Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Nanomaterials: friends or foes?

100%

Lewandowska M. , Roguska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

tom Vol. 31, nr 3

773-776

EN

Within the field of nanomaterials the main emphasis has been placed, so far, on the development of technology and applications, while the potential risks for human health and the environment received marginal attention. The specific properties which make nanomaterials so interesting for industrial applications may also lead to specific risks. For instance, smaller particles have a greater surface area per unit mass than larger particles, which may render them more reactive and possibly more toxic. In addition, the small particle size may allow nanomaterials to penetrate more easily through the body compared to large particles. Data for some nanomaterials on their toxicity are now emerging and need to be carefully interpreted before generalizing for all nanomaterials. There is, however, a clear need to carry an extensive research of the potential hazards and possible benefits of nanomaterials.

PL

Wraz z postępującym rozwojem nanotechnologii i coraz powszechniejszym wykorzystaniem rożnych nanomateriałów w produktach codziennego użytku konieczne jest określenie realnego zagrożenia, jakie niesie nanotechnologia. Problem potencjalnej szkodliwości nanomateriałow dla człowieka i środowiska naturalnego odnosi się w szczególności do nanocząstek. Ich negatywne oddziaływanie wynika z faktu, że mają wymiar znacząco mniejszy w porównaniu z komórkami tkanek organizmów żywych. Stwarza to potencjalną możliwość ich wnikania do tkanek i zmian ich funkcjonowania. Wydaje się jednak, że obecnie największe ryzyko związane z nanomateriałąmi polega na braku kontroli, w sensie braku środków technicznych do monitorowania środowiska naturalnego, co do obecności i oddziaływania nanocząstek i nanomateriałów. Niezwykle potrzebna jest wyważona debata na temat rzeczywistych korzyści i zagrożeń wynikających z rozwoju tej dziedziny nauki.

2

Charakterystyka nanoporowatych warstw na Ti jako perspektywicznych podłoży dla zastosowań biomedycznych

80%

Pisarek M. , Roguska A. , Andrzejczuk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

tom Vol. 32, nr 2

71-76

PL

Nanorurki (NT) tlenku tytanu o długości około 1 ?m i średnicy w zakresie od 40 do 110 nm wytworzono na Ti metodą utleniania anodowego przy stałym potencjale (10, 15, 20 i 25 V) w roztworze gliceryny i wody dejonizowanej z dodatkiem 0,86% mas. fluorku amonu. Do scharakteryzowania samoorganizujących się porowatych warstw na Ti oraz wpływu temperatury wygrzewania w zakresie 200÷600°C na ich morfologię, strukturę i mechaniczną stabilność wykorzystano elektronową mikroskopię skaningową, elektronową mikroskopię transmisyjną, dyfrakcję rentgenowską oraz spektroskopię fotoelektronów. Na powierzchni termicznie stabilizowanych nanorurek TiO2 zaadsorbowano proteiny w celu wstępnej oceny biozgodności tak przygotowanych podłoży. Przeprowadzone badania wykazały, iż porowate warstwy tlenkowe uzyskiwały stabilność po wygrzewaniu w temperaturze powyżej 400°C, a ich struktura ulegała zmianie z amorficznej na krystaliczną (anataz + rutyl). Tak zmodyfikowana powierzchnia Ti okazała się obiecującym podłożem do adsorpcji protein w porównaniu z powierzchnią typowego implantu z czystego Ti.

EN

Titanium oxide nanotube arrays were fabricated in a mixture of glycerol, deionized water and low concentration solution of NH4F (0.86 wt %). Well- -ordered nanotube arrays of titania with length of ~1.0 ?m and diameter of about 40÷110 nm were prepared via electrochemical oxidation at constant voltage (10, 15, 20 or 25 V). SEM, X-ray diffraction, FTIR spectroscopy and XPS surface analytical technique were used to characterize the self-organized porous layers, and the effect of annealing at 200÷600°C on their morphology, structure and mechanical stability. Thermally stabilized TiO2 nanotubes were used for adsorption of the protein on their surfaces. Our results showed, that the nanotubular structure was stable above the 400°C and their structure changed from amorphous to the crystalline phase (anatase + rutile). Surface of Ti modified as presented in the article appeared a promising substrates for protein adsorption, as compared to a typical Ti implant surfaces.

