Βιοϋλικα κραμάτων τιτανίου και κοβαλτίου: χαρακτηρισμός και μελέτη της διαβρωτικής συμπεριφοράς και βιοσυμβατότητας με πυρηνικές, μικροσκοπικές, ηλεκτροχημικές και βιοχημικές τεχνικές
Creators: name: Στάγκος, Σταύρος
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Βιοϋλικά
Διάβρωση
Πυρηνικές τεχνικές
Biomaterials
Corrosion
Nuclear techniques

description: Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν δύο από τα πλέον διαδεδομένα μεταλλικά βιοϋλικά, τα κράματα Ti-Al-V και Co-Cr-Mo, στην αρχική μορφή και μετά από τροποποίηση της επιφάνειάς τους. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε η διαβρωτική τους συμπεριφορά και η βιοσυμβατότητα τους με πυρηνικές, μικροσκοπικές, ηλεκτροχημικές και βιοχημικές τεχνικές. Τα μεταλλικά βιοϋλικά χρησιμοποιούνται στην οδοντιατρική, ορθοπαιδική, χειρουργική κ.α και πρέπει να πληρούν ορισμένες ιδιότητες για τη χρήση τους. Μια από τις σημαντικότερες ιδιότητες είναι η αντοχή τους στο φαινόμενο της διάβρωσης δεδομένου ότι η υψηλή αντοχή στη διάβρωση συνεπάγεται υψηλή βιοσυμβατότητα. Τα τροποποιημένα κράματα Ti και Co παρασκευάσθηκαν με τεχνικές όπως η Ιοντοβολή (Sputtering) και η Επικάλυψη και Δυναμική Μίξη με Δέσμη Ιόντων (DIM). Όλα τα δείγματα χαρακτηρίστηκαν με τις τεχνικές: Ανάλυση με Πυρηνικές Αντιδράσεις - Φασματοσκοπία Οπισθοσκέδασης κατά Rutherford (ΝRΑ-RBS), Περίθλαση Ακτινών Χ (XRD), Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σαρωτικής Δέσμης (SEM), Μικροσκοπία Ατομικής Δύναμης (AFM) και Μέτρηση Σκληρότητας Vickers. Η διαβρωτική συμπεριφορά των δειγμάτων μελετήθηκε με την τεχνική της Κυκλικής Βολταμετρίας (Cyclic Voltametry) σε διάλυμα 0.9% NaCl (37 oC) όπου πραγματοποιήθηκε μία προσομοίωση του διαβρωτικού περιβάλλοντος που ανθρώπινου οργανισμού. Επίσης έγιναν πειράματα διάβρωσης με στατική εμβάπτιση στο ίδιο διάλυμα για συγκεκριμένους χρόνους. O προσδιορισμός των μεταλλικών ιόντων που εκλύονται στο διαβρωτικό διάλυμα, τόσο των αρχικών κραμάτων Ti-Al-V και Co-Cr-Mo όσο και των τροποποιημένων, πραγματοποιήθηκε με τις τεχνικές: Ανάλυση με Νετρονική Ενεργοποίηση (NAA) και Φασματοσκοπία Μάζας Επαγωγικά Συζευγμένου Πλάσματος (ICP - MS). Επιπλέον ελέγχθηκε η βιοσυμβατότητα των δειγμάτων με τη μέθοδο της Κυτταροτοξικότητας. Τέλος προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις μετάλλων και ιχνοστοιχείων στο αίμα και στα ούρα ασθενών που είχαν εμφυτεύματα Co-Cr-Mo για διάφορα χρονικά διαστήματα.
description: In the present study, two of the most widely used metal biomaterials, Ti-Al-V and Co-Cr-Mo alloys, were studied, without treatment and after treatment of the surface layers. In particular, the corrosive behavior and their biocompatibility with nuclear, microscopic, electrochemical and biochemical techniques were studied. Metal biomaterials are used in dentistry, orthopedics, surgery, etc. and must meet certain properties for their use. One of the most important properties is their corrosion resistance since high corrosion resistance results in high biocompatibility. The modified Ti and Co alloys were created using techniques such as Sputtering and Dynamic Ion Beam Mixing (DIM). All samples were characterized by the following techniques: Nuclear Reaction Analysis - Rutherford Βackscattering Spectroscopy (NRA-RBS), X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Vickers Hardness.The corrosive behavior of the samples was studied by Cyclic Voltametry in a 0.9% NaCl solution (37 oC) where a simulation of the corrosive environment of a human body was performed. Corrosion experiments were also performed by static immersion in the same solution for specific times. Determination of the metal ions released in the corrosive solution, both of the Ti-Al-V and Co-Cr-Mo initial alloys and of the modified ones, was carried out by the following techniques: Neutron Activation Analysis (NAA) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy (ICP MS). In addition, the biocompatibility of the samples was tested by the method of cytotoxicity. Finally, the concentrations of metals and trace elements in the blood and urine of patients with Co-Cr-Mo implants for various time periods were determined.