|
|
Optimization of biocompatible Ti/hydroxyapatite-based composite blends fabrication
Slovák, Tomáš ; Matějková, Michaela (referee) ; Čížek, Jan (advisor)
The bachelor's thesis deals with optimalization of biocompatible composite mixtures based on titanium and hydroxyapatite. The theoretical part is focused on biomaterials, specifying Ti and HA in more detail. The following section pertains to the principle of mechanical alloying. Preparation of the biocompatible composite mixtures by mechanical alloying and their following analyses are described in the experimental part. Results obtained in the experimental part are summarized in the discussion.
|
|
|
Rheology of collagen hydrogels and its nanocomposites
Voldánová, Michaela ; Vojtová, Lucy (referee) ; Jančář, Josef (advisor)
This bachelor thesis deals with the phenomenological description of the rheological behavior of pure collagen I and its nanocomposites with addition of hydroxyapatite in four concentrations. Measurements were performed on a rheometer in the configuration cone – plate for a range of shear rates from 0 s-1 to 100 s-1 under defined conditions. At 4 °C, the collagen in samples of a specific composition remains dissolved; collagen retains his native character and the precursors of hydrogel are in the liquid state. By heating the aqueous solution of collagen with neutral pH leeds to spontaneous crosslinking process into fibrillar structure. At 37 °C, fibrils grow into the gel structure, however, the rate of its formation is dependent on the amount of collagen fibers. The measured data are processed in the form of flow and viscosity curves, from which the rheological behavior of the sample or structural and transformational changes in response to mechanical stress and temperature changes are evaluated and compared. This knowledge can be used to manipulate with hydrogels. Generally, it can help as a basis for further development of collagen, its interaction with HAP and factors influencing their stability or effectiveness.
|
|
|
Structure and properties of Hydroxyapatite-Magnesium composites produced by the means of current assisted infiltration sintering
Casas Luna, Mariano ; Obrtlík,, Karel (referee) ; Georgarakis, Konstantinos (referee) ; Čelko, Ladislav (advisor)
Hořčík a kompozity fosforečnanu vápenatého jsou slibnými materiály pro biodegradabilní a nosné implantáty určené pro regeneraci kostí. Předložená práce je zaměřena na návrh, zpracování a charakterizaci vnitřně propojených kompozitů hořčíku s fosforečnanem vápenatým (Mg/CaP). Fosforečnany vápenaté jako jsou hydroxyapatit (HA), kalcium-deficitní hydroxyapatit (CDHA) a fosforečnan vápenatý (TCP) byly syntetizovány a použity pro výrobu skafoldů s kontrolovanou porozitou pomocí metody robocastingu. Byly připraveny porézní předlisky s ortogonální mřížkou a s vnitřními makropóry o velikosti ~500 µm, které byly následně slinovány za teploty 1100 °C po dobu 5 hodin. Vnitřně propojené Mg/CaP kompozity byly připraveny infiltrací čistého hořčíku a hořčíkových slitin obsahujících malá množství vápníku nebo zinku, například 0,2 hm.% vápníku a 1 hm.% zinku do porézních keramických skafoldů. Infiltrace byla provedena pomocí námi vyvinuté a nově popsané metody známé jako “Proudem asistovaná slinovací infiltrace” (z angl. Current Assisted Metal Infiltration (CAMI)). CAMI metoda umožňuje do 15 minut infiltrovat porézní keramický předlisek roztaveným kovem. Pulzujícím elektrickým proudem bylo dosaženo rychlého tavení a následného tuhnutí Mg/CaP kompozitů. Fyzikálně-chemické vlastnosti finálních vnitřně propojených kompozitů byly stanoveny pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, počítačové mikro-tomografie, rentgenové difrakční analýzy a optické mikroskopie za účelem stanovení fázové distribuce a interakce mezi materiály. Kromě toho byla u připravených kompozitů hodnocena jejich mechanická pevnost v tlaku, degradační rychlost pomocí různých metod a biokompatibilita spolu s pokusem o uvedení těchto typů materiálů jako potenciálních degradabilních biomateriálů určených pro výrobu desek a/nebo šroubů pro ortopedické aplikace.
