Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Design of initial fixation in bone of customized innovative hip resurfacing endoprosthesis based on validated numerical model of the biomimetic multi-spiked connecting scaffold embedding in bone and data from the human osteoarthritic femoral heads μCT assessment

Uklejewski Ryszard, Patalas Adam, Winiecki Mariusz, Rogala Piotr

Engineering of Biomaterials

|

2021

|

Vol. 24, no. 163

21

2

Bioinżynieria w technologii wody i ścieków

Rogowska Aleksandra, Szypulska Dorota, Janiak Kamil

Technologia Wody

|

2020

|

Nr 6 (74)

80--82

PL

Dostępność i jakość wody do picia stają się coraz poważniejszym wyzwaniem dla ludzkości. Rozwój cywilizacyjny i zmiany klimatu zaostrzają problemy i stawiają nowe wyzwania w obszarze oczyszczania wody i ścieków. Niekorzystne zmiany wymuszają poszukiwanie coraz lepszych metod i technologii. Artykuł prezentuje rozwiązania wybranych problemów cywilizacyjnych w oczyszczaniu wody i ścieków jakie oferuje nowoczesna bioinżynieria środowiska. Znaczenie bioinżynierii, jako dziedziny nauki i zasobu praktycznych rozwiązań dla środowiska, przemysłu i systemów komunalnych, będzie coraz większe. W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na specjalistów z tej dziedziny Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej uruchomił studia magisterskie w dziedzinie Bioinżynierii Środowiska.

3

Assessing Nature-Based and Classical Engineering Solutions for Flood-Risk Reduction in Urban Streams

Ourloglou Olga, Stefanidis Konstantinos, Dimitriou Elias

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 2

46--56

EN

Urbanization of stream ecosystems with the purpose of managing the flash-flood events is nowadays considered responsible for habitat loss and alteration of the natural flow regime with severe implications for the ecosystem functioning. Unsurprisingly, the river scientists have started seeking alternative options inspired from nature for mitigating the flood-risk and maintaining the stream at its natural state. With this article the authors demonstrate the effects of a nature-based solution (NBS) for managing an urban stream based on the use of bioengineering materials (e.g. plants) and the implementation of the actions that restore the stream to its natural form (e.g channel widening). The HEC-RAS software was employed to simulate the flow and hydraulic components of an approximately 800m long reach of an urban stream under three different scenarios of flood risk management with a design flow set to 400 m3/s. The first scenario was based on the current situation of the stream, the second scenario concerned the stream restoration by following the nature-based solutions, while the third scenario was based on the classical “grey” engineering approach of concrete channelization. Unmanned Aerial Vehicle (UAV) photogrammetry methods and the Pix4Dmapper software were used in order to develop a detailed 3D model of the studied reach that accurately captured the current geomorphology. The obtained results showed that with concrete channelization, the average and maximum flow of the stream increases significantly in relation to the current situation, from 2.48 and 4.88m/s to 9.82 and 11.22 m/s, respectively, while the average Froude number raises from 0.36 to 1.69 implying super-critical flows. In contrast, the NBS scenario retained lower flow velocities and average Froude number similar to those under the current conditions. In addition, a cost estimation analysis for both stream management techniques revealed that the NBS is much cheaper than the traditional channelization (1.1 mil € vs 5.6 mil €). In conclusion, our findings suggest that the future restoration of urban streams should consider the nature-based solutions since i) they can be effective with regard to the reduction of flood-risk, ii) are cheaper than the traditional “grey” techniques and, most importantly, iii) maintain the natural state of the ecosystem which improves not only the ecosystem functioning but also the aesthetic value within the urban context.

