Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of dependencies between printing parameters in additive manufacturing and properties of materials used for IT

Bartniak M., Przybyszewska K., Sobczak K., Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 148

94

2

Assessment of mechanical and biological properties of sodium alginate/gelatine hydrogels dedicated for bioprinting prepared with the use of various solvents

Przybyszewska K., Bartniak M., Sobczyk-Guzenda A., Grabarczyk J., Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 148

91

3

3D bioprinting – determination of hydrogel bioinks properties for a printer with dedicated construction

Bociąga D., Grabarczyk J., Sobczyk-Guzenda A., Bartniak M., Przybyszewska K.

Engineering of Biomaterials

|

2018

|

Vol. 21, no. 148

90

4

Wpływ wielokrotnej sterylizacji na właściwości biomateriałów

Bociąga D., Jastrzębski K., Olejnik A., Świątek L., Marchwicka M.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 136

11--20

PL

Materiały metaliczne, między innymi stopy tytanu posiadają liczne właściwości, które pozwalają na ich częste stosowanie do produkcji wyrobów biomedycznych. Wszystkie urządzenia przeznaczone do celów medycznych przed użyciem muszą przejść proces sterylizacji. W praktyce niektóre z nich mogą być poddane więcej niż jednemu cyklowi sterylizacji przed umieszczeniem w ciele pacjenta. Pomimo tego, że sterylizacja jest jednym ze standardowych procesów, któremu podlegają wszystkie implanty, może być ona przyczyną zmian właściwości powierzchniowych materiału. Celem niniejszej pracy było sprawdzenie, jak proces wielokrotnej sterylizacji wpływa na właściwości powierzchniowe oraz odpowiedź komórkową dla grupy próbek wykonanych z dwóch stopów tytanu: Ti6Al4V i Ti6Al7Nb. Wypolerowane próbki obu stopów zostały poddane jednemu, pięciu oraz dziesięciu cyklom sterylizacji parowej. Próbki zostały przebadane pod kątem morfologii powierzchni (SEM) oraz składu chemicznego (EDS), a także topografii powierzchni (profilometr) oraz zwilżalności (pomiar kąta zwilżania metodą kropli). Badania cytotoksyczności i proliferacji komórek zostały przeprowadzone poprzez wykonanie testu live/dead z wykorzystaniem komórek kościotwórczych linii Saos-2. Przeprowadzone badania dowodzą, że wielokrotna sterylizacja powoduje pojawianie się zanieczyszczeń na powierzchni materiału oraz zwiększenie grubości warstwy tlenkowej. Wartości energii powierzchniowej oraz parametrów chropowatości wzrosły wraz ze wzrostem liczby cykli sterylizacji. Proliferacja komórek na wysterylizowanych próbkach ze stopów tytanu była mniejsza niż w przypadku stali nierdzewnej oraz próbki kontrolnej, chociaż żadna z próbek nie wykazała cytotoksyczności. Porównując dwa przebadane stopy tytanu, mniejsza proliferacja została odnotowana na próbkach Ti6Al7Nb.

EN

Due to their favorable properties, numerous metallic materials, including titanium alloys are chosen for biomedical applications. A final preparation step before the implantation of a metallic biomaterial is sterilization. In fact, some of the devices may undergo a multiple sterilization process before they are placed into the human body. Although sterilization is a part of a standard procedure, it might affect the surface properties of the material. The purpose of this study was to check the influence of multiple sterilization process on surface properties and biological response of two titanium alloys: Ti6Al4V and Ti6Al7Nb. Samples of both alloys were mechanically polished and subjected to 1, 5 or 10 stem sterilization cycles. Representative samples from each group were examined in term of surface morphology (SEM), chemical composition (EDS), topography (profilometer) and wettability (sessile drop technique). Cell proliferation and cytotoxicity assay were carried out with the use of live/dead test of Saos-2 osteoblast-like cells line. Examinations showed that the multiple sterilization process caused occasional appearance of contaminations on the surfaces, as well as increase in the oxide layer thickness. Values of surface energy and surface roughness parameters increased with the increasing number of sterilization cycles. Proliferation of cells on the surface of sterilized titanium alloys was lower than in the case of stainless steel and control sample. At the same time, none of the examined samples showed cytotoxicity. Comparing two titanium alloys, considerably lower number of cells was observed on Ti6Al7Nb surface.