|
|
|
Advanced ceramics for tissue engineering
Vojtíšek, Jan ; Koplík, Jan (referee) ; Bartoníčková, Eva (advisor)
This bachelor´s thesis deals issues of ceramics materials suitable for tissue engineering. An artificial substitute for human tissue can be divided to several generations. This include inert, bioactive and bioresobable materials. Resorbable substitutions are prepared from materials, which could substitute host tissue, for example hydroxyapatite. HA can be prepared in different ways (dry and wet way). To better application in medicine, ceramics foams prepared by in situ foaming or replication technique are using. Experimental part of this paper deals preparing of hydroxyapatite powder and process optimization. Samples was characterized by IR and Raman spectrometry, XRD analysis and particle size was studied by SEM. Ceramics foams was prepared by in situ foaming from Al2O3, HA and composites (in ratio 50 – 50, 75 – 25, 90 – 10). Porosity was evaluated by stereomicroscope, density and level of sintering was studied by SEM microscopy.
|
|
|
Study of preparation and properties of Ca-phosphates/ZrO2 biocomposites
Sláma, Martin ; Drdlík, Daniel (referee) ; Cihlář, Jaroslav (advisor)
The thesis was focused on preparation of bioceramic composite materials containing Ca-phosphates and zirconia fibers using electrophoretic deposition. A series of experiments were aimed at determining the appropriate composition of the suspensions. High-energy milling was used for preparing deposits with good physical and mechanical properties using EPD. The influence of milling time, the amount of monochloroacetic acid in isopropanol slurry indifferent electrolyte LiCl and ZrO2 were evaluated on the course deposition and the resulting properties of the deposits. Influence of sintering temperature, the milling time and the fiber content of ZrO2 on the chemical and structural composition was determined by X-ray analysis, measurement of density and structural analysis using a scanning electron microscope. Mechanical and bioactive properties of sintered deposits were determined depending on the milling time and content of ZrO2 fibers.
|
|
|
Thermal spray coatings of bioceramics
Kašpárková, Kristýna ; Mrňa, Libor (referee) ; Kubíček, Jaroslav (advisor)
Bachelor´s thesis is focused on thermal spraying bioceramics. Bioceramic is designed to replace damaged parts of the human body. Practical use is mainly in orthopedics, jaw and facial surgery. This category of materials includes hydroxyapatite, which is characterized by biocompatibility and the ability to form a strong bond between the bone and the implant. The experimental part of the thesis was spraying 40 - pieces of dental implants for the company LASAK s.r.o. Plasma spraying technology was used to apply the hydroxyapatite coating. The required coating thickness was 60 m. The implant was sprayed and cleaned before spraying. Spraying was carried out in the laboratory of plasma coatings dental and skeletal implants ÚST FSI VUT Brno. A dimensional control was performed after plasma spraying.
|
|
| |
|
|
The Synthesis and Characterisation of Biocomposite Materials for Potential Application in Medicine
Balgová, Zuzana ; Plešingerová,, Beatrice (referee) ; Bakoš, Dušan (referee) ; Palou, Martin (advisor)
Dizertační práce se zabývala syntézou a studiem kompozitních materiálů pro potenciální lékařské využití. Teoretická část je zaměřena na biomateriály, zejména na kompozity složené z polyvinylalkoholu a hydroxyapatitu(PVA/HA). Byly připraveny kompozitní membrány složené z polyvinylalkoholu s různým hmotnostním zastoupením hydroxyapatitu - 0%, 10%, 20%, 30%, 40% a 50%. Hydroxyapatit (HA) byl připraven srážecí metodou z hydrogenfosforečnanu amonného a tetrahydrátu dusičnanu vápenatého ve vodném alkalickém prostředí. Vzniklá suspenze se smísila s roztokem polyvinylalkoholu, který byl připraven rozpuštěním ve vodě o teplotě 85° C. Jednotlivé směsi byly odlity do formy a sušeny po dobu 7 dní při teplotě 30 ° C, vzniklé 0,5 mm tenké membrány byly analyzovány ATR-FTIR spektroskopií k identifikaci funkčních skupin v kompozitu, dále byla provedena XRD analýza. Zkouška tahem a TGA měření byly realizovány k určení vlivu HA na mechanické vlastnosti, respektive změnu tepelné odolnosti kompozitů ve srovnání s čistým PVA. Byla provedena zkouška bioaktivity v simulovaném krevním roztoku (SBF) po dobu 2h, 7 a 28 dnů. SEM byla použita k charakterizaci povrchové mikrostruktury biocompositních membrán před a po ponoření do SBF. Na povrchu testovaných membrán vznikla vrstva apatitu, která je charakteristická pro bioaktivní materiály. Bylo zjištěno, že s rostoucím množstvím HA částic docházelo ke vzniku aglomerátů v kompozitu, které vznikly mimo jiné jako důsledek růstu krystalů HA během sušení membrán. Bioaktivita rostla s delším působením SBF na vzorky.
