, and relatively low price. However, any such procedure involves the risk of peri-implant infection, stimulated, among other things, by the formation of a bacterial biofilm on the surface of the implant. In this paper, several methods of modifying the surface of steel for medical applications were proposed, such as mechanical polishing, electropolishing, sandblasting, and the application of a thin surface layer. This was followed by a series of physicochemical and biological tests. The results indicate that the titanium nitride coating improved corrosion resistance and reduced bacterial adhesion on the surface. No significant improvement in abrasion was observed, and the adhesion of the coating closely depended on the method of preparation.

PL

Implanty metalowe, zarówno w Polsce, jak i na świecie, produkowane są głównie ze stali nierdzewnej ze względu na jej biokompatybilność, wytrzymałość i stosunkowo niską cenę. Jednak każdy tego rodzaju zabieg wiąże się z ryzykiem powstania zakażenia okołowszczepowego, stymulowanego m.in. powstawaniem biofilmu bakteryjnego na powierzchni implantu. W pracy zaproponowano kilka metod modyfikacji powierzchni stali do zastosowań medycznych, takich jak polerowanie mechaniczne, elektropolerowanie, piaskowanie oraz nałożenie cienkiej warstwy powierzchniowej. Następnie przeprowadzono szereg badań fizykochemicznych i biologicznych. Wyniki wskazują, że powłoka azotku tytanu poprawiła odporność na korozję oraz ograniczyła adhezję bakterii na powierzchni. Nie zaobserwowano znaczącej poprawy ścieralności, a adhezja powłoki ściśle zależała od metody jej przygotowania.

2

Mechanical Properties of Polymer Coatings Containing HAp and Active Substance on a Metal Substrate

Goldsztajn Karolina, Lisoń-Kubica Julia, Jaworska Joanna, Jelonek Katarzyna, Kajzer Wojciech, Szewczenko Janusz

Tribologia

|

2023

|

nr 2

17--25

EN

Titanium alloys are currently widely used in implantation, especially in orthopaedics. However, undesirable reactions caused by aluminium and vanadium ions released from the surface of the most commonly used alloys, Ti6Al4V and Ti6Al7Nb, result in the need to modify the surface of the material to improve biocompatibility. Among the available modification methods, one can mention the application of biodegradable polymer coatings, which, apart from improving biocompatibility by limiting the penetration of alloying element ions into the tissue environment, can also be a matrix for the release of mineral (HAp) and active substances. The paper attempts to determine the mechanical properties of PLGA polymer coatings containing nanoparticle hydroxyapatite and an active substance (dexamethasone) applied with the ultrasonic spray coating method on a Ti6Al7Nb alloy substrate. The scope of the research included: surface topography testing using an optical profilometer, coating adhesion testing to the substrate using the scratch test method and tribological testing (Pin-On-Disc method).

PL

Stopy tytanu znajdują obecnie szerokie zastosowania implantacyjne, szczególnie w ortopedii. Jednakże niepożądane reakcje wywoływane przez jony glinu i wanadu uwalnianie z powierzchni najczęściej wykorzystywanych w praktyce stopów Ti6Al4V oraz Ti6Al7Nb skutkują koniecznością modyfikacji powierzchni materiału w celu poprawy biokompatybilności. Wśród dostępnych metod modyfikacji wymienić można nakładanie biodegradowalnych powłok polimerowych, które poza poprawą biokompatybilności poprzez ograniczenie przenikania jonów pierwiastków stopowych do środowiska tkankowego stanowić mogą także matrycę dla uwalniania substancji mineralnych (HAp) oraz aktywnych. W pracy podjęto próbę określenia własności mechanicznych powłok polimerowych z PLGA, zawierających nanocząsteczkowy hydroksyapatyt oraz substancję aktywną (deksametazon), nakładanych metodą natryskiwania ultradźwiękowego na podłoże ze stopu Ti6Al7Nb. Zakres przeprowadzonych badań obejmował badania topografii powierzchni z wykorzystaniem profilometru optycznego, badania adhezji powłok do podłoża metodą scratch test oraz badania tribologiczne (metoda Pin-On-Disc).

