|
|
Kompozitní materiály Mg-hydroxyapatit připravené práškovou metalurgií
Řičánek, Adam ; Doskočil, Leoš (oponent) ; Buchtík, Martin (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na přípravu kompozitního materiálu hořčík-hydroxyapatit metodami práškové metalurgie. Teoretická část se zabývá hořčíkem, hořčíkovými slitinami a hořčíkovými materiály. Následně jsou v teoretické části shrnuty základní poznatky týkající se práškové metalurgie, zpracování materiálů připravených práškovou metalurgií a kompozitních materiálů s kovovou matricí. V experimentální části bakalářské práce byly připraveny dvě série vzorků kompozitních materiálů s různým obsahem hydroxyapatitu kompozitní materiály zpracované smícháním Mg a plniva a kompozitní materiály zpracované semletím Mg a plniva. U obou sérií vzorků byla v rámci charakterizace zkoumána mikrostruktura a prvkové složení, tvrdost, pevnost v tlaku a korozní odolnost. U kompozitů připravených mletím byla pozorována vysoká homogenita materiálu. Tvrdost, pevnost v tlaku i korozní odolnost se s rostoucím obsahem hydroxyapatitu zvyšovala. U série kompozitů připravených mícháním byla pozorována heterogenní struktura materiálu. S rostoucím obsahem plniva nebyl pozorován evidentní trend nárůstu tvrdosti, korozní odolnost se mírně zvýšila. Pevnost v tlaku s rostoucím obsahem hydroxyapatitu klesala v důsledku nižší soudržnosti a nekompaktnosti struktury.
|
|
|
Příprava podvojných vrstevnatých hydroxidů na kompozitních Mg-hydroxyapatit substrátech
Knoflíček, Milan ; Doskočil, Leoš (oponent) ; Buchtík, Martin (vedoucí práce)
Cílem bakalářské práce byla příprava a charakterizace povlaků na bázi podvojných vrstevnatých hydroxidů (LDH) na Mg kompozitních substrátech připravených práškovou metalurgií. Jako plnivo byl použitý hydroxyapatit (HAp). Depozice MgAl-LDH povlaků na povrch kompozitů proběhla v reakční směsi obsahující Al(NO3)3 při pH 10 a teplotě 95 °C. Morfologie a struktura vzorků byly charakterizovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Prvkové složení jak samotných kompozitů, tak i připravených povlaků, bylo charakterizováno energiově disperzní spektroskopií (EDS). Analýzou struktury Mg-HAp kompozitů bylo zjištěno, že se vzrůstající koncentrací výztuže docházelo k nárůstu četnosti aglomerátů HAp. Nejvyšší četnost aglomerátů byla detekována ve vzorcích obsahujících 20 a 50 hm. % HAp plniva, u kterých bylo zároveň zaznamenáno na rozdíl od ostatních vzorků výrazné zhoršení korozních vlastností. Naopak nejlepší korozní odolnost vykazoval vzorek s 1 hm. % plniva. Ostatní vzorky s obsahem plniva od 0 do 10 hm. % byly z hlediska korozní odolnosti relativně podobné. Potenciodynamické testy prokázaly, že povlakované vzorky vykazují řádově vyšší korozní odolnost ve srovnání se vzorky nepovlakovanými. U povlakovaných vzorků s obsahem HAp do 10 hm. % včetně byla pozorována uniformní vrstva LDH. Na vzorcích s vyšším obsahem výztuže, tj. s 20 a 50 hm % HAp, byla detekována přítomnost trhlin související s přítomností objemných HAp aglomerátů. V těchto místech byla pozorována i nižší adheze povlaku. Bylo zjištěno, že pro dosažení vysokých kvalit LDH povlaků je optimální množství HAp výztuže míchaných a následně lisovaných Mg-HAp kompozitů do 5 hm. % HAp. Vyšší obsah HAp ve vzorcích vedl zpravidla ke vzniku defektů nebo zhoršení korozních vlastností.
|
|
|
Optimalizace přípravy biokompatibilních kompozitních směsí na bázi Ti/hydroxyapatit
Slovák, Tomáš ; Matějková, Michaela (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá optimalizací přípravy biokompatibilních kompozitních směsí na bázi titanu a hydroxyapatitu. Teoretická část je zaměřena na biomateriály, blíže pak specifikuje titan a hydroxyapatit. Následuje přiblížení principu mechanického legování. Experimentální část práce popisuje přípravu směsí biokompatibilních prášků mechanickým legováním a jejich následné analýzy. V diskuzi jsou shrnuty výsledky a poznatky, které byly získány v experimentální části.
