Površinska nanostrukturna modifikacija i karakterizacija materijala na bazi titana za primenu u medicini

Abstract

Ponašanje metalnih biomaterijala odreĊeno je u velikoj meri karakteristikama njihove površine, koje predstavljaju jedan od kljuĉnih faktora u interakcijama implanta sa okolnim tkivom. Za optimizaciju i poboljšanje biokompatibilnih i mehaniĉkih svojstava implanata ĉesto je neophodna modifikacija površine. Ovakve metode, poznate kao površinski tretmani ili modifikacije, mogu se podeliti u ĉetiri grupe: mehaniĉke, fiziĉke, hemijske i biološke površinske modifikacije. U hemijske površinske modifikacije ubrajaju se hemijske metode, elektrohemijske metode, sol-gel metode i hemijska depozicija iz parne faze. U poslednjoj deceniji, elektrohemijske metode koje omogućavaju površinsku nanostrukturnu modifikaciju sve više nalaze svoju primenu u izradi implanata, a jedna od ovih metoda je i elektrohemijska anodizacija (anodna oksidacija), koja na površini metalnog materijala omogućava dobijanje nanostrukturnog oksidnog sloja sastavljenog od nanotuba. Prednost elektrohemijske anodizacije u odnosu na druge metode površinske nanostrukturne modifikacije jeste mogućnost kontrole morfologije nanostrukturnih oksidnih slojeva i veliĉine nanotuba paţljivim odabirom elektrolita, pH vrednosti, napona ili vremena elektrohemijske anodizacije. Detaljni pregled literature pokazuje da nanostrukturna površina kod metalnih materijala na bazi titana moţe biti formirana primenom elektrohemijske anodizacije, ali ostaje otvoreno pitanje kakva je morfologija na sitnozrnim metalnim materijalima dobijenim postupkom uvijanja pod visokim pritiskom (UVP, eng. High pressure torsion, HPT), kao i da li i u kojoj meri površinska nanostrukturna modifikacija materijala na bazi titana utiĉe na površinski modul elastiĉnosti, tvrdoću, korozionu otpornost, biokompatibilnost i zatezna svojstva materijala. Iz tog razloga, u ovoj doktorskoj disertaciji je ispitan stepen korozione otpornosti i biokompatibilnosti materijala u sredini koja simulira uslove prisutne u ljudskom organizmu kako bi se došlo do zakljuĉka da li materijali nakon UVP postupka i nakon površinske nanostrukturne modifikacije, dovode do poboljšanih karakteristika u odnosu na materijale dobijene konvencionalnim postupcima izrade. Ispitan je površinski modul elastiĉnosti i tvrdoća kako bi se došlo do zakljuĉka da li površinska nanostrukturna modifikacija dovodi do pribliţavanja njihovih vrednosti vrednostima modula elastiĉnosti i tvrdoće kostiju u ljudskom organizmu, a analiziran je i uticaj površinske nanostrukturne modifikacije na zatezna svojstva biomaterijala...