3

Abrasion Resistance Test of the Modified Ti13Nb13Zr Alloy Surface

Lisoń-Kubica Julia, Taratuta Anna, Antonowicz Magdalena, Basiaga Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 2

55--64

EN

The research describes an atomic layer deposition (ALD) coating method and its application on a new generation of titanium alloy (Ti13Nb13Zr) for biomedical applications. The study aimed to assess the physicochemical properties and mechanics of a titanium alloy coated with titanium oxide (TiO2) or aluminium oxide (Al2O3) using the ALD method. The physicochemical properties of the surface coatings were evaluated through microscopic observations, potentiodynamic tests, surface wettability tests, optical profilometry scratch tests, and abrasion tests. Based on the data obtained, different physicochemical properties of the alloy with titanium nitride and titanium oxide coatings were found. Such differences were dependent on the number of cycles used and the temperature of the manufacturing process. The coatings have reduced the abrasion coefficient, thus improving the abrasion resistance of the Ti13Nb13Zr alloy, which enables their use within the skeletal system. These findings are of practical importance for applying this type of surface modification to various types of miniaturised implants used in the skeletal system.

PL

Badania polegają na opisaniu metody osadzania powłok atomowych i możliwości jej zastosowania na stopie tytanu nowej generacji do zastosowań biomedycznych. Celem pracy jest ocena wpływu właściwości fizyko chemicznych i mechanicznych zmodyfikowanego stopu Ti13Nb13Zr powłoką tlenku tytanu (TiO2) oraz tlenku glinu (Al2O3) przy użyciu metody ALD. W ramach oceny własności fizykochemicznych tak powstałych powłok powierzchniowych przeprowadzono obserwacje mikroskopowe (SEM), badania potencjodynamiczne, badania zwilżalności powierzchni, profilometrię optyczną, scratch test oraz badania ścieralności powłok. Na podstawie uzyskanych danych stwierdzono zróżnicowane własności fizykochemiczne stopu z powłokami tlenku glinu oraz tlenku tytanu w zależności od zastosowanej ilości cykli oraz temperatury procesu wytwarzania. Powłoki mają obniżony współczynnik ścieralności, poprawiając tym samym odporność na ścieranie stopu Ti13Nb13Zr, co umożliwia ich zastosowanie w układzie kostnym. Uzyskana na tej podstawie wiedza ma znaczenie praktyczne dla zastosowania tego typu modyfikacji powierzchni dla różnych rodzajów zminiaturyzowanych implantów znajdujących swoje zastosowanie w układzie kostnym.

4

Modern methods of surface modification for new-generation titanium alloys

Lisoń-Kubica Julia, Taratuta Anna, Goldsztajn Karolina, Antonowicz Magdalena, Walke Witold, Dyner Aneta, Basiaga Marcin

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2022

|

Vol. 24, no. 4

147--158

EN

The constantly growing need for the use of implants in osteotomy is mainly due to the aging population and the need for long-term use of this type of biomaterials. Improving implant materials requires the selection of appropriate functional properties. Currently used titanium (Ti) alloys, such as Ti6Al4V and Ti6Al7Nb, are being replaced by materials with better biocompatibility, such as vanadium(V) or niobium (Nb), allowing for creation of the so-called new generation alloys. These new alloys, with the incorporation of zirconium (Zr), iron, and tantalum, possess Young’s modulus close to that of a bone, which further improves the improves the biomaterial’s. biocompatibility. This article describes the atomic layer deposition (ALD) method and its possible applications in the new generation of titanium alloys for biomedical applications. Also, the exemplary results of tin oxide (SnO2) thin coatings deposited by ALD and physical vapor deposition (PVD) methods are presented. This study aimed to evaluate the physicochemical properties of a Ti13Nb13Zr alloy used for elements in the skeletal system. As the temperature and the number of cycles vary, the results demonstrate that the surface area of the samples changes. The uncoated Ti13Nb13Zr alloy exhibits hydrophilic properties. However, all coated specimens improve in this respect and provide improved clinical results. after the applied modification, the samples have a smaller contact angle, but still remain in the range of 0–90°, which makes it possible to conclude that their nature remains hydrophilic. Coating the specimens decreased the mineralization risk of postoperative complications. As a result, the biomaterials demonstrated improved effectiveness, decreased complication indicators, and improved patient well-being.