3

Biomimetic Ca-P coatings obtained by chemical/electrochemical methods from Hanks' solution on a Ti surface

80%

Pisarek M. , Roguska A. , Marcon L. , Andrzejczuk M.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

tom Vol. 15, no. 113

29--32

EN

The purpose of this study was to investigate the bioactivity of porous calcium phosphate coatings on titanium prepared using a two-step procedure (chemical etching or anodic oxidation of Ti followed by soaking in simulated body fluid or direct electrodeposition from Hanks' solution). In order to evaluate the potential use of the coatings for biomedical applications, the adsorption of serum albumin, the most abundant protein in the blood, and the attachment of living cells (osteoblasts, U2OS) were studied.

4

Fabrication of nanotubular oxide layer on Ti–24Nb–4Zr–8Sn alloy by electrochemical anodization

80%

Matras A. , Roguska A. , Lewandowska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

tom Vol. 38, nr 1

2--7

EN

Nanotubular oxide layer of TiO2 was fabricated by electrochemical anodization of Ti–24Nb–4Zr–8Sn alloy in electrolyte containing water, glycerin and ammonium fluoride. Physicochemical characterization was performed in order to evaluate the structural and chemical properties of obtained layer. Variable parameters such as voltage (10 V, 20 V and 30 V) and anodization time (10 min and 40 min) were applied to determine the influence of those factors on the morphology and chemistry of fabricated titania nanotubes. Scanning electron microscopy was used to assay the architecture of obtained nanotubular layer and the impact of anodization parameters on the produced structure. Chemical and structural analysis were conducted by energy dispersive X-ray spectroscopy coupled with scanning electron microscope and X-rays diffraction technique. Obtained results allowed to declare that morphology of the nanotubes depends on voltage applied and duration of the anodization. For higher voltage applied, the nanotubes with bigger diameter are obtained. For layers fabricated at 10 and 20 V, increase in anodization time results in obtaining more homogeneous oxide structure (the diameter distribution is narrow) as well as decrease of characteristic dimensions values (wall thickness and diameter). For structures anodized with 10 V, the average nanotubes diameter was 38 nm while for layer fabricated with 30 V, the average diameter was 101 nm. The most uniform nanotubular structure was fabricated by anodization at 20 V for 40 min. Chemical analysis revealed presence of such elements as titanium, oxygen, niobium and tin. However, thickness of the nanotubular oxide layer is about hundreds of nm, therefore additional examination need to be done to determine whether the nanotubes contains alloying elements (Nb or Sn) or the signal comes from the substrate. In general, the chemical composition of the anodized nanotubes corresponds to the composition of the substrate Ti2448 alloy.

PL

Elektrochemiczna anodyzacja jest prostą i uniwersalną metodą pozwalającą na otrzymywanie porowatych warstw tlenkowych o uporządkowanej strukturze na powierzchni różnych materiałów metalicznych, zarówno czystych metali, jak i stopów, w szczególności stopów tytanu. Preferowanymi stopami do utleniania anodowego są materiały jednofazowe, ponieważ nie ulegają niekorzystnemu selektywnemu rozpuszczaniu, które zachodzi dla stopów dwufazowych. W ciągu ostatnich kilku lat jednofazowe stopy β tytanu zyskiwały coraz większą popularność ze względu na połączenie dużej wytrzymałości, małej gęstości oraz dobrej odporności na korozję, wykazując przy tym bardzo dobre właściwości przetwórcze. W artykule scharakteryzowano nanorurkowe warstwy tlenkowe o uporządkowanej strukturze wytworzone w procesie elektrochemicznej anodyzacji na stopie Ti–24Nb–4Zr–8Sn w elektrolicie na bazie gliceryny zawierającym jony fluorkowe. Przeprowadzono charakterystykę fizykochemiczną w celu oceny właściwości strukturalnych i chemicznych otrzymanych warstw. Zastosowano zmienne parametry procesu wytwarzania, tj. napięcie i czas anodyzacji, w celu określenia ich wpływu na morfologię i właściwości nanorurkowych warstw tlenkowych.