4

Synthetic biology in perspective

Grynkiewicz Grzegorz

Polish Technical Review

|

2019

|

No. 4

5--12

EN

Towards the end of the XXth century, genetics expanded its scope not only in the field of structure and mechanisms of heredity, owing to progress in nucleic acid research including efficient sequencing and reassembly methods, but in acquiring precise tools which enable construction of new forms of life. Synthetic biology marks a radical change in practices of genetic manipulation from random mutations followed by selection, to design of specific DNA transformations attainable by application of genetic engineering methods. Mastering enzymatic gene splicing procedures and chemical synthesis of polynucleotides allowed perceiving macromolecules of life as “parts” or “bricks” amenable to specification, cataloguing and also fit for applications commensurable with the rules of engineering. The purpose of synthetic biology is to apply defined macromolecular constructs (abstracted from living matter or synthetic) as modules for construction of devices, sensors or switches, which can ultimately be integrated into self-sustained systems. Target applications of synthetic biology products ranges from biotechnological manufacturing of energy, fuels, chemicals, food and pharmaceuticals, through marker sensors and diagnostic devices, to various classes of therapeutics like antibodies, vaccines, probiotic microbes or modified immune cells. Thus, synthetic biology becomes an integral part of the prospective switch from present industrial reality to circular bioeconomy, which is the greatest challenge facing humanity.

PL

Na przełomie stuleci genetyka zyskała, w wyniku dogłębnych badań nad kwasami nukleinowymi, nowe specyficzne narzędzia modyfikacji materiału genetycznego, nieporównywalnie skuteczniejsze od wykorzystywanych uprzednio przypadkowych mutacji z następczą selekcją. W wyniku rozwoju różnych form biotechnologii, korzystających z narzędzi inżynierii genetycznej wyłoniła się (najpierw w formie postulatywnej) biologia syntetyczna, zakładając wykorzystanie funkcjonalnych biomakromolekuł jako elementów zamiennych (cegiełek lub podzespołów) do projektowania i konstrukcji większych modułów, systemów a wreszcie organizmów, spełniających z góry zadane założenia metaboliczne. Zadaniem biologii syntetycznej jest zapewnienie dostępności (docelowo w skali procesów przemysłowych) układów biologicznych zdolnych do korzystnego przetwarzania energii (szczególnie solarnej), transformacji składników biomasy w niskoemisyjne paliwa, półprodukty chemiczne, biopolimery oraz składniki żywności i leków. Inne zastosowania biologii syntetycznej koncentrują się w obszarze ochrony zdrowia; projektowane obecnie konstrukty będą spełniać role markerów i sensorów dla diagnostyki, probiotyków dla profilaktyki oraz przeciwciał, szczepionek a nawet celowo reprogramowanych komórek (np. układu immunologicznego) dla terapii lub medycyny rekonstrukcyjnej.

5

Effectivity test of an eco-friendly sediment trap model as a strategy to control erosion on agricultural land

Haribowo Riyanto, Andawayanti Ussy, Lufira Rahmah Dara

Journal of Water and Land Development

|

2019

|

no. 42

76--82

EN

A sediment trap with bamboo materials can be utilized as one alternative of eco-friendly technology to reduce the erosion that occurred on agricultural land. This study aims to determine the most efficient form of that sediment trap in the field. Location study is in the Tulungrejo Village, Batu, Indonesia, which has andosol soil type and 35 cases of a landslide in 2013. Three forms of sediment traps were used (square, trapezoidal, and stratified type) with the purpose to find the most effective form. It is obtained that the most effective sediment trap is a stratified form with the 31.91% effectiveness or able to withstand sediment of 25.02 kg, while the adequate number is two pieces with the ability to withstand the most considerable sediment of (91.70%). Therefore this stratified form of sediment traps is effective in erosion prevention on agricultural land in the study area. For further development, it is required to test out the variations of the contents in a broader area with a more varied level of the slope.

PL

Pułapka z bambusu do wychwytywania osadów może być używana na terenach rolniczych do ograniczenia erozji jako jedna z alternatywnych technologii przyjaznych środowisku. Miejscem badań była wieś Tulungrejo, Batu w Indonezji. W badaniach terenowych podjęto próbę określenia najbardziej efektywnej pułapki spośród trzech form: kwadratowej, trapezoidalnej i warstwowej. Najlepsza okazała się pułapka warstwowa o skuteczności 31,91%, zdolna zatrzymać osad o masie 25,02 kg. Zestawienie dwóch takich pułapek dało skuteczność 91,70%. Warstwowa forma pułapek jest więc skuteczna w zapobieganiu erozji z terenów rolniczych na obszarze prowadzonych badań. W przyszłych pracach należy przeprowadzić podobne testy na innych obszarach o bardziej zróżnicowanej rzeźbie terenu.

