Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"AGATA ROGUSKA"

Nanomaterials: friends or foes?

Czytaj za darmo! »

Nanomaterials are usually defined as engineered materials which are built of structural elements (grains, layers, fibres, particles) with a size less than 100 nm in at least one dimension. Such a definition is relatively broad and include large-scale bulk materials with the structure controlled at nanoscale (nano-policrystalline materials, nanocomposites containing nanoparticles attached, incorporated or fixed into the matrix) as well as free nanoparticles (including nanowires, nanotubes, nanodots). In the most general and widely recognised classification, nanomaterials can be divided into the 1-D (nanotubes, nanowires, nanofibres), 2-D (nanolayers) and 3-D (bulk materials and nanopowders). It should be noted that in the scientific literature, different terms are used to indicate small-scale structured materials, including nanomaterials, nanostructured materials, nanoparticles, nanosized particles, engineered nanostructured materials etc. Nanomaterials have attracted significant scientific attention and have underwent considerable technological progress. The huge interest in nanomaterials has been motivated by the exceptional properties currently possessed and the perceived potential properties and performance of products produced from such materials. The market for nano-based products is increasing rapidly. Nanomaterials are already being used in sporting goods, tires, stain-resistant clothing, sunscreens, cosmetics, and electronics and will also be utilized increasingly in medicine for diagnosis, imaging and drug delivery. The list of their potential applications is growing rapidly and one should expect that the same applies to the population exposed to interactions with nanomaterials. However, it should be noted that although research and development programmes on nanomaterials have been carried out in a number of institutions worldwide, their focus was mainly on technology, assessment of the properties and potential applic[...]

Charakterystyka nanoporowatych warstw na Ti jako perspektywicznych podłoży dla zastosowań biomedycznych

Czytaj za darmo! »

Biozgodność tytanu i jego stopów jako materiałów używanych na implanty przypisywana jest powierzchniowym tlenkom (warstwy pasywne), które spontanicznie formują się w powietrzu lub w roztworach fizjologicznych. Warstwy te są bardzo cienkie (zwykle około 3÷8 nm), amorficzne i stechiometrycznie zdefektowane [1, 2]. Wiadomo, że ochronne i stabilne warstwy tlenkowe na Ti sprzyjają osteointegracji [3], czyli umożliwiają zrost żywej tkanki kostnej z tytanową powierzchnią implantu. Podnoszą one biozgodność elementów wszczepianych, bowiem znacząco obniżają aktywację reakcji zapalnych w strefie kontaktu materiał-komórki/tkanki, a ich grubość koreluje z adhezją komórek [4]. Stabilność tych warstw silnie zależy od składu chemicznego, struktury i grubości. Stosując różne metody chemiczne i elektrochemiczne można w znaczący sposób wydłużyć żywotność implantów Ti przez wytworzenie odpowiedniej granicy międzyfazowej tlenek-metal. Taką możliwość stwarza metoda utleniania anodowego [5]. W przeciwieństwie do warstw tlenkowych otrzymanych metodami chemicznymi, używając metod elektrochemicznych można ściśle kontrolować grubość warstw tlenkowych na Ti oraz ich strukturę. Przez kontrolę napięcia można otrzymywać na przykład warstwy lite [5, 6] bądź przez dobór odpowiedniego elektrolitu - nanoporowate [7÷9]. W większości elektrolitów wodnych i bezwodnych zawierających fluorki [7÷13] można wytworzyć na Ti nanorurki TiO2 o różnej średnicy w zależności od zastosowanego napięcia polaryzacji. Warstwy TiO2 w postaci nanorurek mają uporządkowaną strukturę, a ich wzrost odbywa się prostopadle do podłoża. Wadą tak otrzymanych warstw nanoporowatych jest ich słaba przyczepność do podłoża (stabilność mechaniczna), którą można znacznie polepszyć przez zastosowanie obróbki termicznej (wygrzewanie w powietrzu) w temperaturze powyżej 400°C. W temperaturze tej następuje zmiana struktury nanoporowatego tlenku tytanu z amorficznej na krystaliczną [8, 14, 15] bez zmian[...]

Fabrication of nanotubular oxide layer on Ti-24Nb-4Zr-8Sn alloy by electrochemical anodization DOI:10.15199/28.2017.1.1