|
|
|
3d shaping of UV curable ceramic feedstock
Mišák, Jiří ; Salamon, David (referee) ; Graule, Thomas (advisor)
Diplomová práce je zaměřena na přípravu koloidních suspenzí, vytvrditelných UV zářením, jenž jsou určeny k 3D tisku komplexních keramických vláknových struktur. Rovněž jsou v práci představeny techniky následného tvarování vytisknutých a vytvrzených struktur. Z hydroxyapatitu ve formě prášku a komponent, vytvrditelných UV zářením, byly vytvořeny pasty, určené k 3D tisku komplexních keramických vláknových struktur a multivrstev. U takto vytisknutých a vytvrzených struktur bylo navíc dosaženo zlepšení kvality povrchu a soudržnosti vláken. Pro výrobu past, určených k 3D tisku, s vhodnými reologickými vlastnostmi je nezbytné důkladné pochopení interakcí mezi částicemi, surfaktantem a monomerní/oligomerní směsí. Za použití lineárních a zesíťujících oligomerů jako disperzního média vznikají po tisku a UV vytvrzení velmi flexibilní vláknové mřížky, které lze dále tvarovat a takto vytvářet rozmanité struktury. Tyto struktury jsou následně slinuty, bez významných vad na povrchu či delaminace vrstev, za vzniku složitých keramických těles. Vysoké kvality povrchu je dosaženo UV vytvrzením vytisknutých struktur v argonové atmosféře, která brání kyslíkové inhibici radikálů v blízkosti povrchu vláken. Výhody kombinace 3D tisku s UV vytvrzováním jsou demonstrovány v této práci za užití dvouvrstvých flexibilních struktur, určených k následným metodám 3D tvarování. Takto vytvořených složitých 3D struktur je jen velmi obtížné, ne-li nemožné, dosáhnout pouze užitím přímého 3D tisku. Na základě této práce může být v budoucnu odvozena univerzální teorie k přípravě past, určených k 3D tisku komplexních keramických struktur pro různé aplikace.
|
|
|
Hydroxyapatite based ceramic composites
Vojtíšek, Jan ; Ptáček, Petr (referee) ; Bartoníčková, Eva (advisor)
This work was focused on the study of hydroxyapatite based bioceramic materials. These materials are generally very important for medical purposes, especially in the reconstruction and replacement of bone material. For medical applications, inert, bioactive or bioresorbable materials can be used. One of the common "bioactive" materials is hydroxyapatite, which forms a large part of human bone. Hydroxyapatite can be prepared by a wide variety of procedures, one of the most common methods is the precipitation reaction used in this work. To improve the biocompatibility of the bone replacement, porous structures with adequate mechanical stability are used. For the initial study of simulation of the behavior of biomaterials in the human body, called in vitro tests are used in solutions based on synthetic body fluids or cell media. The experimental part deals with the synthesis of hydroxyapatite powder and CA phase composite compounds. The reactions between the individual components were studied by thermal analysis and heat microscopy. The resulting products were analyzed for phase composition by X-ray diffraction. The prepared powders were further processed on foam structures by in situ foaming and sintering at a suitable temperature. In vitro tests, following the behavior of the prepared porous products in the synthetic body fluid, were performed for 7, 14 and 28 days. The monitored composites were then studied for biocompatibility by scanning electron microscopy. At the same time, the change in the concentration of Ca2+ and PO43- ions in the body fluids tested was monitored.
|
guest ::
