Přejít k obsahu


Titanium-based porous materials with nanostructured bioactive surface for enhanced osseointegration

Citace:
KŘENEK, T.., KOVÁŘÍK, T.., DOCHEVA, D.., STICH, T.., KADLEC, J.. Titanium-based porous materials with nanostructured bioactive surface for enhanced osseointegration. In PING 2019 - Modern trends in material engineering. Plzeň: Fakulta strojní - RTI, 2019. s. 110. ISBN: 978-80-261-0879-5 , ISSN: neuvedeno
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Titanium-based porous materials with nanostructured bioactive surface for enhanced osseointegration
Rok vydání: 2019
Místo konání: Plzeň
Název zdroje: Fakulta strojní - RTI
Autoři: doc. Ing. Tomáš Křenek Ph.D. , Ing. Tomáš Kovářík Ph.D. , Denitsa Docheva , Theresia Stich , Ing. Jaroslav Kadlec
Abstrakt CZ: Navzdory velkému pokroku, kterého bylo dosaženo v ortopedických biomateriálech, zůstává fixace implantátů ke hostiteli kosti problémem. Neshoda Youngových modulů biomateriálů a okolní kostní tkáně byla identifikována jako hlavní důvod pro uvolňování implantátu z kosti. Implantovaný materiál však musí být dostatečně pevný a odolný, aby odolal fyziologickým zatížením, která jsou na něj v průběhu let kladena. Musí být nalezena vhodná rovnováha mezi pevností a tuhostí, aby co nejlépe odpovídala chování kostí. Titan a jeho slitina (Ti6Al4V) mají elastické moduly méně než 50% ve srovnání s běžně používanými implantáty na bázi Co-Cr, což pomáhá snížit rozdíly mezi tuhostí implantátu a kosti. Jednou z možností, jak toho dosáhnout, představuje vývoj materiálů, které vykazují velkou povrchovou nebo celkovou objemovou pórovitost. Kromě toho je pro efektivní osseointegraci nezbytné bioaktivní povrchové chemické složení a vhodná povrchová morfologie na úrovni mikro- a nano-částic. Představujeme zde nový koncept hierarchicky funkcionalizovaného biomateriálu na bázi titanu spočívající v (i) laserem indukované povrchové pórovitosti, (ii) mikro / messoporézních bioaktivních skleněných výplní, (iii) chemické aktivace a / nebo ablativního deponování bioaktivníchnanočástic CaTiO3. Připravené biomateriály byly analyzovány pomocí SEM / EDX, XRD, Ramanovy spektroskopie a testovány z hlediska buněčné kultivace, za účelem vyhodnocení biokompatibility, životaschopnosti buněk a schopnosti osseointegrace.
Abstrakt EN: Despite the great progress that has been achieved in orthopedics biomaterials, fixation of implants to the bone host remains a problem. Mismatch of Young?s moduli of the biomaterials and the surrounding bone has been identified as a major reason for implant loosening following stress shielding of bone. However, the implanted material must be strong enough and durable to withstand the physiological loads placed upon it over the years. A suitable balance between strength and stiffness has to be found to the best match of bone behaviour. Titanium and its alloy (Ti6Al4V) have elastic moduli less than 50% of that commonly used Co?Cr implants so that their use helps reduce the extent of stress shielding. One consideration to achieve this has been the development of materials that exhibit substantial surface or total bulk porosity in medical applications. Moreover, bioactive surface chemical composition and suitable surface morphology on micro- and nanoscale level is necessary for efficient osseointegration. Here we report on novel concept of hierarchically functionalized titanium based biomaterial consists in (i) laser induced surface porosity, (ii) micro/messoporous bioactive glass fillers, (iii) chemical activation and/or ablative deposition of bioactive CaTiO3 nanoparticles. Prepared biomaterials were analyzed by SEM/EDX, XRD, Raman spectroscopy and test in terms of cell cultivation in order to reveal biocompatibility, cell viability and osseointegration ability.
Klíčová slova

Zpět

Patička