6

Ewolucja roli inżyniera klinicznego w ochronie zdrowia

Zalewska Ewa, Pałko Tadeusz

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2019

|

Vol. 8, nr 5

410--412

PL

Inżynierowie kliniczni/medyczni spełniają rolę pomostu pomiędzy twórcami technologii i aparatury medycznej a ich użytkownikami – personelem medycznym i pacjentem. Inżynieria medyczna jest specjalizacją zawodową w obrębie inżynierii biomedycznej, mającą zastosowanie w ochronie zdrowia i zajmuje się wszystkimi aspektami stosowania aparatury medycznej, wyposażenia, systemów informatycznych i ogólnie technologii i środków technicznych w szpitalach i innych placówkach ochrony zdrowia, w tym nadzorem nad wykorzystaniem aparatury i bezpieczeństwem jej stosowania w ochronie zdrowia. Zakres działania obejmuje również współdziałanie z personelem medycznym i bezpośredni kontakt z pacjentem.

7

Composite & hybrid (bio)materials based on bioactive glass: toward optimised substitute for bone bio-engineering

Houaoui A., Massera J., Boissiere M., Pauthe E.

Engineering of Biomaterials

|

2019

|

Vol. 22, no. 153 spec. iss.

35

8

The influence of surface topography elaborated by prism optics based laser interference modification on cell differentiation

Czyż K., Marczak J., Major R., Mzyk A., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Wachulak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 4

156--162

EN

The direct laser interference lithography, based on bi-prism, tetragonal pyramid and an axicon was used as a tool for periodical structuring of different bioscaffolds. The simple, source laser system with stable Nd:YAG laser resonator, amplifying system (energy up to 1 J) and prism-based interferometer optics gave possibility to create periodical, linear, dotted and even circular surface structures, with high degree of periods, width and depth control. The general idea consists of the imitation of the structure and function of tissues and adoption of these solutions for the material science. It is well known that the influence of the artificial material on the cellular processes related to the differentiation, proliferation and growth are dependent on the chemical composition and surface topography as well as mechanical properties of applied materials. The most recent studies focus on the cell interaction with flat scaffolds. However, cells are found covering a highly rough surface in the blood vessels. The work was related to reconstruction of the structure and function and topography of luminal side of the blood vessels. The most important aspect was to recreate cellular niches which plays specific function on the activation and differentiation of stem cells. The mechanical stresses generated at any certain site depend on the surface micropatterns of the material as well as the other signals that cell receives from chemical stimuli. This work is one of the first attempts to determine correlation of surface micro-topography with biochemical stimulation by adsorbed on the materials surface molecules and both factors potential influence on cellular response. The study was aimed at showing the mechanism of human endothelial progenitor cells adhesion, morphology and function control in response to surface patterning. It was found that micro-channels enhanced intercellular connections forming tight junctions and the appropriate progenitor cell differentiation.

PL

W bioinżynierii występuje wpływ składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych materiału podłoża na procesy komórkowe związane z różnicowaniem, proliferacją i wzrostem są zależne od składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych zastosowanych materiałów. Celem przedstawionych w artykule eksperymentów było zastosowanie bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej do kształtowania periodycznych struktur na powierzchni biozgodnych warstw amorficznego węgla (DLC — diamond like carbon). W pracach wykorzystano wcześniejsze wyniki eksperymentów zespołu autorów dotyczące topograficznej odpowiedzi proliferacji i wzrostu komórek mięśni gładkich i komórek śródbłonka na periodyczne wzory i formy kształtowania powierzchni DLC. Choć najnowsze publikowane badania koncentrują się raczej na oddziaływaniu komórek z płaskimi rusztowaniami/podłożami przygotowanymi do ich wzrostu, w mikroskali na powierzchni naturalnych naczyń krwionośnych występują duże nierówności. Uwzględniono to w przedstawionych wynikach badań podstawowych związanych z rekonstrukcją struktury, funkcjonowania i topografii wewnętrznej strony naczynia krwionośnego. Najważniejszym aspektem było odtworzenie nisz komórkowych odgrywających istotną rolę w aktywacji i różnicowaniu komórek macierzystych. Naprężenia mechaniczne powstające w tak określonych obszarach zależą od mikrowzoru powierzchni oraz od innych sygnałów, które komórki otrzymują w wyniku stymulacji chemicznej. Praca stanowi jedną z pierwszych prób określenia związków pomiędzy mikrotopografią powierzchni a biochemiczną stymulacją przez zaabsorbowane na powierzchni molekuły oraz potencjalnym wpływem obu tych czynników na odpowiedź komórkową. Opisane badania były ukierunkowane na wstępne ukazanie mechanizmu adhezji, morfologii i kontroli funkcjonowania ludzkich komórek progenitorowych śródbłonka w odpowiedzi na periodyczne ukształtowanie powierzchni podłoża.

