ROZWÓJ BIOAKTYWNYCH IMPLANTÓW POROWATYCH NA OSNOWIE STOPÓW TYTANU

Transkrypt

1 POLITECHNIKA GDAŃSKA SYLWIA SOBIESZCZYK ROZWÓJ BIOAKTYWNYCH IMPLANTÓW POROWATYCH NA OSNOWIE STOPÓW TYTANU GDAŃSK 2013

2 PRZEWODNICZ CY KOMITETU REDAKCYJNEGO WYDAWNICTWA POLITECHNIKI GDA SKIEJ Janusz T. Cie li ski REDAKTOR PUBLIKACJI NAUKOWYCH Micha Szyd owski REDAKTOR SERII Marek Szkodo RECENZENCI Tomasz Goryczka Maria Soza ska PROJEKT OK ADKI Jolanta Cie lawska Wydano za zgod Rektora Politechniki Gda skiej Oferta wydawnicza Politechniki Gda skiej jest dost pna pod adresem Copyright by Wydawnictwo Politechniki Gda skiej, Gda sk 2013 Utwór nie mo e by powielany i rozpowszechniany, w jakiejkolwiek formie i w jakikolwiek sposób, bez pisemnej zgody wydawcy ISBN WYDAWNICTWO POLITECHNIKI GDA SKIEJ Wydanie I. Ark. wyd. 11,0, ark. druku 9,75, 133/737 Druk i oprawa: EXPOL P. Rybi ski, J. D bek, Sp. Jawna ul. Brzeska 4, W oc awek, tel

3 Do Autorki To nie tak miało być. Te słowa usłyszeli najbliżsi oczekujący na zakończenie zabiegu, któremu poddała się Sylwia. W chwili śmierci miała 42 lata i wydawało się, że świat stoi przed nią otworem. Kończyła habilitację. Za kilka tygodni miała się ukazać jej wyśniona monografia, a za kilka miesięcy, w co nikt nie wątpił, uzyskałaby stopień doktora habilitowanego, otwierający jej samodzielną karierę naukową. Od czasu studiów Sylwia związana była z Politechniką Gdańską. Po uzyskaniu dyplomu rozpoczęła pracę na Wydziale Mechanicznym, zajmując się tak skomplikowanymi zagadnieniami, jak logika rozmyta, a po uzyskaniu doktoratu problemami związanymi z biomateriałami stosowanymi do wytwarzania implantów ratujących ludzkie zdrowie i życie. Jako prodziekan opiekowała się studentami, rozwijała nowe kierunki studiów, zajmowała się jakością nauczania i systemem ECTS. Jako przedstawiciel Politechniki odbierała z rąk duńskiej księżniczki Marii prestiżowy dyplom ECTS LABEL. Cieszyła się każdą chwilą życia, była dla wszystkich wzorem pracowitości i życzliwości. Jednak w jej świadomości gościło ciągłe zagrożenie chorobą, która towarzyszyła jej życiu od wielu lat i która 15 lat temu zabrała jej ukochanego Tatę. Zabrakło kilku minut, aby Sylwia odzyskała zdrowie i mogła kontynuować to wszystko, co robiła. To nie tak miało być. Jeden Bóg wie, dlaczego wezwał ją do siebie tak wcześnie i nie pozwolił jej wychować Syna, którego kochała nad życie. Nawet po śmierci Sylwia obdarowywała innych. Zgodnie z jej wolą i za zgodą Rodziny jej narządy, w tym serce, zostały pobrane dla ratowania czterech ciężko chorych osób. Śpij spokojnie, Leo, pozostaniesz w naszej pamięci uśmiechniętym darem, który kiedyś otrzymaliśmy i z utratą którego tak trudno nam się teraz pogodzić. J.E.

4 SPIS TREŚCI WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ I SKRÓTÓW WPROWADZENIE BIOMATERIAŁY I IMPLANTY Pojęcia, podział, zastosowania Materiały kompozytowe stosowane do tworzenia implantów Nanotechnologie w wytwarzaniu implantów BIOZGODNOŚĆ, BIOAKTYWNOŚĆ I STABILNOŚĆ DŁUGOOKRESOWA Sposoby uzyskiwania biozgodności i bioaktywności Biozgodność Bioaktywność Metody oceny WYTWORZENIE OSNOWY METALOWEJ Dobór materiału osnowy na implanty kompozytowe przenoszące obciążenia Optymalizacja wewnętrznej struktury porowatej Technologie wytwarzania porowatych implantów z tytanu i jego stopów Badania własne Zastosowanie wnioskowania rozmytego do optymalizacji projektowania rusztowania ze stopu tytanu Wytworzenie porowatego stopu Ti13Nb13Zr Dyskusja i wnioski WYTWORZENIE BIOAKTYWNEJ WARSTWY TLENKOWEJ Warstwa tlenkowa na tytanie i jego stopach Mechanizm wzrostu warstwy tlenkowej o budowie nanorurkowej Dobór parametrów elektrochemicznego wytwarzania tlenkowej warstwy nanorurkowej Elektrolit Napięcie anodowania Gęstość prądu anodowania ph elektrolitu Czas anodowania Obróbka cieplna Wpływ cech warstwy nanorurkowej na bioaktywność Badania własne Zastosowanie wnioskowania rozmytego do optymalizacji projektowania przebiegu utleniania elektrochemicznego Utlenianie elektrochemiczne Modelowanie własności mechanicznych metoda elementów skończonych Dyskusja i wnioski... 77

5 6 Spis treści 6. WYTWORZENIE POWŁOKI HYDROKSYAPATYTOWEJ Powłoki fosforanowe bioceramiczne Wytwarzanie powłoki metodą elektrochemiczną Badania własne Dyskusja i wnioski Wytwarzanie powłoki metodą zol-żel Badania własne Dyskusja i wnioski Wytwarzanie powłoki metodą chemiczną biomimetyczną Badania własne Dyskusja i wnioski Wytwarzanie powłoki metodą chemiczną z przemiennym zanurzaniem Badania własne Dyskusja i wnioski BIOAKTYWNE MATERIAŁY RDZENIA STAN OBECNY I PROPONOWANE KIERUNKI ROZWOJU Metale biodegradowalne Polimery biodegradowalne Polimery naturalne Polimery syntetyczne Ceramiki biodegradowalne Materiały kompozytowe HA i chitosan HA i polimery syntetyczne Materiały kompozytowe pozbawione ceramiki Fosforany i materiały włókniste Cementy fosforanowe i biopolimery Materiały hybrydowe Zjawiska biochemiczne zachodzące w materiale rdzenia w trakcie biodegradacji in vitro Waskularyzacja Angiogeneza Technologia wytwarzania kompozytowego materiału rdzenia PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE Podsumowanie Wnioski PODZIĘKOWANIE BIBLIOGRAFIA Streszczenie w języku polskim Streszczenie w języku angielskim