5

Charakterystyka warstw kompozytowych Ca-P/Ag/TiO2 na Ti do zastosowań biomedycznych

80%

Roguska A. , Pisarek M. , Lewandowska M. , Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

tom Vol. 33, nr 3

193--196

PL

Istotnym problemem w aplikacji implantów jest ryzyko infekcji pooperacyjnych, w dużym stopniu spowodowane przyleganiem bakterii do biomateriału. Celem przeprowadzonych prac jest wytworzenie nowoczesnych warstw kompozytowych typu Ca-P/Ag/TiO2 na podłożu tytanowym o dobrej biozgodności i właściwościach bakteriobójczych. Metodą utleniania anodowego wytworzono nanorurki TiO 2, które mają uporządkowaną strukturę, a ich wzrost odbywa się prostopadle do podłoża. Specyficzne rozwinięcie powierzchni nanorurek TiO 2 ułatwia tworzenie się warstw fosforanowo- -wapniowych (Ca-P). Osadzenie na tak przygotowanych podłożach odpowiedniej liczby nanocząstek srebra o średnicy 2÷50 nm metodą napylania w próżni ma zapewnić oczekiwane właściwości antyseptyczne. Warstwy kompozytowe na Ti składające się z powłoki ceramicznej i nanocząstek Ag powinny pozytywnie wpływać na aktywność osteoblastów oraz zapobiegać przyłączaniu się bakterii do powierzchni implantu.

EN

The new generation of medical implants made of titanium is functionalized with different coatings to improve their bioactivity and reduce the risk of infection. This paper describes how these goals can be achieved via the deposition of silver nanoparticles and calcium phosphate coating. TiO2 nanotubes were grown on a Ti substrate via electrochemical oxidation. Silver particles with a size of 2÷50 nm were deposited on the surface using the sputter deposition technique. It has been found that the silver nanoparticles are distributed homogeneously in the coating, which is promising to maintain a steady antibacterial effect. The results also show that the Ag-incorporated TiO2 nanotubes significantly stimulate apatite deposition from a Hanks’ solution. The highly ordered Ag-incorporated TiO 2 nanotube arrays with apatite coating may offer unique surface features of biomedical implants that assure both biocompatibility and antibacterial properties.

6

Antibacterial Composite Layers on Ti: Role of ZnO Nanoparticles

70%

Roguska A. , Belcarz A. , Suchecki P. , Andrzejczuk M. , Lewandowska M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

tom Vol. 61, iss. 1

213--216

EN

Problem of Post-operative infections of implant materials caused by bacterial adhesion to their surfaces is very serious. Enhancement of antibacterial properties is potentially beneficial for biomaterials value. Therefore, the metallic and metallic oxide nanoparticles attract particular attention as antimicrobial factors. The aim of this work was to create nanotubular (NT) oxide layers on Ti with the addition of ZnO nanoparticles, designed for antibacterial biomedical coatings. Antimicrobial activities of titanium, TiO2 NT and ZnO/TiO2 NT surfaces were evaluated against bacterial strain typical for orthopaedic infections: S. epidermidis. TiO2 NT alone killed the free bacterial cells significantly but promoted their adhesion to the surfaces. The presence of moderate amount of ZnO nanoparticles significantly reduced the S. epidermidis cells adhesion and viability of bacterial cells in contact with modified surfaces. However, higher amount of loaded nanoZnO showed the reduced antimicrobial properties than the medium amount, suggesting the overdose effect.

7

Antibacterial Composite Layers on Ti: Role of ZnO Nanoparticles

70%

Roguska A. , Belcarz A. , Suchecki P. , Andrzejczuk M. , Lewandowska M.

|

nr 2

8

Antibacterial Composite Layers on Ti: Role of ZnO Nanoparticles

70%

Roguska A. , Belcarz A. , Suchecki P. , Andrzejczuk M. , Lewandowska M.

|

9

Chemical modification of nanocrystalline titanium surface for biological application

