Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

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

Sebastian Rakowski

Ocena wpływu podwójnego domieszkowania cynkiem oraz wapniem na właściwości fizykochemiczne i biologiczne porowatych warstw TiO2


The evaluation of the influence of the dual-doping with zinc and calcium on the physicochemical and biological properties of TiO2 coatings


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

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2020-02-12
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem pracy było wytworzenie czystych powłok tlenku tytanu (IV) (TiO2) oraz powłok TiO2 domieszkowanych równocześnie dwoma pierwiastkami o wysokim potencjale biologicznym: cynkiem oraz wapniem. Wszystkie warstwy powstały w procesie obróbki elektrochemicznej stopu tytanu Ti6Al4V metodą anodowego utleniania powierzchni. Wykorzystano dwa rodzaje elektrolitu. Pierwszym z nich była woda, zaś drugim wodny roztwór wodofosforanu wapnia, siarczanu cynku oraz octanu wapnia, stanowiący źródło jonów badanych pierwiastków. Podczas wytwarzania powłok zastosowano trzy rodzaje napięcia: 120 V, 240 V oraz 360 V. Następnie badano właściwości fizykochemiczne i biologiczne uzyskanych warstw w celu ich praktycznego zastosowania w implantologii. Powstałe powłoki badano pod względem właściwości fizykochemicznych: chropowatość za pomocą profilometru, zwilżalność metodą osadzonej kropli, morfologię powierzchni przy użyciu Skaningowej Mikroskopii Elektronowej oraz analizę ilościową pierwiastków dzięki spektroskopii fotoelektronów w zakresie promieniowania X. Biologiczna ocena materiałów obejmowała badanie podatności warstw na kolonizację mikrobiologiczną oraz stopień proliferacji komórek kostnych i ich przeżywalność. W celu zbadania właściwości biologicznych wykonano test LIVE/DEAD. Poddane badaniom powłoki oceniano w celu ich przydatności do wykorzystania jako pokrycia implantów ortopedycznych. Wyniki badań fizykochemicznych wykazały, że najlepszymi możliwościami osteointegracji cechują się powłoki domieszkowane, wytworzone przy dwóch najwyższych napięciach, tzn. 240 V oraz 360 V. Warstwy posiadają największe rozwinięcie powierzchni oraz dużą zdolność do przyciągania molekuł do powierzchni. Badania biologiczne wykazały dobrą antybakteryjność domieszkowanych powłok. Wszystkie wytworzone warstwy cechowały się brakiem cytotoksyczności. Słowa kluczowe: TiO2, anodowe utlenianie, tlenek tytanu (IV), domieszkowanie cynkiem i wapniem.
Abstract:
The purpose of the work was to produce undoped coating of titanium oxide (IV) (TiO2) and TiO2 coatings doped simultaneously with two elements with high biological potential: zinc and calcium. All layers were created in the electrochemical processing of titanium alloy Ti6Al4V by anodic surface oxidation. Two types of electrolyte were used. The first one was water, while the second one was an aqueous solution of calcium hydrogen phosphate, zinc sulfate and calcium acetate, that were the source of ions of the elements studied. Three types of voltage were used in the manufacturing of coatings: 120 V, 240 V and 360 V. Next, the physicochemical and biological properties of the obtained layers were examined for their practical application in implantology. The resulting coatings were tested in terms of physicochemical properties: roughness using a profilometer, wetting by the embedded drop method, surface morphology using Scanning Electron Microscopy and quantitative analysis of elemental composition by X-ray photoelectron spectroscopy. Biological assessment of materials included testing of the susceptibility of layers to microbiological colonization and the degree of proliferation of bone cells and their survival. The LIVE / DEAD test was performed to test the biological properties. The tested coatings were evaluated for their suitability for use as a coating for orthopedic implants. The results of physicochemical tests showed that the best opportunities for osseointegration are doped coatings produced at two highest voltages, i.e. 240 V and 360 V. The layers have the largest surface development and high ability to attract molecules to the surface. Biological studies have shown good antibacterial properties of the doped coatings. All layers produced were characterized by a minimum level of cytotoxicity. Keywords: TiO2, anodic oxidation, titanium (IV) oxide, zinc and calcium doping.