REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Doktorsko delo obravnava sintezo in karakterizacijo kalcijevih fosfatnih (CaP) prevlek na površini gosto sintrane keramike iz cirkonijevega dioksida (ZrO2). Glavna aplikacija tako modificirane keramike je v medicini na področju dentalnih keramičnih kostnih vsadkov. Zaradi primernih bioloških lastnosti je pričakovati, da bodo CaP prevleke izboljšale kakovost spoja med kostjo in vsadkom in posledično podaljšale življenjsko dobo keramičnih vsadkov.
Prvi del raziskav sem namenil razvoju biomimetičnega postopka za sintezo CaP prevlek na ZrO2 podlagah in karakterizaciji sestave in zgradbe prevlek. Razvit sintezni postopek je vključeval dve stopnji. V prvi stopnji sinteze sem ZrO2 substrate potopil v prenasičeno CaP raztopino s pH = 7.4 in po 1 h namakanja se je na njihovi površini tvoril tanek (200 nm) sloj kalcijevega hidroksiapatita (HA). Precipitacija HA je potekla v treh stopnjah: i) precipitacija amorfnega CaP; ii) precipitacija oktakalcijevega fosfata (OCP); iii) transformacija OCP v HA. V drugi stopnji sinteze sem ZrO2 substrate s HA nanosi prenesel v svežo raztopino s podobno sestavo in pH = 7.0 (druga stopnja sinteze). Po 11 urah namakanja v tej raztopini se je na površinah ZrO2 substratov tvorila 12 µm debela prevleka z lamelarno topografijo, ki je bila sestavljena iz dveh plasti. Spodnja plast je bila sestavljena iz HA nanodelcev s povprečno velikostjo 6 nm, zgornja plast pa je bila sestavljena iz lamelarnih OCP monokristalov. Debelina biomimetičnih CaP prevlek je naraščala s časom namakanja v drugi raztopini (pH = 7.0). Test bioaktivnosti s simulirano telesno tekočino je potrdil, da so prevleke bioaktivne, različni mehanski testi pa so pokazali, da je adhezija biomimetičnih prevlek relativno slaba, kar bi lahko omejevalo njihovo nadaljnjo uporabo v kliniki.
V drugem delu raziskav sem študiral vpliv termične obdelave biomimetičnih CaP prevlek na sestavo prevlek in na njihovo hitrost raztapljanja v fiziološki raztopini, največ pozornosti pa sem namenil izboljšanju adhezije CaP prevlek na ZrO2 podlagah. Žganje pri 600 °C ni vplivalo na topografijo prevlek, prišlo pa je do fazne transformacije OCP kristalov v HA in kalcijev pirofosfat (CPP). Adhezija teh prevlek je bila nekoliko izboljšana v primerjavi z biomimetičnimi CaP prevlekami. Prevleke, obdelane pri
temperaturi 600 °C, so bile bolj topne v fiziološki raztopini kakor biomimetične CaP prevleke. Po žganju biomimetičnih CaP prevlek pri temperaturi 800 °C in 900 °C so bile prevleke sestavljene iz β-trikalcijevega fosfata (β-TCP) in CPP, po žganju pri 1100 °C in 1200 °C pa so bile sestavljene le še iz β-TCP. Če sem prevleke, ki so bile žgane v temperaturnem območju med 800 in 1200 °C, za kratek čas obdelal v ultrazvočni kopeli, je bila večina prevlek odstranjenih in na substratu je ostala le še tanka (500 nm–2 µm) prevleka, sestavljena iz β-TCP. Tako pripravljene β-TCP prevleke sem študiral v nadaljnjih raziskavah. Ugotavljal sem vpliv temperature žganja na topografijo in hitrost raztapljanja β-TCP prevlek v fiziološki raztopini. Z različnimi mehanskimi testi sem pokazal, da imajo β-TCP prevleke zelo dobro adhezijo, kar kaže na možnost njihove uporabe v kliniki.