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 75
- Downloads 0
Wpływ odległości między ścieżkami hartowniczymi na własności stali stopowych
W niniejszym artykule opisano sposób hartowania powierzchniowego stali narzędziowych (X210Cr12 oraz 42CrMo4) przy pomocy lasera diodowego dużej mocy (HPDL) firmy ROFIN-SINAR Laser GmbH. W pierwszej części artykułu przeds...
Mikrostruktura i właściwości węglików spiekanych WC-6Co wytwarzanych metodą spiekania iskrowo-plazmowego (SPS). Microstructure and properties of spark plasma sintered WC-6Co cemented carbides
Węgliki spiekane stanowią główną grupę materiałów narzędziowych, co wynika z ich dobrych właściwości skrawnych i wytrzymałościowych. Do wytwarzania węglików spiekanych stosowane są metody metalurgii proszków, spośród któ...
Nowa technologia infiltracji (impregnacji) porowatych struktur układów tribologicznych z cząstkami smarów stałych i powłok otrzymywanych technologią metalurgii proszków. New technology of infiltration (impregnation) of the porous structures of tribological systems with HTSL particles and coating by PM technology
W skali światowej ok. 30–50% energii produkowanej corocznie pochłaniają opory tarcia. Ważnymi zjawiskami towarzyszącymi tarciu, o dużym znaczeniu technicznym, są procesy zużywania materiałów trących oraz smarowanie. Zuży...
Impregnacja smarami stałymi i zastosowanie wysokotemperaturowych części proszkowych
Nowoczesne układy tribologiczne są bardzo często poddawane trudnym warunkom pracy. Najbardziej skomplikowany proces tribologiczny występuje w układach współpracujących związanych ze smarowaniem mieszanym i granicznym. Do...
Wysokocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa konsolidowanych plastycznie stopów aluminium. High cycle fatigue strength of plastically consolidated aluminium alloys
Stopy aluminium należą do podstawowych materiałów konstrukcyjnych, szczególnie w przemyśle samochodowym i lotniczym. Ze względu na charakter obciążeń, wytrzymałość zmęczeniowa stanowi istotne kryterium determinujące zakr...