5

Ocena stopnia proliferacji komórek osteoblastopodobnych w kontakcie z powierzchniami stopu tytanu po piaskowaniu do różnego stopnia chropowatości

Bociąga D., Olejnik A., Jastrzębski K., Sobczyk-Guzenda A., Paradowska J.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 134

8--17

PL

Tytan i jego stopy są jednymi z najpopularniejszych biomateriałów metalicznych stosowanych w dzisiejszej implantologii. Mimo licznych zalet tych materiałów, wykonane z nich wszczepy często poddaje się dodatkowej obróbce powierzchni, której celem jest polepszenie integracji implantu z otaczającymi go tkankami. Spośród wielu dostępnych technik, jedną z najczęściej wykorzystywanych komercyjnie jest stosunkowo tania i szybka metoda piaskowania, polegająca na wystawianiu danego przedmiotu na kontakt ze strumieniem przyspieszonych cząstek materiału ściernego. Celem tej pracy była analiza wpływu piaskowania ścierniwem o różnej średnicy ziaren na właściwości obrabianej powierzchni elementów na bazie dwóch popularnych stopów tytanu: Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb. W celu scharakteryzowania uzyskanych powierzchni przeprowadzono badania ich topografii, składu chemicznego, chropowatości i zwilżalności. Ponadto, aby sprawdzić potencjalną reakcję organizmu na obecność obrobionych w ten sposób elementów dokonano oceny stopnia proliferacji ludzkich komórek kościotwórczych hodowanych w bezpośrednim kontakcie z przygotowanymi powierzchniami. Otrzymane wyniki wykazały wyraźną zależność pomiędzy stopniem chropowatości i składem chemicznym piaskowanych elementów, a zastosowanym do obróbki rodzajem medium ściernego. Badanie zachowania komórek będących w kontakcie z modyfikowanymi próbkami wykazało obniżoną skłonność osteoblastów do przylegania i namnażania na najbardziej chropowatych powierzchniach.

EN

Titanium and its alloys are very popular metallic biomaterials used for medical implants production. Despite numerous advantages of the bulk material, such implants are very often subjected to additional surface treatment in order to improve their integration within the body tissues. Besides many other available techniques, one of the most frequently used in the commercial sector is a fast and economically profitable process of abrasive blasting. It is a method in which a stream of accelerated particles collides with the implant surface what causes changes in the material properties. The following paper presents differences resulting from sandblasting of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb specimens with blasting particles varying in size. In order to characterize the outcome of such the treatment, investigations of surface topography, chemical composition, roughness, and wettability were conducted. Finally, the behaviour of the osteoblast- -like cells adhered to the sandblasted Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb surfaces was assessed in order to evaluate potential body response towards the aforementioned materials. The results suggest a strong correlation between surface roughness, its chemistry and the type of blasting medium applied. Evaluation of the cell culture revealed a rapid decrease in cell proliferation rate onto the roughest surfaces.

6

Evaluation of corrosion resistance of magnetron sputtered doped DLC coatings with use of salt spray technique

Jastrzębski K., Paradowska J., Jastrzębska A., Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

104

7

Control of the biological response to metallic biomaterials through application of the DLC coatings with dopants

Bociąga D., Olejnik A., Jastrzębski K., Jędrzejczak A., Świątek L., Grabarczyk J., Sobczyk-Guzenda A., Kamińska M., Jakubowski W., Komorowski P., Niedzielski P.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

94

8

Biological evaluation and surface properties of Ti-DLC coatings deposited by magnetron sputtering

Olejnik A, Sobczyk-Guzenda A., Świątek L., Jastrzębski K., Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

