Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

New gradient coatings on TiN and TiCN basis for biomedical application to blood contact

100%

Major B. , Major R. , Bruckert F. , Lackner J. M. , Ebner R. , Kustosz R. , Lacki P.

|

2007

|

tom Vol. 7, nr 3(13)

63-70

EN

Adhesion of blood cells and its activation to material surface used as implants is a problem of crucial importance. Structure parameters influence essentially the interaction of biomedical materials with a human connective tissue. The work is focused on TiN and TiCN thin coatings produced on titanium substrate by application of different methods i.e. pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering, and hybrid PLD, at room temperature. Biophysical tests of the kinetics of shear flow-induced cell detachment have been carried out. Model eucariotic cells easy to manipulate using technics of molecular biology have been used in experiments. Fluorescence patterns obtained after the performed test at kinetics condition tests have been used to establish kinetics curves. A microstructure examination by application of XRD and transmission electron microscopy have been performed. The work is realized in cooperation with the Foundation of Cardiac Surgery Development in the frame-work of partially implanted prosthesis of the artificial heart project.

2

Kinetics of eukaryote cells adhesion under shear flow detachment on the PLD deposited surfaces

100%

Major R. , Bruckert F. , Lackner J. M. , Waldhauser W. , Pietrzyk M.

|

2008

|

tom Vol. 56, nr 3

223-228

EN

Hybryd PLD method was used for deposition high quality thin Ti, TiN, Ti(C,N) and DLC coatings. The kinetic energy of the evaporated particles was controlled by application of variation of different reactive and non reactive atmospheres during deposition. The purpose was to improve adhesion by building a bridge between the real ceramic coating and the substrate. A new layer composition layout was proposed by application of a buffer, starting layer. Advanced HRTEM investigation based on high resolution transmission electron microscopy was used to reveal structure dependence on specific atmosphere in the reactive chamber. New experimental technique to examine the crystallographic orientation based on X-ray texture tomography was applied to estimate contribution of the atmosphere to crystal orientation. Using Dictyostelium discoideum cells as a model organism for specific and nonspecific adhesion, kinetics of shear flow-induced cell detachment was studied. For a given cell, detachment occurs for critical stress values caused by the applied hydrodynamic pressure above a threshold. Cells are then removed from the substrate with an apparent first-order rate reaction that strongly depends on the stress. The threshold stress depends on cell size and physicochemical properties of the substrate, but it is not affected by depolymerization of the actin and tubulin cytoskeleton.

3

Molekularne czynniki adhezyjne w szerzeniu się nabłonkowego raka jajnika

75%

Waksmański B. , Olejek A.

Ginekologia Onkologiczna

|

2006

|

tom 4

|

nr 3

193-201

EN

The process of spread of epithelial ovarian cancer is associated with molecular mechanisms including cellular surface receptors, basal membrane components, intercellular adhesion molecules and cell-derived signals. The key role in cellular adhesion and its motility is played by E-cadherin and catenins. Expression of the cadherin – catenin complex decreases in parallel with progressing clinical stage of ovarian cancer. At the same time, re-expression of this complex is associated with dissemination of the neoplasm over peritoneal surface. Changing expression or dysfunction of receptors for integrins and their association with molecules of extracellular matrix (ECM) is closely correlated with tumour progression and/or its metastatic potential. The lysophosphatidic acid mediates laminin-dependant migration of cells by the autocrine local mechanism. The first step in formation of metastases is degradation of collagen type IV, as well as activation of metalloproteinases and pro-angiogenic factors, whose increased expression is seen in ovarian cancer cells. Adhesion contact kinase (FAK) is crucial for migration of neoplastic cells, inversely dependant on growth factors and integrin receptors. Increased expression of this kinase is associated with statistically significant with higher clinical stage of the tumour, presence of metastases in lymph nodes and distant metastases. The basic prerequisite for formation of metastases is derangement of cell adhesion mechanism, inducing loss of adhesion between cells and between cells and extracellular matrix. This mechanism is crucial in the spread of ovarian cancer throughout the abdominal cavity.

