In situ sinteza i karakterizacija tankih biokompatibilnih kompozitnih prevlaka hidroksiapatit/pasivni oksid za potencijalnu upotrebu u medicini

Abstract

Definisanje nove metode anodizacije/anaforetske depozicije za nanošenje kalcijum fosfatnih i hibridnih prevlaka na bazi kalcijum fosfatnih keramika na titanijumske spustrate sa unapredjenim svojstvima je bio predmet doktorske disertacije koja je pred Vama. Ova doktorska disertacija daje doprinos rešavanju problema višestepenog pred-tretmana i post-tretmana površine radi dobijanja prevlake na supstratu, adhezije prevlake, antimikrobnih i citotoksičnih svojstava koja se javlјaju kod biomaterijala. Primarno se bavi kreiranjem i optimizacijom novog in situ procesa anodizacije/anaforetske depozicije za dobijanje multifunkcionalnih kompozitnih biomaterijala. In situ metoda rezultira u poboljšanoj adheziji bioaktivne prevlake, povećanoj bioaktivnosti i biokompatibilnosti sa povećanim antimikrobnim svojstvima i odsustvom citotoksičnosti. Izučavani biomaterijali ostvaruju pobolјšana svojstva kao što su: otpornost na koroziju, odsustvo toksičnosti za lјudsko telo i odgovarajuća čvrstoća što omogućava njihovo potencijalno korišćenje u medicini i stomatologiji. Cilј ove doktorske disertacije je bio kreiranje novog in situ procesa anodizacije/anaforetske depozicije i adekvatna modifikacija parametara procesa za nanošenje kompozitnih kalcijum fosfatnih prevlaka na titan i njegove legure, pri čemu se inovativnost ogleda u objedinjavanju procesa sinteze kalcijum fosfatne prevlake i modifikacije površine supstrata delimičnom inkorporacijom keramičke prevlake u kristalnu strukturu supstrata. Karakterizacija ovako dobijenih prevlaka je obavljena različitim fizičko-hemijskim, biohemijskim i biološkim metodama. Ispitivanja su obuhvatila morfološku karakterizaciju i morfološke promene kalcijum fosfatnih prevlaka elektronskim mikroskopijama, pri čemu su korišćene sledeće tehnike karakterizacije: mikroskopija atomskih sila – AFM, skenirajuća elektronska mikroskopija – SEM i visoko-rezoluciona skenirajuća elektronska mikroskopija FE-SEM. Hrapavost podloge se određivala metodama AFM i ručnim meračem linearne hrapavosti (Handheld Roughness Tester). Metodom merenja difrakcije X-zraka (XRD) utvrđeni su kristalografski i fazni sastavi, kao i strukturne promene kompozita. Ova metoda je korišćena i pri dokazivanju bioaktivnosti prevlaka na bazi amorfnog kalcijum fosfata bez i sa hitozan oligosaharid laktatom (ChOL). Atenuiranom totalno refleksujućom infracrvenom spektroskopijom sa Furijeovom trasformacijom (ATR-FTIR) je dokazana uspešnost novog in situ procesa, prvenstveno kada je u pitanju dobijanje hibridnih multifunkcionalnih kompozitnih prevlaka sa ChOL...

Completely new method of anodization/anaphoretic deposition for the deposition of calcium phosphate and hybrid coatings based on calcium phosphate ceramics on titanium supstrate with improved properties was the objective of the doctoral dissertation in front of you. The dissertation contributes to solving the problem of multistage pretreatment and posttreatment of the surface in order to obtain a coating on the substrate, adhesion of the coating, antimicrobial and cytotoxic properties that occur in biomaterials. It primarily deals with the application and optimization of the new in situ anodizing/anaphoretic deposition process for obtaining multifunctional composite biomaterials. The in situ method leads to improved bioactive coating adhesion, increased bioactivity and biocompatibility of biomaterials with increased antimicrobial properties and absence of cytotoxicity. Studied biomaterials have improved characteristics such as: corrosion resistance, absence of toxicity for the human body and adequate strength, which enables their possible use in biomedicine. The objective of this doctoral dissertation was to define a completely new in situ anodizing/anaphoretic deposition process and adequate modification of process parameters for the application of composite calcium phosphate coatings on titanium and its alloys, wherein innovation is reflected in combining calcium phosphate coating synthesis and surface modification by partially incorporating a ceramic coating into the crystalline structure of the substrate. The characterization of the coatings obtained in this manner was performed by various physico-chemical, biochemical and biological methods. The experiments of morphological characterization and morphological changes of calcium phosphate coatings included following electronic microscopy characterization techniques: atomic forces microscopy - AFM, scanning electron microscopy - SEM and field emission scanning electron microscopy FE-SEM. The substrate roughness was determined by AFM and Handheld Roughness Tester methods. The X-ray diffraction (XRD) method was used for determination of crystallographic and phase compositions as well as composites structural changes. This method was also used to demonstrate the bioactivity of amorphous calcium phosphate coatings with and without chitosan oligosaccharide lactate (ChOL). Attenuated totally reflective Fourier transform infrared spectroscopy with (ATR-FTIR) was used to prove the successfull execution of the new in situ process, primarily when it comes to obtaining hybrid multifunctional composite coatings with ChOL...