105

EN

During the last few decades, a growing demand for medical implants may be observed on the market. This is a consequence of both the increasing number of people suffering from disabilities as well as technological development. As a result of growing number of trauma injuries, orthopaedic and bone implants are one of the branches of the medical device industry showing the fastest growth opportunities. However, the commonly applied metallic implants do not exhibit total chemical stability in human body environment and hence, possess relatively poor surface properties [1]. For that reason, even the corrosion resistant metals may release degradation products and cause adverse biological response1. Consequently, surface modifications of metallic implants which enhance the biological response of the human body towards the surface of the implant are recently gaining a lot of interest. One of the most extensively studied solutions include the application of diamond-like carbon (DLC) coatings which exhibit a combination of highly desirable properties in the context of biomedical applications [2]. Furthermore, the properties of DLC coatings, such as cell behaviour and body reaction towards its surface, may be further improved by doping with various elements [3]. Therefore, the modified DLC coatings are nowadays extensively researched in terms of their possible medical applications. In the case of orthopaedic implants the enhancement of the osseointegration process is highly desirable in order to assure the proper bone-healing, what according to the literature may be achieved by the addition of titanium (Ti). The incorporation of Ti into the DLC matrix does not only promote the bone marrow cells proliferation, but also simultaneously reduces the activity of the osteoclast-like cells as indicated by Shroeder et al. [4]. Similarly, also Thorwarth et al. demonstrated that carbon coatings containing TiO exhibit promising results concerning the proliferation and differentiation of human osteoblasts [5]. Nevertheless, in spite of the numerous studies considering the biological behaviour of Ti-incorporated DLC coatings, there is lack of conclusive reports considering the biological applications of coatings deposited by a magnetron sputtering technique. Taking this into consideration, a complex biological evaluation of Ti-DLC coatings followed by their surface characteristics was performed, since surface properties have a direct role in different post-implantation reactions including protein adsorption and cell proliferation [1]. The examined coatings were deposited on two commonly applied metallic biomaterials (AISI 316 LVM steel and Ti6Al7Nb alloy) using a magnetron sputtering technique. The surface characteristics of the deposited Ti-DLC coatings included the analysis of surface morphology (SEM), chemical composition and structure (XPS, FTIR) as well as surface wettability and surface free energy (sessile drop technique and Owens-Wendt’s model). The biological assessment of the deposited coatings was based on two complementary cell proliferation and viability assays (LIVE/DEAD and XTT test) performed with the use of two different cell lines, i.e. endothelial cells line EA.hy926 and osteoblast-like cells line Saos-2. The obtained results allowed to check the influence of titanium on the biological response of two different cell lines towards the Ti-DLC coatings deposited using magnetron sputtering method as well as to correlate the obtained results with the surface properties of the investigated coatings.

9

DLC coating doped by specified elements as a biomaterial designed for individual patient needs

Bociąga D., Szymański W., Jakubowski W., Komorowski P., Niedzielski P.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

8--9

EN

Currently, there are more and more new materials (nanomaterials) proposed for biological and medical applications. They are, among other things, the effect of surface modification. One of the most frequently used techniques, fairly widespread, is plasmo-chemical method of diamond-like carbon (DLC) coating fabrication. There is many alterations of them, nevertheless all are characterized by short duration of the process and its economics. The final result does not require additional finishing treatments and the required coating properties can be controlled and obtained by selecting appropriate process parameters. Good mechanical and tribological properties, high corrosion resistance and its tolerance by biological systems have been documented in the literature. However, given the very wide range of applications of biomaterials found over time that the properties of carbon coatings are not always sufficient. The research conducting by scientific centres around the world have shown, however, that surface properties can be controlled by introducing specified elements into the DLC layer. Each of these added elements causes some properties change. Taking into consideration that we are dealing with biomaterials – the materials which are used in very harsh and demanding environment of a living organism, which also have a strong intra-individual variability, the solution in the form of material designed adequately to the needs of the individual patient is even more attractive and desirable. The DLC coatings doped by silver fulfilling constitute an innovative materials for biomedical application and are the subject of our investigations.

10

Srebro jako dodatek w zastosowaniach biologicznych

Bociąga D., Czerniak-Reczulska M.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 109-111 spec. iss.

