Grant MNiSW 1138/T08/2005/29 ”Kształtowanie właściwości stopu

Grant MNiSW 1138/T08/2005/29
”Kształtowanie właściwości stopu tytanu Ti6Al4V w aspekcie zastosowań na
implanty kostne poprzez wytwarzanie warstw kompozytowych”
Kierownik projektu: prof. dr hab. n. wet. ElŜbieta Czarnowska
Celem projektu jest opracowanie wytwarzania na stopie tytanu Ti6Al4V dyfuzyjnej,
bioaktywnej i biozgodnej warstwy stanowiącej podłoŜe dla cienkiej powłoki
hydroksyapatytu (HA) dla zastosowania na implanty/endoprotezy kości.
W procesie hybrydowym łączącym proces bezprądowego osadzania powłok niklowofosforowych z obróbką jarzeniową wytworzono na stopie tytanu warstwę typu
Ti3P+(Ti-Ni). Następnie naniesiono powłoki hydroksypaptytu wytworzone metodą
PLD (Pulsem Laser Deposition) w formie wysp lub przez połączenie metody
zanurzeniowej w zolu krzemionkowo-tytanowym z elektroforezą w formie litej
powłoki.
Wykonano badania warstwy Ti3P+(Ti-Ni) w zakresie mikrostruktury, topografii
powierzchni, chropowatości, odporności na zuŜycie przez tarcie oraz bioaktywności
w SBF (Body Simulated Fluid) i biozgodności z ludzkimi osteoblastami linii Saos2.
Ponadto, analizowano morfologię i skład powłok HA oraz ich rozpuszczalność w
medium do hodowli komórek i biozgodność z osteoblastami. Biozgodność
wytworzonej warstwy i powłok HA oceniano w zakresie adhezji, proliferacji i
aktywności biologicznej komórek oraz syntezy czynnika wzrostu TGF-β1 i cytokin
TNFα, Il-6 i IL8.
Uzyskane
wyniki badań wskazują, Ŝe warstwa Ti3P+(Ti-Ni) poprawia odporność
stopu tytanu na zuŜycie przez tarcie. Powierzchnia Ti3P ma strukturę
drobnokrystaliczną i odkładają się na niej w SBF złogi fosforanów, w tym
hydroksyapatytu,
w większych ilościach niŜ na referencyjnym stopie tytanu.
Osteoblasty hodowane na tej warstwie w większych ilościach adherują i proliferują
oraz wykazują większą aktywność fosfatazy zasadowej i wydzielają więcej TGF-β1
niŜ komórki na stopie tytanu. Osteoblasty hodowane na próbkach z wyspami HA
początkowo osiedlały się tylko na Ti3P, a po 48 godzinach rozprzestrzeniały się takŜe
na HA. Analiza biomateriałów inkubowanych w medium hodowlanym bez komórek
wykazała częściowe rozpuszczenie HA i zmianę topografii jego powierzchni oraz
odkładanie fosforanów pomiędzy wyspami HA na powierzchni Ti3P. Komórki
hodowane przez 12 dni na badanych biomateriałach nie uwalniały cytokin prozapalnych do medium hodowlanego. Komórki zadherowane na HA wytworzonym
metodą PLD zagłębiały się wypustkami w szczelinach powłoki. Natomiast osteoblasty
hodowane na litej powłoce HA wytworzonej metodą elektroforetyczną
rozprzestrzeniały się równomiernie, podobnie jak na Ti3P i stopie tytanu.
Charakteryzowała je większa proliferacja i aktywność fosfatazy zasadowej niŜ
populacji rosnących na próbkach z wyspami HA. Dalsze badania są w toku.