70%

Zwolińska M. , Roguska A. , Pisarek M. , Załęgowski K. , Garbacz H.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

tom Vol. 35, nr 2

231--234

EN

Due to unique properties, titanium and titanium alloys are most commonly used metallic biomaterials. Alloing alements in case of long term aplicatons cane lead to metalosis. Because of the significant strengthening, Ti6Al4V alloy can be replaced by pure titanium after grain refinement to the nanometric scale. In this paper, nanocrystalline and microcrystalline titanium Grade 2 was subjected after to two types of chemical modification: soaking in 3 M NaOH for 24 hours at 60°C and annealing at 400°C as well as soaking in a solution of 85% H3PO4 and 30% H2O2 at room temperature. The purpose of modification was to change the topography and the chemical composition of the titanium surface and improve its bioactivity. Titanium surfaces were analyzed using scanning electron microscope (SEM) and TEM before and after modification. The surface chemical composition was examined by Auger electron spectroscopy (AES) using a high resolution electron Auger microprobe Microlab 350 (Thermo Electron).

PL

Ze względu na unikatowe właściwości tytan oraz jego stopy są zaliczane do najczęściej stosowanych biomateriałów metalicznych. Pierwiastki stopowe V i Al obecne w stopach tytanu przeznaczonych na silnie obciążone implanty, w przypadku długoterminowych wszczepów, mogą nieść jednak ryzyko metalozy. Umocnienie tytanu przez zmniejszenie rozmiaru ziaren do skali nanometrycznej może istotnie ograniczyć potrzebę stosowania stopów. W pracy powierzchnia nanokrystalicznego i mikrokrystalicznego tytanu Grade 2 została poddana dwóm rodzajom modyfikacji chemicznej: trawieniu w 3 M roztworze NaOH przez 24 h w temperaturze 60°C i wygrzewaniu w 400°C oraz trawieniu w roztworze 85% H3PO4 i 30% H2O2 w temperaturze pokojowej. Celem zastosowanych modyfikacji była zmiana topografii i/lub składu chemicznego powierzchni tytanu i w efekcie poprawa jego bioaktywności. Po trawieniu powierzchne tytanu poddano analizie za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM) oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Skład chemiczny powierzchni był badany metodą spektroskopii elektronów Augera (AES) za pomocą wysokorozdzielczego mikroanalizatora elektronów Augera Microlab 350 (Thermo Electron).

10

Enhanced bioactivity of calcium phosphate coatings obtained by a direct electrodeposition from Hanks' solution on Ti surface

70%

Pisarek M. , Roguska A. , Marcon L. , Andrzejczuk M. , Janik-Czachor M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

tom Vol. 58, iss. 1

261-267

EN

The main requirements for titanium biomaterials are: (a) biocompatibility, (b) resistance to biological corrosion and (c) antisepticity. These requirements may be met by a new generation of titanium biomaterials with a specific surface layer of strictly defined microstructure, chemical and phase composition. Recently, various surface modifications have been applied to form a bioactive layer on Ti surface, which is known to accelerate osseointegration. The purpose of this study was to investigate bioactivity of porous calcium phosphate coatings prepared by a direct electrodeposition on Ti surface from a modified Hanks’ solution. The thick 200 nm coatings, were prepared via cathodic polarization at constant voltage -1.5 V vs. OCP in a Hanks’ solution. In order to evaluate the potential use of the coatings for biomedical applications, the adsorption of bovine serum albumin (BSA), the most abundant protein in blood, and living cells attachment (osteoblasts, U2OS) were studied. The observed differences in living cells attachment suggest a more promising initial cellular response of Ca-P coatings with a pre-adsorbed albumin. The topography and a cross-section view of the Ca-P coatings were characterized using SEM and STEM techniques. The surface analytical techniques (AES, XPS, and FTIR) were used to characterize their chemical composition before and after protein BSA adsorption.