9

Applications of newly developed nanostructural and microporous materials in biomedical, tissue and mechanical engineering

Dobrzański L. A.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 76, nr 2

53--114

EN

Purpose: The purpose of the paper is to present the main results of own research in 3 principal aspects indicating that the research is up to date and modern. This relates to nanotechnologies, modern biomedical materials and rapid manufacturing techniques used for the production of, in particular, microporous materials applied for medical and dental purposes. The paper comprises the explanation of structural mechanisms and phase transformations taking place in newly created engineering nanostructural and microporous materials under the influence of the applied, advanced technological processes newly developed, and especially nanotechnological processes, using the most modern scientific and research equipment being at disposal of modern materials engineering, in particular with the common use of high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The results of investigations into the formation of the structure and surface properties results according to a different thickness scale of coatings or surface zone, from several hundred nanometres to several millimetres, are presented in the paper, including PVD and CVD coatings and laser treated surface on the steels and light alloys substrates. The paper also describes the nanostructural effects in solid materials, and especially the counteraction of cracking of new-developed high-manganese austenite steels Fe-Mn-Si-Al by twinning or/and martensitic transformation induced by the cold plastic deformation. The article also outlines the results of research of the development of special micro and nanocomposite materials designed mainly for use in regenerative medicine and regenerative dentistry. The studies of the structure and the properties of newly obtained materials and originally developed technologies are included to present the author’s contribution into materials science, nanotechnology, surface engineering and biomedical engineering including the usefulness of the newly developed nanoengineering materials and their applicability, in particular, in regenerative medicine, as well as tissue engineering. The described outcomes of the research constitute a basis for creating, apart from rigid porous implant-scaffolds, an innovative generation of rigid and elastic biological-engineering composite materials for regenerative medicine. Design/methodology/approach: The article discusses the key aspects of own research performed over the last decade in scope of nanotechnologies, modern biomedical materials and rapid manufacturing techniques used for the fabrication of, in particular, microporous materials applied for medical and dental purposes. The conditions for the performance of the research according to the scope mentioned were ensured by implementation of investment projects for constructing and equipping research and didactic laboratories in scope of nanotechnology, technologies of material processes and computational materials science, including LANAMATE (2010-2014) and MERMFLEG (2010-2013), and also BIOFARMA (2010-2012). Practical implications: The obtained materials and technologies are of high practical importance, which was confirmed in many cases with the results of laboratory tests and investigations at a semi-technical scale, and in some cases with the initiation of implementation works. The results of research in scope of bioengineering and dental engineering may find their applications in tissue engineering, in bone surgery, for threedimensional tissue scaffolds and in dentistry or oncology, to replace the natural tissue removed because of a cancer with the possibility of applying a therapeutic agent. Originality/value: The present paper is the original report from a personal own research and explains the concept, scope and results of own research of a new obtained microporous and nanostructural materials and coatings, including hybride solid-porous products and newly obtained materials processing and additive technologies. Some of the mentioned research results are protected by patents or patent applications, and many of them were awarded over 60 prizes and medals at international fairs of innovation, invention and rationalisation in many countries.

10

Nauczanie bioinżynierii z zastosowaniem narzędzi informatycznych i metod stosowanych w elektrotechnice oraz grafach wiązań

Muc A., Szarmach A., Matulewicz W.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2014

|

Nr 37

109--113

PL

Proponowana w pracy koncepcja nauczania bioinżynierii skierowana jest do studentów kierunków technicznych, na których prowadzone są zajęcia z elektrotechniki i przedmiotów pokrewnych. Student na bazie zdobytej wiedzy i umiejętności może w sposób znany z elektrotechniki badać nieznane mu zjawiska hemodynamiczne, koncentrując się na fizyce zjawisk, a nie na metodzie ich analizy. Biologiczne pomoce naukowe, np. w postaci fragmentów układu krwionośnego, są drogie i ze względów prawno-etycznych dostępne jedynie przez wybrane ośrodki naukowe. W związku z tym badania symulacyjne bazujące na znanych i przetestowanych w analizie obwodów elektrycznych i grafach wiązań metodach oraz narzędziach informatycznych mogą stanowić funkcjonalny i stwarzający szerokie możliwości wykorzystania instrument dydaktyczny. Praca ta została wykonana w ramach projektu “Interdyscyplinarna kadra akademicka na rzecz rozwoju gospodarki opartej na wiedzy” współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

