hrvatski

Sinteza i karakterizacija biokompatibilnih filmova na titanijevoj leguri sa svojstvom pamćenja oblika

Uz produljenje čovjekove životne dobi, brz način života i porast ukupne populacije, raste i potreba za ugradnjom implantata u ljudsko tijelo kako bi se održala kvaliteta života pojedinca. Uslijed povećane potrebe za ugradnjom implantata, raste i nužnost za detaljnim razumijevanjem interakcija površine implantata s okolnim fiziološkim okruženjem. Nitinol, približno ekviatomska legura nikla i titana (NiTi), je materijal od posebnog interesa u biomedicinskom inženjerstvu zbog svojih specifičnih mikrostrukturnih svojstava (svojstvo “pamćenja” oblika i superelastičnost). Kao implantni materijal, Nitinol se koristi za izradu krvožilnih i plućnih usadaka/stentova i ortodontskih implantata. Tjelesne tkivne tekućine predstavljaju vrlo agresivan okoliš za metalne implantate, stoga je kemijska stabilnost materijala osnovni preduvjet biokompatibilnosti. Relativno dobra korozijska stabilnost površine Nitinola temelji se na spontanom formiranju površinskog oksidnog TiO2 filma. S vremenom, u agresivnim tkivnim tekućinama, koje sadrže visoku koncentraciju kloridnih iona, može doći do lokalnog razaranja oksidnog filma i neželjenog otpuštanja alergenih i toksičnih iona nikla u okolna tkiva. Stoga, da bi se stvorila djelotvorna barijera između agresivnog okruženja i implantata čime bi se produljio njegov vijek trajanja i izbjegle bolne korekcijske operacije, reaktivna površina Nitinola modificira se biokompatibilnim prevlakama. Površina Nitinola modificirana je anorganskim prevlakama (oksidni filmovi dobiveni anodizacijom) i organskim prevlakama (samoorganizirajući filmovi fosfonskih kiselina) kako bi se poboljšala njegova korozijska otpornost i smanjila otpuštena količina iona nikla u okolna tkiva. Elektrokemijska karakterizacija nemodificiranih i modificiranih površina Nitinola provedena je in vitro u simuliranoj tjelesnoj otopini (Hankova otopina) koristeći ac i dc elektrokemijske metode (voltametrija, pulsne metode, impedancijska spektroskopija). Visoko-sofisticirane površinsko-analitičke metode (infracrvena refleksijsko apsorpcijska spektroskopija, rendgenska fotoelektronska spektroskopija i goniometrija) korištene su za površinsku karakterizaciju anorganskih i organskih prevlaka. Kinetika formiranja i rasta oksidnih filmova na Nitinolu je istraživana pod potenciostatskim i galvanostatskim uvjetima. In situ rast amorfnih oksidnih filmova (galvanostatski uvjeti) odvija se pod utjecajem visokog polja kooperativnim mehanizmom ionske vodljivosti (uključuje migraciju iona metala i kisika). Za kristalinične oksidne filmove (potenciostatski uvjeti) utvrđena je dominacija anionskih nad kationskim vakancijama. Elektronska, poluvodička svojstva pasivnih kristaliničnih filmova istražena su u uvjetima u kojima prevladava elektronska vodljivost. Oksidni filmovi na Nitinolu ponašaju se kao n-tip poluvodiča s kisikovim vakancijama kao elektron donorima. Tanki nanometraski oksidni filmovi na Nitinolu, građeni većinom od TiO2 sa samo 2% Ni, pružaju visoku korozijsku otpornost. Modifikacija površine Nitinola samoorganiziranjem fosfonskih kiselina rezultira formiranjem bidentantno kovalentno vezanih fosfonatnih filmova na oksidom prekrivenoj površini Nitinola što je potvrđeno fotoelektronskom spektroskopijom. Rezultati infracrvene spektroskopije pokazali su kako su formirani filmovi visoko uređeni i gusto pakirane strukture. Prema impedancijskim mjerenjima vidljivo je da se fosfonatni filmovi u simuliranoj tjelesnoj tekućini ponašaju kao neidealni dielektrici sa visokim vrijednostima otpora. Međufazna granica Nitinol|fosfonatni film|elektrolit predstavlja blokirajući kontakt koji djelotvorno sprječava odvijanje reakcija prijenosa naboja. Površine Nitinola modificirane anorganskim i organskim filmovima pokazuju povećanu korozijsku otpornost u odnosu na nemodificiranu površinu, čime je ostvaren osnovni preduvjet za povećanje biokompatibilnosti. Formirani sustav Nitinol|film predstavlja novi bioinženjerski materijal za izradu biokompatibilnih implantata.

Nitinol; oksidni filmovi; samoorganizirajući monoslojevi; biokompatibilnost

nije evidentirano