PL

Wymagania stawiane biomateriałom tytanowym to przede wszystkim: (a) biozgodność, (b) odporność na korozję oraz (c) antyseptyczność. Wymagania te mogą zostać spełnione poprzez wytworzenie nowej generacji biomateriałów tytanowych o określonej powierzchni właściwej, z ściśle określoną mikrostrukturą, składem fazowym i chemicznym. Współczesnie znane są różne metody modyfikacji powierzchni Ti prowadzące do formowania bioaktywnych warstw, które przyspieszają proces osteointegracji. Celem naszych badań było zbadanie bioaktywności porowatych powłok fosforanowo-wapniowych (Ca-P) przygotowanych poprzez bezpośrednie elektroosadzanie na powierzchni Ti z roztworu Hanka. Grubość wytworzonych powłok wynosiła około 200 nm, przy parametrach procesu elektroosadzania: napięcie - 1.5 V vs. OCP, czas 8000 s, roztwór Hanka. W celu dokonania oceny możliwości zastosowania badanych powłok dla potrzeb biomedycznych zastosowano adsorpcje albuminy surowicy bydlecej (BSA), która jest najczęstszą występującą proteina we krwi oraz testy komórkowe przyłączania się osteoblastów (linia komórkowa U2OS). Obserwowane zmiany podczas testów z żywymi komórkami sugerują bardziej obiecujacą początkową odpowiedz dla powłok fosforanowo-wapniowych z wstępnie zaadsorbowana albumina. Do obserwacji topografii powierzchni otrzymanych powłok oraz struktury na przekroju zastosowano mikroskopie wysokorozdzielczą SEM oraz TEM. Zastosowano również techniki powierzchniowo czułe: AES, XPS, FTIR w celu okreslenia składu chemicznego warstw przed oraz po adsorpcji protein na ich powierzchni.

11

Antibacterial Composite Layers on Ti: Role of ZnO Nanoparticles

70%

Roguska A. , Belcarz A. , Suchecki P. , Andrzejczuk M. , Lewandowska M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

tom Vol. 61, iss. 2B

937--940

EN

Problem of post-operative infections of implant materials caused by bacterial adhesion to their surfaces is very serious. Enhancement of antibacterial properties is potentially beneficial for biomaterials value. Therefore, the metallic and metallic oxide nanoparticles attract particular attention as antimicrobial factors. The aim of this work was to create nanotubular (NT) oxide layers on Ti with the addition of ZnO nanoparticles, designed for antibacterial biomedical coatings. Antimicrobial activities of titanium, TiO2 NT and ZnO/TiO2 NT surfaces were evaluated against bacterial strain typical for orthopaedic infections: S. epidermidis. TiO2 NT alone killed the free bacterial cells significantly but promoted their adhesion to the surfaces. The presence of moderate amount of ZnO nanoparticles significantly reduced the S. epidermidis cells adhesion and viability of bacterial cells in contact with modified surfaces. However, higher amount of loaded nanoZnO showed the reduced antimicrobial properties than the medium amount, suggesting the overdose effect.

12

In vitro evaluation of degradable electrospun polylactic acid/bioactive calcium phosphate ormoglass scaffolds

61%

Majchrowicz A. , Roguska A. , Krawczyńska A. , Lewandowska M. , Martí‑Muñoz J. , Engel E. , Castano O.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

tom Vol. 20, no. 2

296--306

EN

Nowadays, the main limitation for clinical application of scaffolds is considered to be an insufficient vascularization of the implanted platforms and healing tissues. In our studies, we proposed a novel PLA-based hybrid platform with aligned and random fibrous internal structure and incorporated calcium phosphate (CaP) ormoglass nanoparticles (0, 10, 20 and 30 wt%) as an off-the-shelf method for obtaining scaffolds with pro-angiogenic properties. Complex morphological and physicochemical evaluation of PLA–CaP ormoglass composites was performed before and after in vitro degradation test in SBF solution to assess their biological potential. The degradation process of PLA–CaP ormoglass composites was accompanied by numerous CaP-based precipitations with extended topography and cauliflower-like shape which may enhance bonding of the material with the bone tissue and accelerate the regenerative process. Random fiber orientation was preferable for CaP compounds deposition upon in vitro degradation. CaP compounds precipitated firstly for randomly oriented composite nonwovens with 20 and 30 wt% addition of ormoglass. Moreover, the preliminary bioactivity test has shown that BSA adsorbed to PLA–CaP ormoglass composites (both aligned and randomly oriented) with 20 and 30 wt% of ormoglass nanoparticles which was not observed for pure PLA scaffolds.