EN

The proposed concept of teaching bioengineering is addressed to students of technical faculties where electrotechnics and similar subjects are taught. On the basis of acquired knowledge and skills a student can study hemodynamic phenomena unknown to him in a manner known from electrical engineering. Therefore, students can focus on the physics phenomena and not on the method of their analysis. Teaching aids in the form of fragments of circulatory system are expensive and for of legal and ethical reasons available only through selected research centres. The simulation studies, computer tools and methods of the analysis of electric circuits and bond graph may be functional and potentially useful as educational tool. These tools are known and tested in the analysis of electrical circuits and bond graph. This work was financially supported by the European Community from the European Social Fund within the INTERKADRA project.

11

Wykorzystanie nanocząstek srebra jako fungicydu

Sawińska Z., Khachatryan K., Sobiech Ł., Idziak R., Kosiada T., Skrzypczak G.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 8

1472-1474

PL

W przeprowadzonych badaniach nanocząstek srebra o znanym rozmiarze, potwierdzonym za pomocą widma UV i transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM), określono dla nich napięcie powierzchniowe i kąt zwilżenia przy trzech różnych stężeniach nanostrukturalnego srebra. Wyniki porównano z wynikami uzyskanymi dla epoksykonazolu i azoksystrobiny, które stosowane są jako fungicydy do ochrony roślin w uprawach polowych. Przedstawiono aktywność biologiczną użytych w różnych stężeniach nanocząstek w porównaniu z aktywnością fungicydów komercyjnych, oceniając skuteczność zwalczania grzybów z gatunków Bipolaris sorokiniana (Sacc.) i Pyrenophora teres (Died.) Drechs.

EN

Ag nanoparticles were formed in situ in starch by redn. of AgNO₃ with NaBH₄ at 20°C, studied for surface tension and contact angle in aq. solns. and used for controlling Bipolaris sorokiniana (Sacc.) and Pyrenophora teres (Died.) Drechs. The fungicidic activity of Ag nanoparticles was lower than that of epoxiconazole and azoxystrobin used as chem. fungicides in field crops.

12

Robin Heart: przygotowania do debiutu klinicznego

Nawrat Z., Kostka P.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 2

416-419

PL

Prezentowana praca przedstawia aktualne prace prowadzone w zabrzańskim zespole związane z projektem robota chirurgicznego Robin Heart. Prowadzone są prace przygotowawcze w zakresie badań bezpieczeństwa i funkcjonalności dla pierwszego zastosowania robota Robin Heart Vision w klinice.

EN

Paper presents the current works led in Zabrze's team connected with project of Robin Heart surgical robot. Preparatory work is underway in the field of safety and functionality for the first application of robot Robin Heart Vision in the clinic.

13

Modelowanie metabolizmu w erze inżynierii biologicznej

Boruta T., Bizukojć M., Ledakowicz S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2012

|

Nr 4

89-91

PL

Współczesna inżynieria metaboliczna oparta jest na narzędziach biologii systemów i biologii syntetycznej. Modelowanie matematyczne odgrywa istotną rolę w badaniach związanych z modyfikacją sieci metabolicznej, ponieważ pozwala w sposób ilościowy analizować system biologiczny. Analiza bilansu strumieni pozwala na wyznaczenie wartości strumieni w sieci poprzez maksymalizację biologicznej funkcji celu. Algorytmy inżynierii metabolicznej in silico oparte są na procedurach optymalizacji.

EN

Modern metabolic engineering is based on the tools of systems biology and synthetic biology. Mathematical modelling plays an important role in the research related to metabolic network modification, because it enables one to analyze the biological system in a quantitative manner. The flux balance analysis enables one to determine flux values in the network by maximizing the biological objective function. Algorithms of in silico metabolic engineering are based on optimization procedures.