82

PL

Srebro ze swych antyseptycznych właściwości znane było już od starożytności. Po odkryciu antybiotyków (penicyliny w 1929 r.)poszło w zapomnienie, przegrywając z silnie rozwijającą się farmakologią. Powrót srebra nastąpił we wczesnych latach 60-tych XX wieku, a obecnie srebro jako środek bakteriobójczy przeżywa swój prawdziwy„renesans”. Srebro swoją mocną pozycję zawdzięcza temu, że atakuje komórkę bakterii na wielu płaszczyznach, m.in.: atakuje jądro bakterii – wiąże się z bakteryjnym DNA uszkadzając w ten sposób replikację komórek bakterii, powoduje zaburzenie przemieszczania się elektronów i tym samym ogranicza proces wytwarzania przez bakterie energii - proliferacja (rozrost) bakterii zostaje zahamowana, łączy się z błoną komórkową bakterii, co zakłóca jej funkcję, blokuje enzymy, tym samym powodując przerwanie procesów fizjologicznych. Obok zdolności zwalczania drobnoustrojów srebro może mieć jednak również toksyczne działanie na komórki człowieka. Jak wskazuje Schierholz i współaut. (1998) bezpieczeństwo stosowania srebra jest ograniczone. Wg nich koncentracja jonów srebra w płynach ustrojowych powyżej 10 mg/l może być toksyczna dla pewnych makromolekuł obecnych w ludzkim organizmie. Bosetti i współaut. (2002) w swoich badaniach dowodzą braku toksycznego wpływu srebra na komórki ludzkie (tj. limfocyty, fibroblasty i osteoblasty), a nawet twierdzą, że metal ten pobudza komórki kościotwórcze (osteoblasty) do wzmożonej aktywności. Argument ten dodatkowo budzi zainteresowanie srebrem jako czynnikiem nadającym się do użytku medycznego. Biorąc pod uwagę takie wyniki sprzymierzeńca w srebrze upatruje m.in. ortopedia (badania in vitro przeprowadzone przez Bosetti i współaut. (2002) dowodzą zwiększonej skuteczności implantów zawierających srebro, stosowanych przy złamaniach czy też stłuczeniach). Rozpatrując za i przeciw stosowaniu srebra jako środka działającego bakteriobójczo lub/i bakteriostatycznie należy wziąć pod uwagę, iż efekt toksyczności metali (w tym również srebra) zależy od formy w jakiej są one dostępne dla komórki mikroorganizmu, czy jest to jon czy postać organiczna (Ennever 1994).Realizowane badania mają na celu uzyskanie odpowiedzi na pytanie jak wykorzystać właściwości srebra do zastosowań biomedycznych przy jednoczesnym uniknięciu jego toksyczności. Wstępne badania pokazują, iż powierzchnie pokryte cienką warstwą srebra silnie związaną z substratem mogą ograniczać toksyczność srebra w środowisku tkankowym przy zachowaniu aktywności antybakteryjnej.

EN

Silver had been known since antiquity for its antiseptic properties. After the discovery of antibiotics (penicillin in 1929) felt into oblivion, losing to the strong growth of pharmacology. Return of silver occurred in the early 60s of the twentieth century, and now silver as a bactericide is undergoing a big “renaissance”. Silver its strong position has thanks to the fact that attacks the bacteria cell on multiple levels. It attacks the nucleus of bacteria- is associated with bacterial DNA, thus damaging the bacterial cell replication, causes a movement disorder of electrons and thereby reduces the process of energy by the bacteria - proliferation (growth) of bacteria is inhibited, combines with the cell membrane of bacteria, which disturbs with its function, blocks the enzymes, thus causing the disruption of physiological processes. Besides the ability to fight against microbial, silver can also have toxic effects on human cells. As indicated by Schierholz et al. (1998) the safety of silver is limited. According to them, the concentration of silver ions in body fluids of more than 10 mg /l maybe toxic to certain macromolecules present in the human body. Bosetti et al. (2002) in their studies have shown no toxicity of silver to human cells (eg lymphocytes, fibroblasts and osteoblasts), and even claim that this metal stimulates cells (osteoblasts) to increased activity. This argument makes that raises interest in silver as a particle suitable for medical use. Given these results orthopedics sees silver as an ally (in vitro studies conducted by Bosetti et al. (2002) demonstrate the increased effectiveness of silver-containing implants used for fractures or contusions). Considering the pros and cons of using silver as an antibacterial agent acting and /or bacteriostatic should take into account that the effect of toxic metals (including silver) depends on the form in which they are available to the cells of the microorganism, whether it is a form of ion or organic (Ennever 1994). Studies are carried out to obtain answers to the question of how to use the properties of silver for biomedical applications while avoiding its toxicity. Preliminary studies show that surfaces coated with a thin layer of silver strongly associated with the substrate can reduce the toxicity of silver in the tissue environment, while maintaining antibacterial activity.