|
|
|
Reologie hydrogelů kolagenu a jeho nanokompozitů
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (oponent) ; Jančář, Josef (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce směřuje k fenomenologickému popisu reologického chování čistého kolagenu I i jeho nanokompozitů s příměsí hydroxyapatitu ve čtyřech koncentracích. Měření bylo prováděno na reometru v konfiguraci kužel – deska pro rozsah smykových rychlostí od 0 s-1 do 100 s-1 za definovaných podmínek. Při teplotě 4 °C je kolagen ve vzorcích o daném složení rozpuštěn, zachovává si zde svůj nativní charakter a prekurzory hydrogelů setrvávají v kapalném stavu. Zahříváním vodného roztoku kolagenu o neutrálním pH dochází k spontánnímu procesu zesítění do fibrilárních struktur. Při 37 °C fibrily dorůstají do struktury gelu, ovšem rychlost jeho vzniku je závislá na obsahu kolagenových vláken. Naměřená data jsou zpracována ve formě tokových a viskozitních křivek, z nichž je vyhodnoceno a porovnáno reologické chování vzorků či strukturální a transformační změny jako odezva na mechanické zatížení a změnu teploty. Tyto poznatky mohou být využity při manipulaci s hydrogely. Obecně mohou posloužit jako základ pro další výzkum kolagenu, jeho interakcí s HAP a faktorů ovlivňujících jejich stabilitu či účinnost.
|
|
|
Structure and properties of Hydroxyapatite-Magnesium composites produced by the means of current assisted infiltration sintering
Casas Luna, Mariano ; Obrtlík,, Karel (oponent) ; Georgarakis, Konstantinos (oponent) ; Čelko, Ladislav (vedoucí práce)
Magnesium and calcium phosphate composites are promising materials to create biodegradable and load-bearing implants for bone regeneration. The present work is focused on the design, processing and characterization of interpenetrated magnesium / calcium phosphate (Mg/CaP) composites. Calcium phosphates such as, hydroxyapatite (HA), calcium-deficient HA (CDHA) and tricalcium phosphate (TCP) were synthetized and used for the production of controlled porous scaffolds by means of robocasting technique. The final porous preforms with an orthogonal grid arrangement and internal macro-pores of ~500 µm were obtained and sintered at 1100 C for 5 h. The Mg/CaP interpenetrated composites were obtained by infiltrating the porous ceramic scaffolds with pure Mg and Mg alloys containing low amounts of calcium or zinc, i.e. Mg – 0.2 wt.% Ca and Mg – 1 wt.% Zn. The infiltration was carried out using a here-developed and recently introduced technique referred to as Current-Assisted Metal Infiltration (CAMI). The CAMI methodology allowed the infiltration of porous ceramic preforms with a molten metal in less than 15 minutes. Fast melting and final solidification of the Mg/CaP composites was achieved with the assistance of pulsed electrical current. The final interpenetrated composites were physicochemically characterized by means of scanning electron microscopy, X-ray computed micro-tomography, X ray diffraction and optical microscopy in order to determine the phase distribution and the interaction between the materials. In addition, the mechanical resistance under compression, the degradation rate by different techniques, and the biocompatibility of the produced composites were evaluated in an attempt to introduce these types of materials as potential degradable biomaterials for use in the manufacturing of plates and/or screws for orthopaedics.
|
|
|
Pokročilá keramika pro tkáňové inženýrství
Vojtíšek, Jan ; Koplík, Jan (oponent) ; Bartoníčková, Eva (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá problematikou keramických materiálů vhodných pro tkáňové inženýrství. Uměle vytvořené náhrady lidské tkáně můžeme rozdělit do několika generací. Patří tam inertní, bioaktivní a bioresorbovatelné materiály. Resorbovatelné náhrady se připravují z materiálů, které nahradí hostitelskou tkáň, např. hydroxyapatit. HA se může připravit několika způsoby, které jsou rozděleny na dvě hlavní skupiny (suchá a mokrá cesta). Pro lepší využití v medicíně se používají keramické pěny, které se nejčastěji připravují pěněním in situ nebo replikační technikou. Experimentální část se zabývá přípravou hydroxyapatitového prášku a optimalizací postupu. Vzorky byly charakterizovány IČ a Ramanovou spektrometrií, XRD analýzou a sledována velikost částic na SEM. In situ pěněním byly připraveny pěny z Al2O3, čistého HA a kompozitu (v poměrech 50 – 50, 75 – 25 a 90 – 10). Byla měřena jejich porozita stereolupou, objemová hmotnost a sledování slinutí SEM mikroskopií.