14

Methods and apparatus of microbiological nitrification

Szydłowska J.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2011

|

R. 108, z. 1-Ch

193-203

EN

A very important environmental problem around the world is spontaneously or artificially arising pollution of water and sewage. One of such pollutants are nitrogen compounds. Current methods and apparatus used to eliminate or reduce the occurrence of these compounds in water and wastewater are presented in the paper. Also the latest developments in reducing nitrogen pollution are discussed.

PL

Ważnym problemem ekologicznym na całym świecie są powstające samoczynnie lub sztucznie zanieczyszczenia wód i ścieków. Jednym z takich zanieczyszczeń są związki azotu. W pracy przedstawiono używane obecnie metody i aparaty służące do eliminacji, bądź zmniejszenia ilości występowania tych związków w wymienionych źródłach, czyli wodach i ściekach, a także najnowsze osiągnięcia w celu redukcji tych zanieczyszczeń.

15

Współczesne trendy w bioinżynierskim projektowaniu małoinwazyjnych endoprotez stawów

Uklejewski R., Rogala P., Winiecki M., Mielniczuk J., Auguściński A., Berdychowski M.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 77-80

32--33

PL

Obecnie badania, zarówno bioinżynierskie jak i kliniczne, w zakresie endoprotezowania stawów prowadzone są dwutorowo: 1) w kierunku doskonalenia strukturalnych i osteoindukcyjnych właściwości powierzchni implantów współpracujących z kością i porowatych pokryć elementów endoprotez mocowanych bezcementowo oraz aktualnie nastąpił 2) renesans tzw. ‘kapoplastyki powierzchniowej’ – polegającej na wymianie powierzchni stawowych, np.: powierzchni panewkowej i udowej stawu biodrowego bez uszkadzania kości gąbczastej głowy i szyjki kości udowej oraz przynasady i kanału szpikowego. Współczesne trendy w bioinżynierskim projektowaniu małoinwazyjnych endoprotez stawów przedstawiono 1) na tle przeglądu historycznych rozwiązań tradycyjnych długotrzpieniowych endoprotez stawu biodrowego i krytycznej charakterystyki obecnie stosowanych endoprotez powierzchniowych stawu biodrowego oraz 2) na podstawie współczesnego dwufazowego porosprężystego modelu biomechanicznego kości. W szczególności zaprezentowano biomechaniczne założenia i prototypy nowego rodzaju małoinwazyjnej, mocowanej całkowicie bezcementowo, endoprotezy powierzchniowej z oryginalnym systemem mocującym zaprototypowanym metodą Stereolitografii (SLA), zob. RYS. 1, oraz wytworzonym metodą selektywnego stapiania proszków wiązką lasera (SLM). Prototypy endoprotezy zostały zaprojektowane i wytworzone w ramach zakończonego w lutym 2008 roku naszego projektu badawczego nr 4 T07C 056 29: pt.: „Badanie i projektowanie cech konstrukcyjnych połączeń porowatych implantów ortopedycznych z kośćmi”. Całkowita endoproteza powierzchniowa THRA (total hip resurfacing arthroplasty) ze szpilkowo-palisadowym systemem mocowania powierzchni stawowych oparta jest na koncepcji P. Rogali (patent europejski nr 072418B1: “Endoprothesis”, patent USA nr 5,91,759: “Acetabulum endoprothesis and head”, patent kanadyjski nr 2,200,064, 2002). Rozwiązanie to proponuje radykalną zmianę techniki mocowania elementów endoprotezy w kości. Umożliwia bezcementowe (bez użycia kleju kostnego) zamocowanie endoprotezy stawu metodą press-fit przez sukcesywne wprowadzanie wielobocznych igieł w kość gąbczastą (np. głowy kości udowej) na określoną głębokość pozwalając, aby pozostała przestrzeń pomiędzy tymi igłami wypełniana została przez narastającą kość. Ponadto rozwiązanie to zakłada łatwiejszą operację rewizyjną endoprotezy oraz znaczne zwiększenie współpracy adhezyjnej pomiędzy implantem a kością, co ma szczególne znaczenie w przypadku osteoporozy, a także zachowanie fizjologicznej możliwości przenoszenia obciążenia w stawie przez głowę kości udowej do kości gąbczastej i następnie do kości korowej bliższej nasady, co pozwoli na redukcję zjawiska stress shielding i promocję adaptacyjnego wrastania tkanki kostnej w przestrzeń międzyszpilkową endoprotezy.

