Original title:
Biokompatibilita a potenciálna cytotoxicita materiálov na výrobu a pokrývanie totálnych endoprotéz
Translated title:
The biocompatibility and potential cytotoxicity of materials for joint replacement manufacturing and coating
Authors:
Kopová, Ivana ; Bačáková, Lucie (advisor) ; Hubálek Kalbáčová, Marie (referee) ; Jendelová, Pavla (referee) Document type: Doctoral theses
Year:
2016
Language:
eng Abstract:
[eng][cze] Currently used prostheses for total joint replacement still have numerous disadvantages: extreme stiffness or elastic modulus of the bulk metallic material; insufficient integration of the implant into the host bone; and a high wear and corrosion rate, which causes an accumulation of mostly metallic or polymeric wear debris. Because of these reasons, many patients experience increasing local pain, swelling, allergic reactions, and inflammation resulting in bone loss and the aseptic loosening of the implant leading to the need for painful and expensive revision surgery. To address the mechanical issues of commonly used orthopaedic alloys, this thesis presents the development of the new β-type titanium alloy Ti-35Nb-7Zr-6Ta-2Fe-0.5Si with a relatively low elastic modulus (up to 85 GPa), increased tensile strength (880 MPa), and enhanced biocompatibility and osteoconductivity. Considering the generally low osteoinductivity of metallic implants, various surface modifications and coatings have been developed to improve the cell-material interaction, e.g. carbon-based coatings. Among these coatings, C60 fullerene layers have emerged as a great candidate for coating orthopaedic implants due to their therapeutic potential in arthritis. The potential cytotoxicity and DNA damage response of fullerenes have...V súčasnosti používané totálne endoprotézy kĺbov majú niekoľko nedostatkov vrátane príliš veľkej tuhosti kovového materiálu, nedostatočnej integrácie implantátu do kosti a vysokej miery opotrebovania či korózie. To má za následok úbytok kostnej hmoty a následné aseptické uvoľnenie protézy s nutnosťou ďalšieho chirurgického zákroku. Nepostačujúce mechanické vlastnosti súčasných ortopedických zliatin rieši táto práca vývojom novej beta-titánovej zliatiny s konečným zložením Ti-35Nb-7Zr-6Ta-2Fe-0,5Si, ktorá má relatívne nízky modul pružnosti (do 85 GPa), vysokú pevnosť v ťahu (850 MPa) a vylepšenú biokompatibilitu, ako aj osteokonduktivitu. Vzhľadom k všeobecne nízkej osteoinduktivite kovových implantátov sa vyvíjajú rôzne povrchové úpravy a vrstvy pre zlepšenie interakcie buniek s materiálmi, ako napríklad vrstvy na báze uhlíka. Fullerénové vrstvy sa zdajú byť sľubným kandidátom na pokrývanie ortopedických implantátov vzhľadom k ich ochranným anti-oxidačným vlastnostiam. Hoci čerstvé C60 vrstvy tlmili adhéziu a rast buniek, žiadne známky bunkovej toxicity ani poškodenia DNA neboli nájdené. Sledovaná biokompatibilita fullerénových C60 filmov sa výrazne zlepšila s pribúdajúcim vekom vrstiev alebo s ko-depozíciou fullerénových molekúl s atómami titánu. Vysvetlenie spočíva v chemicko-fyzikálnych zmenách...
Institution: Charles University Faculties (theses)
(web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository. Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/1187