PL

Proces szerzenia się nabłonkowego raka jajnika jest związany z mechanizmami molekularnymi obejmującymi receptory powierzchni komórki, składnikami błony podstawnej, międzykomórkowymi cząsteczkami adhezyjnymi oraz sygnałami pochodzącymi od komórki. Podstawową rolę w adhezji komórki i jej ruchliwości pełnią E-kadheryna oraz kateniny. Ekspresja kompleksu kadheryna – kateniny zmniejsza się wraz z postępującym stopniem zaawansowania klinicznego raka jajnika. Jednocześnie występuje reekspresja tego układu w przypadku rozsiewu procesu nowotworowego na powierzchni otrzewnej. Zmieniająca się ekspresja lub nieprawidłowe działanie receptorów integryn i ich związek z cząsteczkami macierzy zewnątrzkomórkowej ECM wykazuje ścisłe połączenie z postępem rozwoju guza lub potencjałem przerzutu. Kwas lizofosfatydowy pośredniczy w zależnej od laminin migracji komórek w autokrynnym mechanizmie lokalnym. Pierwszym krokiem w procesie tworzenia przerzutów jest degradacja kolagenu typu IV z działaniem metaloproteinaz oraz czynników proangiogennych, których zwiększona ekspresja jest obserwowana w komórkach raka jajnika. Kinaza kontaktów adhezyjnych FAK pełni podstawową rolę w migracji komórek nowotworowych ujemnie zależnych od czynników wzrostu oraz receptorów integryn. Zwiększona ekspresja tej kinazy wiąże się istotnie statystycznie z wyższym stopniem zaawansowania klinicznego guza, obecnością przerzutów w węzłach chłonnych i obecnością odległych przerzutów. Podstawowym wstępnym warunkiem powstania przerzutu jest zaburzenie mechanizmu adhezji komórki, co w konsekwencji indukuje zmiany w przyleganiu między komórkami oraz komórkami a macierzą zewnątrzkomórkową. Mechanizm ten ma podstawowe znaczenie w szerzeniu się raka jajnika w obrębie jamy brzusznej.

4

Wpływ struktury powłok na bazie tytanu i węgla na właściwości biofizyczne biomateriałów do kontaktu z krwią

63%

Major Ł. , Lackner J. M. , Wilczek P. , Maksymow K. , Major B.

|

tom Vol. 31, nr 4

1085-1090

PL

Określenie oddziaływania komórka-materiał odgrywa podstawową rolę w projektowaniu biomateriałów. W pracy podjęto analizę wpływu struktury i składu powłok na właściwości biofizyczne. Oddziaływanie materiał-komórka rozważane było w warunkach statycznych i dynamicznych. Przedmiotem badań był: metaliczny Ti, azotek tytanu (TiN), węgloazotek tytanu Ti(N, C) z wysoką i niską zawartością węgla oraz powłoki węglowe, jako planowane materiały do kontaktu z krwią. Najlepsze właściwości obserwowano dla TiN, jakkolwiek stwierdzono silny wpływ na biozgodność stechiometrii TiN (stosunku atomowego Ti/N). Obserwowane oddziaływanie komórka-materiał analizowane było w aspekcie wpływu orientacji krystalograficznej, składu i mikrostruktury.

EN

Determination of reaction cell-material is a major challenge in biomaterial design. Contribution of structure and chemical content on biophysical properties has been studied in the work. As planned perspective coating materials for blood contacting purposes, Ti, TiN, Ti(C, N) with high and low carbon content and DLC have been studied. Good properties in respect to blood contact were observed for TiN, however, strong contribution of TiN stoichiometry (atomic proportion Ti/N) on biocompatibility were stated. Reaction of cell-material has been analyzed in relation to crystallographic orientation, chemical content and microstructure.

