Bioaktywne powłoki przeciwdrobnoustrojowe na wyrobach medycznych do implantacji nałożone przez plazmowe utlenianie elektrolityczne. Bioactive antimicrobial coatings for implantable medical devices formed by plasma electrolytic oxidation
Journal Title: Obróbka Plastyczna Metali - Year 2018, Vol 29, Issue 1
Abstract
W przedstawionej pracy badawczej wytworzono nowatorską powłokę na bazie TiO2 zawierającą nanocząsteczkowy hydroksyapatyt (n-HA) i cząstki srebra na dostępnych w handlu podłożach stopowych Ti-6Al-4V (Grade 5) i Ti-czysty (Grade 2) za pomocą techniki plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO). Osadzanie powłoki zrealizowano w wodnym roztworze wodorofosforanu disodowego zawierającego zawieszone nanocząsteczki hydroksyapatytowe i wodorotlenek potasu w trybie impulsowym prądu bipolarnego o kontrolowanym cyklu pracy. Włączenie przeciwdrobnoustrojowych cząsteczek srebra było możliwe z wykorzystaniem oddzielnej operacji technologicznej w wodnym roztworze AgNO3 na zasadzie fotokatalizy na powierzchni TiO2 w warunkach obróbki w ultrafiolecie. Morfologię powierzchni utworzonych powłok zbadano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), natomiast skład pierwiastkowy powłok został określony metodą analizy dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Obecność nanocząsteczek HA w utworzonych powłokach została określona za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (FTIR). Wyniki wskazują, że utworzone powłoki PEO wykazują porowatą strukturę sieciową z osadzonymi cząstkami n-HA i Ag równomiernie rozmieszczonymi na całej powierzchni powłok. Utworzone w technologii PEO warstwy TiO2:n-HA: Ag mogą być stosowane jako bioaktywne powłoki biomimetyczne o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych w celu zwiększenia aktywności biologicznej, osteointegacji i stabilności biochemicznej w implantowanych wyrobach medycznych. In the present study, a novel TiO2-based coating containing nanosized hydroxyapatite (n-HA) and Silver particles has been formed on commercially available Ti-6Al-4V (Grade 5) and Ti-pure (Grade 2) alloy substrates by the Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) technique. The coating deposition were provided in an aqueous solution of disodium hydrogen phosphate containing suspended hydroxyapatite nanoparticles and potassium hydroxide under a pulsed bipolar current mode with controlled duty cycle. Inclusion of antimicrobial silver particles were possible from a separate technological operation in AgNO3 aqueous solution by the principle of photocatalysis at TiO2 surface under ultraviolet treatment. The surface morphology of the formed coatings has been examined by Scanning Electron Microscopy (SEM), while the element composition of the coatings has been determined by Energy Dispersive X-ray analysis (EDS). The presence of HA nanoparticles within the formed coatings has been analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The results indicate that the formed PEO coatings exhibit a porous network structure with embedded n-HA and Ag particles uniformly distributed over the entire surface of the coatings. The PEO-formed TiO2:n-HA:Ag layers can be used as a bioactive biomimetic coating with antimicrobial properties to enhance surface bioactivity, osseointegration and biochemical stability in implantable medical devices.
Authors and Affiliations
Dmitry Dzhurinskiy
Keywords
Related Articles
- EP ID EP454113
- DOI -
- Views 76
- Downloads 0
Warstwy tlenkowe na tytanie otrzymane metodą anodowania w kwasie siarkowym . Oxide layers on titanium obtained by anodization in sulphuric acid.
Komercyjnie czysty tytan stanowi jeden z czołowych materiałów biointegrujący się z tkankami przyzębia, co wykorzystuje się na co dzień w protetyce stomatologicznej. Wysoka reaktywność z tlenem, niska rozszerzalność termi...
Próby technologiczne gięcia wyciskanych rur ze stopu aluminium AW-6082. Technological bending trials of tubes extruded from AW-6082 aluminum alloy
W pracy przedstawiono wyniki badań wyciskanych cienkościennych (grubość ścianki ok. 1,2 mm) kształtowników zamkniętych ze stopu AW-6082. Kształtowniki wyciskano metodą wyciskania zgrzewającego, za pomocą 6-otworowych mat...
Odporność korozyjna nowych, biozgodnych materiałów kompozytowych do zastosowań biomedycznych otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego
Inżynieria biomateriałów oraz technologie związane z medycyną należą do jednej z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin naukowych w ostatnich latach. Tytan i jego stopy wraz ze stopami na osnowie żelaza, koba...
Przegląd badań z zakresu kształtowania blach w ramach realizowanych projektów Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytutu Obróbki Plastycznej. Review of research on sheet forming within the framework of realized projects of the Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute
W artykule przedstawiono zakres prac prowadzonych w Zakładzie Tłoczenia Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytutu Obróbki Plastycznej na przełomie ostatnich lat. Zamieszczono wyniki badań, m.in. prac statutowych, związanyc...
Koncepcja i badania eksperymentalne kształtowania elementów cienkościennych przy pomocy hybrydowej metody laserowo-mechanicznej. Concept and experimental tests of forming thin-walled elements using a hybrid, laser-mechanical method
W niniejszym artykule autor przedstawia założenia oraz wstępne wyniki badań doświadczalnych procesu kształtowania elementów cienkościennych przy pomocy hybrydowej metody laserowo-mechanicznej. W prezentowanej metodzie zo...