REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Eden od najpogostejše uporabljenih kovinskih materialov za izdelavo biomedicinskih vsadkov so nerjavno jeklo in zlitine na osnovi titana. Zaradi specifičnih pogojev in kompleksnega okolja v človeškem telesu so bile uporabljene različne strategije za njihovo zaščito in izboljšanje njihove funkcionalnosti in vivo. V doktorskem delu je bila uporabljena nova metoda za nanašanje ultratankih zaščitnih oksidnih filmov na komercialno čisti titan (cp-Ti) in nerjavno jeklo 316L (SS316L), atomsko nanašanje plasti (ALD). Cilj je bil preučiti sestavo, debelino, strukturo, morfologijo, korozijske lastnosti, biokompatibilnost in antibakterijske lastnosti ALD oksidnih filmov.
Tanke plasti iz aluminijevega (Al2O3) in hafnijevega oksida (HfO2) različnih debelin so bile nanešene na različno pripravljene površine cp-Ti in SS316L. Poleg enoslojnih je bila tudi raziskana kombinacija alumine in hafnije v večplastni konfiguraciji. Kot glavne metode raziskovanja korozijskih lastnosti nezaščitenih in ALD prevlečenih podlag so bile uporabljene elektrokemijske tehnike, potenciodinamska polarizacija in elektrokemijska impedančna spektroskopija. Vse meritve so bile izvedene v simulirani fiziološki raztopini pri 37 °C. Sestavo, strukturo in morfologijo deponiranih filmov smo proučevali s pomočjo SEM/EDS, ToF-SIMS, XPS, AFM-SKPFM, TEM, XRD in elipsometrije.
Način priprave kovinske površine pomembno vpliva na zaščitne lastnosti ALD tankih filmov iz Al2O3 in HfO2, tudi če gre za relativno debele plasti ca. 150 nm. Obstaja kritična debelina nanosa, ki zagotavlja stabilno korozijsko zaščito ALD filmov na cp-Ti in SS316L. Zelo tanek ALD film alumine, debeline 20 nm, se je izkazal kot nestabilen, medtem je film debeline 60 nm pokazal dobro zaščito v 30 dneh potopitve v simulirani fiziološki raztopini. Večplastni ALD film, ki vsebuje vmesni sloj HfO2 med plastmi Al2O3, ni pokazal bistvenega izboljšanja v primerjavi z enoslojnim tankim filmom iz Al2O3 enake debeline.
Analize so pokazale, da Al2O3 and HfO2 ne izkazujeta bistveno spremenjenih biokompatibilnih ali antibakterijskih lastnosti v primerjavi z nezaščitenima cp-Ti in SS316L podlagama. Vendar pa lahko površinska hrapavost filmov, predvsem prisotnost aglomeratov, pomembno vpliva na pritrditev in razvoj celic na površini. Po drugi strani, pa razvoj bakterij na površini tankih ALD filmov ni povezan s prisotnostjo aglomeratov, temveč s kemijskimi lastnostmi površine.
Ugotovili smo, da ALD tanki filmi iz Al2O3 and HfO2, pripravljeni pri optimiziranih pogojih priprave podlage in procesnih parametrov, zagotavljajo odlično korozijsko zaščito cp-titana in nerjavnega jekla v simuliranih biomedicinskih aplikacijah in so biokompatibilni.