5

Coatings on TiN and Ti(C,N) basis for biomedical application to blood contact and TiN/CrN multilayered tribological systems produced by pulsed laser deposition

63%

Major B. , Bruckert F. , Lackner J. M. , Ebner R. , Kustosz R. , Lacki P.

|

2008

|

tom Vol. 53, iss. 1

39-48

EN

Research activity on surface en g ineering performed at the IMIM PAS in last years has been presented. Experiments were focused on TiN and Ti(C,N) thin coatings produced on titanium and biologically applied polyurethane substrates by application of pulsed laser deposition (PLD), magnetron sputtering (MS), and hybrid PLD/MS, at room temperature. Bio-physical tests of the kinetics of shear flow-induced cell detachment have been carried out. Model eucariotic cells easy to manipulate using technics of molecular biology have been used in experiments. Fluorescence patterns obtained after the performed test at kinetics condition tests have been used to establish kinetics curves. A microstructure examination by application of XRD and transmission electron microscopy have been performed. On the basis of the real cell detachment experiment, a finite element simulation was done. The highest shear stress was estimated for the region of the radius of the whole pierced in the center of the upper disc. There are an increasing number of applications in tribology where the properties of a sin gle material are not sufficient. One way to surmount this problem is to use a multilayer coating. Application of metallic interlayers improves adhesion of nitride hard layer in multilayer systems. Tribological coatings consisted of 4, 8 and 32 layers of Cr/CrN and Ti/TiN types were fabricated with the PLD technique. It is found in transmission electron examinations on thin foils prepared from cross-section that both nitride-based multilayer structures studied are characterized by small columnar crystallite sizes and high defect density, what might raise their hardness but compromise coating adhesion. The intermediate metallic layers contained larger sized and less defective columnar structure compared to the nitride layers located at close to the substrate which should improve the coatings toughness. Switching from single layer to multi-layer metal/nitride composition improved resistance to delamination.

PL

Przedstawiono działalność IMIM PAN prowadzoną w ostatnich latach w zakresie inżynierii powierzchni. Badania koncentrowaly się na cienkich warstwach typu TiN i Ti(C,N) wytwarzanych z wykorzystaniem metody osadzania laserem impulsowym (PLD), magnetronowej (MS) oraz hybrydowej PLD/MS w temperaturze pokojowej na podłożu metalicznego tytanu oraz stosowanego biologicznie poliuretanu. Przeprowadzono testy biofizyczne kinetyki wymywania komórek w warunkach naprężenia ścinania generowanego przepływem. W badaniach zastosowano modelowe komórki eukariota, które są dogodne do wykorzystania w eksperymentalnych technikach biologii molekularnej. Obrazy fluorescencyjne uzyskane po przeprowadzonych testach w warunkach kinetycznych wykorzystane zostaly do wyznaczenia krzywych kinetycznych. Przeprowadzono badania mikrostruktury metodą dyfrakcji rentgenowskiej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Wykorzystując wyniki rzeczywistego eksperymentu wymywania komórek, przeprowadzono modelowanie metodą elementów skończonych. Najwyższe naprężenia ścinające uzyskano dla obszaru leżącego na brzegu otworu centralnego górnego dysku. Wzrasta ilość zastosowań w tribologii gdy właściwości tworzywa jednowarstwowego są niewystarczające. Jednym z rozwiązań jest wytwarzanie powłok wielowarstwowych. Zastosowanie wielowarstwy metalicznej w układzie Ti/TiN, zawierającym twardą warstwę azotkową, poprawia adhezje. Wytworzone zostały metodą PLD układy tribologiczne składające się z 4, 8 oraz 32 warstw typu Cr/CrN i Ti/TiN. Stwierdzono w badaniach metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej na cienkich foliach uzyskanych z przekroju poprzecznego, że obydwa wielowarstwowe systemy charakteryzują się drobnokrystaliczną strukturą o małej wielkości ziaren kolumnowych z dużą gęstością defektów. Może to wpływać na wzrost twardości, obniżając jednak adhezję powłoki. Międzywarstwy metaliczne zawierają nieco większych rozmiarów i mniej zdefektowaną strukturę kolumnową niż warstwy azotkowe. Warstwa metaliczna jest pierwsząwarstwąprzy podłożu i podnosi ona plastyczność powłoki. Przechodząc od warstwy pojedynczej do wielowarstwy typu metal/azotek uzyskuje siępoprawę odporności na delaminację.

6

Surface functionalization for tissue analog of blood contacting materials

63%

Major R. , Lackner J. M. , Wilczek P. , Sanak M. , Sobota M. , Kowalczuk M. , Marczak J. , Maksymow K. , Major B.

|

tom Vol. 32, nr 4

545-548

EN

Selection of materials designed for surface modification of blood contacting polymer devices has been made. The materials like: TiN, Ti(C, N) and a-C:H (DLC doted with Si or Ti) were selected. Fabrication of functional coatings on polymer surfaces modified using surface engineering methods was realized. It determines an essential progress in problems development leading to fabrication of a final organic coating contacting with blood. This has been postulated by medical doctors. Biomimetic surface modification in direction of extracellular matrix (ECM) formation onto implant surfaces of cardiovascular devices seems to be a perspective method for hemocompatibility improvement. Re-creation of internal structure of vessel wall could be a good solution which allows a long term implantation. For optimization of cell growth it is an essential creation of a suitable spatial scaffold architecture on which cells are deposited. In reality, cells do not go into a direct contact with the material of scaffold, but always joint with a layer of adsorbed respective proteins which nature state and type have an essential influence on cell adhesion. Research work has been performed in area of four problems i.e. (i) cell migration inside migration channels, laser ablation was used for channel fabrication; (ii) analysis of protein adsorption with application of Foetal Buffer Serum, adsorption of albumin was studied, (iii) surface functionalization with application of electrospinning and polyelectrolites which in subsequent stages should lead to design of tissue analog; (iv) analysis of survival and endothelium cell proliferation, human endothelium cells HUVEC line were used in the study. Structure diagnostic was carried out with application of confocal microscopy dedicated to biomedical studies. Reaction of cell-material was studied in static and dynamic conditions.

PL

Na podstawie zrealizowanych badań strukturalnych i diagnostyki biomedycznej dokonano selekcji materiałów przeznaczonych do modyfikacji powierzchni elementów polimerowych przewidzianych do kontaktu z krwią. Wytypowano następujące materiały: stechiometryczny TiN, Ti(C, N) oraz a-C:H (DLC dotowane Si lub Ti). Wykonano funkcjonalne powłoki na materiałach poliuretanowych zmodyfikowanych metodami inżynierii powierzchni. Stanowi to bardzo istotny postęp w rozwoju problematyki i prowadzi do uzyskania organicznej finalnej powłoki kontaktowej z krwią, co postulowane jest przez lekarzy. Biomimetyczna modyfikacja powierzchniowa w kierunku struktury macierzy zewnątrzkomórkowej implantów układu sercowo-naczyniowego jest obiecującą metodą poprawy hemozgodności. Odtworzenie struktury wewnętrznej ściany naczynia może być właściwym rozwiązaniem pozwalającym na długoterminową implantację. W celu optymalizacji wzrostu komórek istotne jest odtworzenie właściwej przestrzennej architektury rusztowania, na którym są osadzane komórki. W rzeczywistości komórki nie wchodzą w bezpośredni kontakt z materiałem rusztowania, ale zawsze łączą się z warstwą zaadsorbowanych odpowiednich białek, których natura i typ ma istotny wpływ na adhezję komórkową. Badania prowadzono w obszarze czterech zagadnień: (i) migracji komórkowej na materiałach z kanalikami migracyjnymi uzyskanymi metodą ablacji laserowej; (ii) analizy adsorpcji białek z zastosowaniem surowicy cielęcej (Foetal Buffer Serum), analizowano adsorpcję albuminy; (iii) funkcjonalizacji powierzchni z zastosowaniem polielektrolitów, które w dalszych etapach powinno doprowadzić do konstrukcji analogu tkankowego; (iv) analizy przeżywalności i proliferacji komórek śródbłonka, do badań zastosowano ludzkie komórki śródbłonka linii HUVEC. Diagnostykę strukturalną realizowano z zastosowaniem mikroskopu konfokalnego dedykowanego do badań biomedycznych. Oddziaływanie materiał-komórka rozważane było w warunkach statycznych i dynamicznych.