Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Electrodeposition of the calcium-phosphate coatings on titanium scaffolds for bone tissue engineering

Agata Supeł

Abstract

Titanium and its alloys are being frequently used as biomaterials for bone implants. What makes them so useful in this field of study are good corrosion resistance, load bearing and biocompatibility. In comparison to other metals, their Young’s modulus is much lower. Moreover, fabrication of porous structure decreases its value, so it becomes closer to value of human bone. Production of small elements with complicated geometry is possible through additive manufacturing. Surface engineering of titanium scaffolds can enhance their durability even two times. It is very common to create thin calcium-phosphate coating. This material provides adhesion and proliferation of bone cells, which supports whole bone regeneration. It is possible to fabricate Ca-P compound, which is called hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) – it’s a bone component which provides osteointegration. The aim of this work is development of parameters to fabricate calcium-phosphate layers by electrodeposition on titanium scaffolds. It concerns highly porous scaffold manufacturing by Selective Laser Melting (SLM) method, different surface modification and approach to deposition of Ca-P layers. It is necessary to construct measurement unit and adjust parameters of process, including pH value and input voltage. Constructed electrodeposition unit allows to obtain more repetitive results. Characterization of deposited layers confirms appropriately chosen deposition process parameters. SEM observations show, that in case of HF+HNO3 acid-etching, fabricated layers are most uniform. STEM observations allowed identification of hydroxyapatite morphology and estimation of layer thickness.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Agata Supeł (FMSE) Agata Supeł,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Wytwarzanie warstw fosforanowo-wapniowych metodą elektroosadzania na tytanowych rusztowaniach dla inżynierii tkankowej
Supervisor
Wojciech Święszkowski (FMSE/DMD) Wojciech Święszkowski,, Division of Materials Design (FMSE/DMD)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Materials Design (FMSE/DMD)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
24-02-2016
Issue date (year)
2016
Internal identifier
IM-D.002004
Reviewers
Wojciech Święszkowski (FMSE/DMD) Wojciech Święszkowski,, Division of Materials Design (FMSE/DMD)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE) Agnieszka Brojanowska (FMSE/DSE) Agnieszka Brojanowska,, Division of Surface Engineering (FMSE/DSE)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
biomateriały, elektroosadzanie, warstwy fosforanowo-wapniowe, inżynieria tkankowa, rusztowania
Keywords in English
biomaterials, electrodeposition, calcium-phosphate coatings, bone tissue engineering, scaffolds
Abstract in Polish
Tytan i jego stopy stosowane są powszechnie jako biomateriały do produkcji implantów. Cechują się dobrym przenoszeniem obciążeń i wysoką odpornością na korozję, a ponadto są w pełni biozgodne. W porównaniu do innych metali mają względnie niski moduł Younga. Wytworzenie implantu w postaci nie litej, lecz porowatej, dodatkowo obniża tę wartość, czyniąc ją zbliżoną do modułu sprężystości ludzkiej kości. Produkcja elementów o tak skomplikowanej geometrii jest możliwa dzięki technikom addytywnym. Nawet dwukrotne wydłużenie żywotności tytanu w organizmie człowieka można uzyskać poprzez obróbki powierzchniowe implantów. Popularnie stosowaną techniką modyfikacji powierzchni jest wytworzenie na powierzchni warstwy ceramiki fosforanowo-wapniowej. Liczne dane literaturowe dowodzą, że wspomaga ona regenerację tkanki kostnej poprzez zwiększenie adhezji i proliferacji komórek. Wśród związków Ca-P wyróżnia się hydroksyapatyt – Ca10(PO4)6(OH)2, który jest nieorganicznym składnikiem kości. To właśnie ten związek wykazuje najlepsze właściwości poprawiające osteointegrację. Celem niniejszej pracy jest opracowanie parametrów wytwarzania warstw fosforanowo-wapniowych na tytanowych rusztowaniach. Wiąże się to z wykonaniem modeli rusztowań techniką selektywnego stapiania laserowego, różnorodną modyfikacją ich powierzchni oraz próbą pokrycia powłoką Ca-P. Optymalizacja procesu osadzania elektrochemicznego dotyczy opracowania odpowiedniego układu pomiarowego oraz doboru parametrów procesu, w tym pH roztworu oraz napięcia sterującego. Skonstruowany układ do elektroosadzania pozwala na zwiększenie powtarzalności otrzymanych wyników. Charakteryzacja warstw dowodzi, że dobrane parametry pH i napięcia wejściowego są odpowiednie do ich wytwarzania. Obserwacje SEM pokazują, że najbardziej jednolite warstwy powstają na powierzchni poddanej trawieniu mieszanką kwasów. Obserwacje STEM pozwoliły na rozpoznanie morfologii charakterystycznej dla hydroksyapatytu oraz oszacowanie grubości wytworzonej warstwy.
File
  • File: 1
    ASupel_PracaInzynierska_ElektroosadzanieWarstwCaPnaTytanie.PDF
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8067

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT8ff1114489a4418988c647f90609bad7/
URN
urn:pw-repo:WUT8ff1114489a4418988c647f90609bad7

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page