EN

Currently the bioengineering and clinical research on joint endoprostheses is proceeding in two directions: 1) to improve the structural and osteoinductive properties of implant surfaces and porous coatings of cementless endoporostheses elements, and 2) there have occurred the renaissance of so-called “capoplasty of joints” (resurfacing arthroplasty RA) – the procedure of replacement of joint articular surfaces e.g. in hip joint replacement of acetabulae and femoral head articular surfaces, preserving the femoral neck, the epiphyseal cancellous bone and femoral marrow canal. The modern trends in the bioengineering design of low-invasive joint endoprotheses are presented 1) on the historical review background of various models of traditional long-stem hip endoprotheses including critical review of contruction of contemporary used resurfacing hip endoprostheses, and 2) on the basis of modern two-phase poroelastic biomechanical model of bone. In particular the biomechanical principles and prototypes of new kind of low-invasive, totally cementless hip resurfacing endoprosthesis with original (grounding) fixation system manufactured by SLA (Stereolitography), see FIG. 1, and by SLM (Selective Laser Melting) technology are presented. The prototypes of the endoprosthesis were designed and manufactured within the framework of the finished in February 2008 our research project no 4 T07C 056 29: “Experimental investigation and design of the constructional properties of bone-porous implant fixation”. This total hip resurfacing endooprosthesis with original needle-palisade fixation system, based on the concept by P. Rogala (European patent no 072418 B1: “Endoprothesis”, US patent no 5,91,759: “Acetabulum endoprothesis and head”, Canadian patent no 2,200,064, dated 2002) proposes radical change in fixation technique of the endoprosthesis components in bone. It presents 1) close-to-natural grounding way – without use of bone cement – safer operative procedure-press-fit technique by the successive introduction of multilateral needles into the spongy bone (the remaining free space between needles is filled up by ingrowing new formed bone tissue), 2) easier revision arthroplasty, 3) good adhesion system (important for example in case of osteoporosis), 4) cortical and cancellous load transmission system preventing the stress-shielding and promoting bone-tissue ingrowth.

16

Investigation on the microstructure of the HAP and YSZ composites

Dudek A.

Acta Mechanica et Automatica

|

2008

|

Vol. 2, no. 3

28-30

EN

Group of bioceramic materials includes, among others, hydroxyapatites (HAp, OHAp, HA), which, due to their specific properties are widely applied. These compounds are currently present in bone systems of human and animal bodies. One of the solutions for improvement of poor properties of HAp is addition of zirconium oxide which is characterized by high biological tolerance and enhanced mechanical properties. Application of bioceramic materials as coatings for implants introduced into human body due to their bioinertness and biocompatibility enables overcoming immunology barriers. One of the fundamental advantages of ceramic materials is their positive impact on human tissues. The investigations involved creation of composites through single-axial compaction of two ceramic powders (HAp+YSZ) and then their sintering at the temperature of 1300oC for two hours. The aim of the investigations was to determine thermal stability of hydroxyapatite (Fig. 1) and HAp + YSZ (Partially Stabilized Zirconia) (Fig. 2) and impact of addition of YSZ (8%wt. Y2O3 stabilizing ZrO2) on phase composition of the prepared composites after the process of sintering. Investigations of the structure have been performed using JEOL JSM 5400 (Fig. 4, 5) scanning microscope while phase composition have been carried out by means of Seifert 3003 T-T X-ray diffractometer (Fig. 6, 7).

17

Analiza interwałowa i rozmyta ludzkiej kości biodrowej

John A., Orantek P., Miarka M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2007

|

T. 3, nr 34

55-60

PL

Modelowanie numeryczne ludzkiej kości biodrowej jest złożonym procesem, w którym należy wziąć pod uwagę wiele ważnych czynników. Jednym z nich są własności materiału. Obliczenia numeryczne wymagają wprowadzenia parametrów materiałowych, które zależą od wieku, zdrowia, płci, środowiska oraz wielu innych. Aby dobrać prawidłowo parametry materiałowe, należy wziąć pod uwagę różnorodne dane dotyczące pacjentów. Autorzy artykułu założyli wartości przedziałowe wybranych parametrów materiałowych. Zaproponowano interwałową i rozmytą analizę kości biodrowej.