  Nanotubular oxide layer of TiO2 was fabricated by electrochemical anodization of Ti-24Nb-4Zr-8Sn alloy in electrolyte containing water, glycerin and ammonium fluoride. Physicochemical characterization was performed in order to evaluate the structural and chemical properties of obtained layer. Variable parameters such as voltage (10 V, 20 V and 30 V) and anodization time (10 min and 40 min) were applied to determine the influence of those factors on the morphology and chemistry of fabricated titania nanotubes. Scanning electron microscopy was used to assay the architecture of obtained nanotubular layer and the impact of anodization parameters on the produced structure. Chemical and structural analysis were conducted by energy dispersive X-ray spectroscopy coupled with scanning electron microscope and X-rays diffraction technique. Obtained results allowed to declare that morphology of the nanotubes depends on voltage applied and duration of the anodization. For higher voltage applied, the nanotubes with bigger diameter are obtained. For layers fabricated at 10 and 20 V, increase in anodization time results in obtaining more homogeneous oxide structure (the diameter distribution is narrow) as well as decrease of characteristic dimensions values (wall thickness and diameter). For structures anodized with 10 V, the average nanotubes diameter was 38 nm while for layer fabricated with 30 V, the average diameter was 101 nm. The most uniform nanotubular structure was fabricated by anodization at 20 V for 40 min. Chemical analysis revealed presence of such elements as titanium, oxygen, niobium and tin. However, thickness of the nanotubular oxide layer is about hundreds of nm, therefore additional examination need to be done to determine whether the nanotubes contains alloying elements (Nb or Sn) or the signal comes from the substrate. In general, the chemical composition of the anodized nanotubes corresponds to the composition of the substrate Ti2448 all[...]

Charakterystyka warstw kompozytowych Ca-P/Ag/TiO2 na Ti do zastosowań biomedycznych

Czytaj za darmo! »

Istotnym problemem w aplikacji biomateriałów jest wysokie ryzyko zarówno wczesnych, jak i późnych infekcji pooperacyjnych [1]. Przyleganie bakterii do powierzchni biomateriału jest przyczyną poważnych powikłań zabiegów operacyjnych i stanowi szczególnie duże zagrożenie dla chorych z długookresowymi wszczepami. Próby syntezy biomateriałów o właściwościach antybakteryjnych podejmowane są na świecie od kilkunastu lat. Wiele przeprowadzonych badań potwierdza fakt, że materiały zawierające cząstki lub jony srebra wykazują aktywność antybakteryjną [2]. Przeciwbakteryjne działanie srebra jest znane od dawna, ale dopiero wykorzystanie osiągnięć nanotechnologii pozwoliło uzyskać satysfakcjonującą relację efektywności do stężenia tego metalu. Cząstki srebra rozdrobnione do rozmiarów mniejszych niż 100 nm zyskują niezwykłe właściwości chemiczne, fizyczne i aktywność biologiczną [3]. Wzrost aktywności nanocząstek tłumaczy się ich rozbudowaną powierzchnią czynną w odniesieniu do objętości. Dzięki temu już niewielka ilość srebra ma potencjał przeciwdrobnoustrojowy setki razy większy niż ta sama ilość metalu w skali makro. Nanosrebro wykazuje działanie statyczne wobec szerokiego spektrum mikroorganizmów (bakterii i grzybów). Jednocześnie badania dowodzą braku toksycznego wpływu srebra na komórki ludzkie (tj. limfocyty, fibroblasty i osteoblasty), jeśli koncentracja jonów srebra w płynach ustrojowych jest mniejsza niż 10 mg/dm3 [4]. Warstwy tlenkowe na tytanie i jego stopach charakteryzują się bardzo dobrą biozgodnością i zdolnością do stymulowania procesów osteointegracji [5]. W szczególności na porowatych warstwach tlenkowych wytworzonych na podłożu tytanowym obserwuje się wzrost tkanki kostnej w porach materiału, dzięki czemu połączenie implant-kość staje się znacznie mocniejsze. Uporządkowane oraz prostopadle zorientowane do podłoża nanorurki TiO2 wytworzone na tytanie metodą polaryzacji anodowej zapewniają duże rozwinięcie powierzchni. [...]

Chemical modification of nanocrystalline titanium surface for biological applications


  Titanium and its alloys are the most attractive metallic materials for biomedical applications due to their unique properties, including low density, high corrosion resistance and good biocompatibility. However, for permanent implant applications, those materials may have harmful side effects resulting from alloying components released to the surrounding physiological environment [1]. This is especially dangerous in case of titanium alloys, such as Ti6Al4V, which is commonly used for heavy load implants. these alloys may have possible toxic effect resulting from vanadium and aluminium released to the body fluids. Nanocrystalline titanium due to its high mechanical properties is likely to replace the widely used titanium alloys [2]. Nanocrystalline or ultrafine grained (UFG) titanium can be obtained by several different processes, including: Equal Channel Angular Pressing (ECAP) [3], High Pressure Torsion (HPT) [4] and Hydrostatic Extrusion (HE) [5]. It has been revealed that the nanoscale grain refinement of titanium results in increase of hardness, elastic limit and tensile strength [5÷7] as well as fatigue strength [8]. Moreover, nanostructuring of titanium by SPD processing leads to increase in kinetics of chemical reactions. For example, the passive layer formed spontaneously on n-Ti has better protective properties since it is rebuilt in a shorter time [7]. Nanocrystalline and UFG titanium have been also recognized as promising biomaterials due to their ability to enhance the osseointegration process. It has been shown that cell attachment and proliferation as well as new bone formation were significantly increased on SPD processed titanium than on coarse-grained substrates [9÷11]. There are many various methods that can be used in the functionalization or activation of a metallic implant surface [12]. Among these methods, chemical modifications seem to be relatively simple and inexpensive [7]. In addition, they allow to[...]

 Strona 1