|
|
|
Studium přípravy a vlastností biokeramických kompozitů na bázi Ca-fosfátů a ZrO2
Sláma, Martin ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou biokeramických kompozitních materiálů na bázi Ca-fosfátů a ZrO2. Byla provedena řada experimentů zaměřených na stanovení vhodného složení suspenzí. Úprava suspenzí vysokoenergetickým mletím měla za cíl přípravu depozitů s dobrými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi pomocí EPD. Bylo provedeno hodnocení vlivu doby mletí, množství kyseliny monochloroctové v isopropanolové suspenzi, indiferentního elektrolytu LiCl a ZrO2 na průběh depozic a výsledné vlastnosti depozitů. Vliv slinovací teploty, doby mletí a obsahu vláken ZrO2 na chemické a strukturní složení byl určen pomocí rentgenové analýzy, měřením hustoty a strukturní analýzou pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Mechanické a bioaktivní vlastnosti slinutých depozitů byly stanoveny v závislosti na době mletí a obsahu ZrO2 vláken.
|
|
|
Žárové nástřiky biokeramiky
Kašpárková, Kristýna ; Mrňa, Libor (oponent) ; Kubíček, Jaroslav (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na žárové nástřiky biokeramiky. Biokeramika je určena pro náhradu poškozených částí lidského těla. Praktické využití má především v ortopedii, čelistní a obličejové chirurgii. Do této kategorie materiálů patří hydroxyapatit, který se vyznačuje biokompatibilitou a schopností tvořit pevnou vazbu mezi kostí a implantátem. Hydroxyapatit je používán jako povrchový povlak na titanových implantátech. Cílem experimentální části práce byl nástřik 40 – ti kusů zubních implantátů pro firmu LASAK s.r.o. Pro nanesení hydroxyapatitového povlaku byla použita technologie nástřiku plazmou. Požadovaná tloušťka povlaku byla 60 µm. Implantát byl před samotným nástřikem otryskán a očištěn. Nástřik proběhl ve specializované laboratoři dentálních a skeletálních implantátů ÚST FSI VUT Brno. Po nástřiku byla provedena 100% rozměrová kontrola.
|
|
| |
|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (oponent) ; Bakoš, Dušan (oponent) ; Palou, Martin (vedoucí práce)
The work is focused on the synthesis and the study of biocomposite materials for potential medical application. The theoretical part is a literature overview focused on different types of biomaterials especially on poly(vinyl alcohol) - hydroxyapatite (PVA/HA) composites. A set of polyvinyl alcohol (PVA) membranes with various weight percent - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% of hydroxyapatite (HA) were prepared. Hydroxyapatite was prepared by precipitation procedure using starting materials of diammonium hydrogen phosphate and calcium nitrate tetrahydrate in water alkaline environment and then mixed with solution of poly(vinyl alcohol), which was prepared by dissolving it in water at 85°C. The different mixtures were casted in a mould and evaporated for 7 days at temperature 30 °C to obtain 0,5 mm thin membranes. The ATR-FTIR spectroscopy was used to identify the different functional groups in composite membranes, XRD testing was carried out to identify crystallized hydroxyapatite. The tensile testing and TGA measurement were realised to find the effect of HA amount on the mechanical properties and thermal stability of the membranes. The in vitro bioactivity tests in Simulated Blood Fluid (SBF) were performed for 2 hours, 7 and 28 days. SEM was used to characterise surface microstructure of biocomposite membranes before and after immersion in SBF. The surface of the tested membranes were analysed to investigate the formation of apatite, the characteristic of bioactivity. It was observed a formation of clusters within membranes with increasing amount of HA particles due to hydrogen bond and also the agglomeration and crystal growth of HA particles during drying of membranes. The bioactivity was found increasing with time immersion of biocomposite materials.
|
host ::
RSS.