11

Ocena stanu biżuterii metalicznej z powłoką węglową w badaniach in vivo

Bociąga D.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 76

28--32

PL

Tworzywa metaliczne stanowią szeroką gamę produktów, które służą człowiekowi w każdym aspekcie życia. Odpowiednie właściwości biologiczne oraz optymalne parametry biomechaniczne sprawiają, iż tworzywa metaliczne są wciąż bardzo szeroko stosowane. Są to nie tylko wyroby o charakterze mechanicznym. Równie istotne są te wykorzystywane na biomateriały, które posiadają zespół cech zapewniających im jak największą biozgodność i biofunkcjonalność. To właśnie z biomateriałów wykonuje się produkty, z którymi organizm ludzki ma kontakt bezpośredni, takie jak: implanty medyczne, narzędzia chirurgiczne, czy wyroby jubilerskie, które bardzo powszechnie ozdabiają niemal każdą część ludzkiego ciała. Biżuteria przeznaczona do zdobienia ciała to szczególny rodzaj tworzyw metalicznych.Ozdoby, będące wyrobami metalicznymi, mają bezpośredni kontakt z żywą tkanką. Stanowią zatem swego rodzaju biomateriały, które powinny spełniać wymogi im adekwatne. Jednak wstępne badania i doniesienia literaturowe wskazują, że nawet biomateriały, powszechnie uważane za nietoksyczne i bezpieczne dla organizmu, mogą uwalniać jony pierwiastków składowych podłoża, wpływając na utrudniony proces gojenia się ran, inicjując odczyny alergiczne, mogą także odkładać się w narządach wewnętrznych (metaloza) a przez to prowadzić do upośledzenia czynności komórek organizmu. Niniejsza praca jest krótkim przeglądem stanu wiedzy w zakresie wyrobów jubilerskich używanych do zabiegów zdobienia ciała oraz weryfikacją oddziaływania organizmu żywego na ozdoby z tworzyw metalicznych z powierzchnią modyfikowaną powłokami węglowymi.

EN

The metallic materials make a wide spectrum of products, which are useful for people in any aspect of life. Suitable biological properties and optimal biomechanical parameters make, that metallic materials are still very broadly applied. Those are not only mechanical products. Also these, which are used as a biomaterials, are very important for the sake of biocompatibility and bio-functionality. Articles staying in a direct contact with living organism, like for example: medical implants, surgical tools or jewellery, which decorates almost each part of human body, should be made of biomaterials. Jewellery is a special kind of metallic materials. They have a contact with tissues and thus constitute a special kind of biomaterials, which should fulfil the requirements adequate for them. The preliminary research and literature reports show that even biomaterials, generally pointed as non-toxic and safe, can release ions of background‘s elements and thus influence the wound healing process making it more difficult, initiate the allergic response or cause the metalosis. Present work is a short review of state of the art in the range of jewellery being in use as materials for body modification procedures. It is also a verification of interaction between living organism and metallic materials with carbon coating on the surface.

12

Zastosowanie biomateriałów z warstwami węglowymi do przekłuwania ciała

Bociąga D., Grabarczyk J., Niedzielski P., Krakos M., Mitura K.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 43-44

66--70