EN

Numerical modeling of the human pelvic bone is a complex process in which many important factors are taken into account. One of them concerns material properties. Numerical calculations require the characteristics of the material properties and the material parameters from the beginning. The material properties of the living body depend on age, health, gender, environment and many others factors. To determine correct material parameters, health details of a group of patients need to be taken into consideration. In this paper authors assumed interval values of the selected material parameters and proposed interval and fuzzy analysis of the pelvic bone.

18

Technika rolnicza a GMO (biotechnologie - bioinżynieria - rośliny transgeniczne)

Roszkowski A.

Inżynieria Rolnicza

|

2007

|

R. 11, nr 8 (96)

219-224

PL

Znaczenie GMO dla rolnictwa. Biotechnologie, bioinżynieria i bioreaktory a inżynieria rolnicza. Uwarunkowania aplikacyjne technologii GMO - środowiskowe, zdrowotne, prawne, ekonomiczne. Systemy zamknięte i otwarte. Aktualne rozwiązania legislacyjne w UE, Polsce i USA.

EN

The meaning of GMO for the agriculture. Biotechnologies, bioengineering and bioreactors and the agricultural engineering. Conditions of application of the GMO technologies - environmental, health, legal and , economic aspects. Closed and open systems. Current legislative solutions in EU, Poland and U.S.A.

19

Quality control in bio-medicine and bio-engineering through application of sophisticated production metrology

Afjehi-Sadat A., Durakbasa M. N., Osanna P. H., Samarawickrama D. Y. D., Stout K. J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 10

46-50

EN

Currently biomedical procedures are skill based to a wide extent and clinicians performance in this wide field of science is considerably variable. There are no scientific methods available to the biomedical and dental clinicians for measurement and feedback of the skill-based activities although some limited rules do exist to assist them in learning their procedures. The lack of formal procedures and measurement techniques makes it extremely difficult to develop consistent procedures and results.

PL

Procedury stosowane obecnie w bioinżynierii bazują na doświadczeniu i sprawności personelu medycznego. Brak jest szerszego zastosowania nawet istniejących procedur metrologicznych wykorzystywanych w procesach technologicznych. Zastosowanie technik metrologicznych opracowanych na potrzeby inżynierskie może znacznie pomóc w obiektywnej ocenie i kontroli, utrzymania, optymalizacji procedur bioinżynieryjnych. Opisano zastosowanie metrologii powierzchni do oceny powierzchni implantów i elementów ciała człowieka.

20

Niektóre problemy wykorzystania bioinżynierii w zaawansowanej chirurgii kręgosłupa

Ciupik L. F.

Inżynieria Biomateriałów

|

2003

|

R. 6, nr 30-33

70-74

PL

Więcej niż 25% populacji europejskiej ma zwyrodnienia, zniekształcenia, problemy onkologiczne, bóle pleców i inne neuro-ortopedyczne upośledzenia układu kostno-mięśniowo-kostnego człowieka. Dzisiaj w leczeniu chirurgicznym używa się zbyt dużo "sztywnego" metalu, który ogranicza ruchomość pacjenta i powoduje wzrost ryzyka komplikacji pooperacyjnej. Zastosowanie nowego bio-nano-materiału i biotechnologii pozwala na stworzenie nowej generacji wielofunkcyjnego implantu, który mniej obciąża pacjenta i zachowuje jego ruchomość; "from arthrodesis to arthroplasty". Procedura implantacji będzie dostosowana do mikroinwazyjnej chirurgii. Wsparcie leczenia naprawą komórki i substytutem kości przedłuża okres aktywności życiowej pacjenta i zdrowe starzenie się społeczeństwa.

EN

More than 25% of the European population suffers from arthritis, deformities, oncological problems, pain in the back or other neuro-orthopedic impairments of musculoskeletal system. Today, in surgical treatment with implants, too much of rigid metal is applied, which in consequence limits the movability of the patient and raises serious risk of complication in the patient's post-operational life. Application of new bio-nano-materials and bio-nano-technologies permits to create a new generation of multifunctional implants, which are less burdening for the patient, increasing patient's mobility; "from arthodesis to arthoplasty". The procedure for implantation especially for spine will be adapted to minimally-invasive surgery. A parallel support by means of tissue repair and bone substitutes prolongs the patient's life-activity as well as healthy aging of the society.