Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Karolina Pisarek

Porowate warstwy dwutlenku tytanu domieszkowane miedzią oraz wapniem do zastosowań biomedycznych


Porous titanium dioxide coatings doped with copper and calcium for the biomedical purposes


Opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Marta Kamińska
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Aleksandra Jastrzębska

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2021-06-14
Streszczenie pracy dyplomowej:
Wybrany temat dotyczący porowatych warstw dwutlenku tytanu domieszkowanych wapniem oraz miedzią skupia się na znalezieniu odpowiedzi na pytanie o wpływ właściwości fizykochemicznych i biologicznych powierzchni materiału na możliwość jego wykorzystania do zastosowań biomedycznych. W tym celu, należy skupić się na wyborze odpowiedniej techniki do obróbki powierzchni oraz na jej ocenie za pomocą odpowiednio dobranych badań fizyko-chemicznych oraz biologicznych. Literatura skupia się na znajdowaniu materiałów, których właściwości mogą pozwolić na użycie ich w zastępstwie uszkodzonych ludzkich tkanek. Jednym z najczęściej wykorzystywanych w tym celu materiałów jest stop tytanu Ti6Al4V. Powierzchnie porowatych warstw dwutlenku tytanu można domieszkować wapniem oraz miedzią. Pierwiastki te mają na celu poprawę biokompatybilności stopu tytanu ze względu na wytworzenie mocniejszego połączenia materiału z ludzkimi komórkami kostnymi oraz przy jednoczesnej poprawie bakteriobójczości. W niniejszej pracy do badań użyto próbek wykonanych ze stopu tytanu Ti6Al4V. Wytworzono porowate warstwy dwutlenku tytanu domieszkowane wapniem oraz miedzią techniką utleniania anodowego. Powierzchnie zbadano pod względem morfologii i chropowatości powierzchni za pomocą profilometru stykowego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Oceniono swobodną energię powierzchniową na podstawie wyników badania zwilżalności powierzchni. Przeprowadzono także ilościową analizę składu pierwiastkowego. Wykonano badania biologiczne w celu oceny zachowania badanych próbek w stosunku do ludzkich komórek osteoblastów oraz do komórek bakteryjnych. Otrzymane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że wytworzone warstwy dwutlenku tytanu domieszkowane wapniem oraz miedzią mogą znaleźć zastosowanie w inżynierii biomedycznej. Badania wykazały bakteriobójcze właściwości tych warstw, co pozwoli na zmniejszenie ryzyka zakażenia tkanki organizmu. Warstwy TiO2 z Ca i Cu posiadają słabe właściwości biokompatybilności. Badany materiał wpłynął negatywnie na odpowiedź osteoblastów ludzkiej linii komórkowej SAOS-2, powodując spadek ich przeżywalności. Słowa kluczowe: [Ti6Al4V], [TiO2], [zastosowanie biomedyczne], [domieszkowanie wapniem oraz miedzią].
Abstract:
The selected topic concerning porous layers of titanium dioxide doped with calcium and copper focuses on finding an answer to the question about the influence of physicochemical and biological properties of the material surface on the possibility of its use for biomedical applications. For this purpose, the focus should be put on selecting the appropriate technique for surface treatment and its evaluation by means of appropriately selected physico-chemical and biological tests. The literature focuses on finding materials whose properties may allow them to be used as a replacement for damaged human tissues. One of the most commonly used materials for this purpose is the titanium alloy Ti6Al4V. The surfaces of the porous layers of titanium dioxide can be doped with calcium and copper. These elements are aimed at improving the biocompatibility of titanium alloy due to the creation of a stronger bond of the material with human bone cells and at the same time improving the bactericide. In this study, samples made of Ti6Al4V titanium alloy were used for the tests. Porous titanium dioxide layers doped with calcium and copper were produced by anodic oxidation. The surfaces were examined for morphology and surface roughness using a contact profilometer and a scanning electron microscope. The surface free energy was assessed on the basis of the results of the surface wettability test. A quantitative analysis of the elemental composition was also carried out. Biological tests were performed to evaluate the behavior of the tested samples in relation to human osteoblast cells and to bacterial cells. The obtained results allow to state that the produced titanium dioxide layers doped with calcium and copper can be used in biomedical engineering. Studies have shown the bactericidal properties of these layers, which will reduce the risk of infection of the body's tissue. The TiO2 layers with Ca and Cu have poor biocompatibility properties. The material tested negatively affected the osteoblast response of the human SAOS-2 cell line, causing a decrease in their survival. Keywords: [Ti6Al4V], [TiO2], [Biomedical applications], [doping with calcium and copper].