Abstrakti
Väitöskirjassa tarkastellaan innovatiivisia lähestymistapoja ortopedisten metalliseosten suorituskyvyn parantamiseksi selvittelemällä seosten sähkökemiallista käyttäytymistä simuloidussa ympäristössä. Työssä läpikotaisempi vertaillaan puhtaan titaanin (Ti-ryhmä 2), Ti-6Al-4V (Ti-ryhmä 23) ja uuden Ti-Nb-Zr-Si (TNZS) seosten sähkökemiallisen toimiminen.
Tutkimusmenetelmillä ovat avoimen piirin potentiaalin analyysi, potentiodynaaminen polarisaatiotesti ja sähkökemiallinen impedanssispektroskopia (EIS) sovellettuna seoksille eri mediassa. Nämä liuokset simuloivat implantaation jälkeisiä normaalia, tulehduksellista ja vakavan tulehdusten tiloja, jossa H2O2:n, albumiinin ja laktaatin pitoisuudet vaihtelevat.
Tulokset osoittavat mm. uuden TNZS-seosten erinomaista korroosionkestävyyttä johtuen piifaasien läsnäolosta. Ryhmän 2 ja ryhmän 23 titaaniseosten korroosionkestävyys näyttää parempaa saman koostumuksen titaanijauheesta 3D-valmistetuilla (tulostetulla) kappaleilla verrattuna käsittelemättömiin titaaniseospintoihin.
Metalliseosten korroosiokäyttäytymisen parantamiseksi työssä on myös tutkittu trimangaanitetraoksidin (Mn3O4) nanohiukkasilla päällystetty tantaali sekä komposiittihydrogeelillä (alginaatti ja oktakalsiumfosfaatti (OCaP)) pinnoitettu 3D-tulostettu titaani. Tutkimuksessa havaittiin, että sähköforeettisesti tehty Mn3O4-nanohiukkaspinnoite tantaalilla osoittaa ko. implanttimateriaalin erinomaisen korroosiosuojan erityisesti simuloidussa tulehdusolosuhteissa. Analyysien perusteella ehdotettiin korroosiosuojausmekanismia perustaen nanohiukkasten katalyyttisen aktiivisuuteen ja tiivistysrooliin mikä avaa mahdollisia reittiä korroosionkestävien implanttimateriaalien kehittämiseen. Hydrogeeli-pinnoitettujen titaani-seoksilla on mitattu parantunutta hydrofiilisyyttä ja OCaP-faasin kiteiyyttä, mistä seuraa korroosiovirran tiheyden tehokas vähentäminen. Nämä havainnot kohottavat sellaisten pinnoitteiden käyttöpotentiaalia lievittämään mahdollisia biomateriaalien korroosioriskiä tulehdustilassa.
Tutkimustyö antaa kombinoidun ymmärryksen implanteissa käytettävien metalliseosten sähkökemiallisesta käyttäytymisestä ja korroosionkestävyydestä, osoittaa uusia oivalluksia ja mahdollisia edistys-askeleita biomateriaalien kehittämiseen mm. ortopedisiin ja hammaslääketieteellisiin sovelluksiin. Tämä tutkimus on saanut tukia EU:n Horisontti 2020 MSCA ITN "PREMUROSA"-hankkeesta ja sen keskeiset tulokset julkistettiin vertaisarvioituissa lehdissä.
Julkaisun otsikon käännös | Uusien implanttibiomateriaalien in vitro-hajoamisen ja siihen liittyvien riskien evaluointi |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1832-2 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1833-9 |
Tila | Julkaistu - 2024 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- uudet biomateriaalit
- metalliset implantit
- pinnan muutokset
- komposiittipinnoitteet
- sähkökemiallinen käyttäytyminen
- tulehduksellinen tila
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Uusien implanttibiomateriaalien in vitro-hajoamisen ja siihen liittyvien riskien evaluointi'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Biotalousinfrastruktuuri
Seppälä, J. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility