Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

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

Adrianna Barasińska

Ocena właściwości powierzchniowych implantów modyfikowanych HAp przy użyciu metody APS


Evaluation of surface properties of implants modified by HAp using APS method


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Piotr Niedzielski
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: Marcin Skrodzki

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2019-02-06
Streszczenie pracy dyplomowej:
Znajdujący bardzo szerokie zastosowanie w medycynie, szczególnie w enodoprotezoplastyce, stop tytanu Ti6Al4V posiada ogromną wadę w postaci składu chemicznego. W celu zniwelowania jego szkodliwego działania na organizm coraz częściej jego powierzchnia pokrywana jest powłokami hydroksyapatytowymi. Pokrycia te wzbudzają szczególne zainteresowanie w medycynie ze względu na ich potwierdzoną badaniami wysoką biozgodność, bioaktywność i zdolność do osteointegracji. Problematyka niniejszej pracy obejmuje zbadanie wpływu zmian parametrów technologicznego procesu nakładania powłok hydroksyapatytowych na podłoże Ti6Al4V za pomocą metody natrysku plazmowego APS na właściwości mechaniczne i fizykochemiczne kompozytu. W ramach pracy przebadano trzy trzpienie endoprotez stawu biodrowego wytworzone w firmie Megdal Sp. z o.o. Implanty te różnią się od siebie sposobem natryskiwania powłok hydrokyapatytowych na powierzchnię stopu tytanu. Powłoka na I trzpieniu endoprotezy nakładana była w sposób liniowy, zaś na II trzpieniu w sposób drgający. Powłoka hydroksyapatytowa na III trzpieniu endoprotezy nanoszona była w sposób analogiczny do II trzpienia, jednak implant ten dodatkowo został poddany sterylizacji parowej, aby zbadać wpływ tego procesu na właściwości powłoki HAp. Część teoretyczna pracy obejmuje studium literaturowe dotyczące charakterystyki materiałów ceramicznych wykorzystywanych w medycynie ze szczegółowym omówieniem tematyki ceramiki hydroksyapatytowej. W ramach części praktycznej pracy zostały przeprowadzone następujące badania struktury wytworzonych pokryć hydroksyapatytowych: mikroskopowa analiza metalograficzna oraz analiza składu chemicznego za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z zastosowaniem detektora EDS. Następnie wykonano szereg badań właściwości mechanicznych, do których należą: badanie grubości powłoki metodą Kalotest, pomiar twardości powłoki i osnowy kompozytu, badanie chropowatości, zużycia i adhezji. Ostatnim wykonanym badaniem był pomiar przenikania jonów do płynów fizjologicznych metodą woltamperometryczną. Uzyskane wyniki wskazują, iż sposób natryskiwania powłok hydroksyapatytowych metodą APS ma istotny wpływ na ich grubość, twardość, jednorodność, chropowatość, zużycie oraz zdolność do ograniczania przenikania jonów tytanu oraz wanadu zawartych w osnowie kompozytu do płynów fizjologicznych. Słowa kluczowe: hydroksyapatyt, powłoka HAp, bioceramika, natrysk plazmowy, APS, endoproteza stawu biodrowego.
Abstract:
Titanium alloy Ti6Al4V is a material which is commonly used in medical applications, especially in arthroplasty. However it has a very big disadvantage in form of its chemical composition. To eliminate its harmful impact on human health, its surface is currently coated with a hydroxyapatite coating. The content of this work includes examining the influence of changes parameters of the hydroxyapatite coating process on the surface of Ti6Al4V by the method of atmospheric plasma spraying on the mechanical and physico-chemical properties of the composite. As part of the work, were tested three mandrels of hip joint endoprosthesis, which were made by Megdal company. These implants differ from each other by the method of spraying the hydroxyapatite coatings onto the surface of the titanium alloy. The coating on the first mandrel of the endoprosthesis was applied in a linear manner and on the second mandrel in a vibrating manner. The hydroxyapatite coating on the third prosthesis was applied in a manner analogous to that of the second mandrel, however, this implant was additionally subjected to steam sterilization to investigate the effect of this process on the properties of the HAp coating. The theoretical part of the work includes a literature study on the characteristics of ceramics used in medicine with a detailed description of hydroxyapatite ceramics. In the practical part of the work were carried out the research on the structure of hydroxyapatite coatings: microscopic metallographic analysis and analysis of the chemical composition using a scanning electron microscope with an EDS detector. Afterwards, were carried out series of tests of mechanical properties, including: testing the thickness of the coating by Kalotest method, testing hardness of coatings, roughness, wear and adhesion tests. The last performed test was the measurement of ion permeability to physiological fluids using the voltammetric method. The obtained results indicate that the manner of spraying hydroxyapatite coatings with the APS method has a significant impact on their thickness, hardness, homogeneity, roughness, wear and the ability to limit the permeation of titanium and vanadium ions, contained in the Ti6Al4V matrix of the composite, into physiological fluids. Keywords: hydroxyapatite, HAp coating, bioceramics, Atmosferic Plasma Spraying, APS, hip joint endoprosthesis.