Modyfikacja powierzchni stali nierdzewnej przeznaczonej do produkcji implantów Monika Cieślik Środowiskowe Studium Doktoranckie IMIM PAN – UJ z zakresu Inżynierii Materiałowej

Implant - ciało obce wszczepiane do organizmu w celu odtworzenia naturalnej funkcji lub estetyki uszkodzonego organu ( Wikipedia) Historia implantów sięga czasów starożytnych http://czasnazmiane.pl/artykuly/Implanty/Implanty___troche_historii.html Dane statystyczne (USA): 40% z 3.6 mln wykonywanych operacji to operacje wszczepiania implantów rynek implantów obejmuje 6 mld $ 5 na100 amerykanów nosi w swoim ciele kawałek metalu

Wykonuje się ok. 1/6 operacji wstawiania implantów ! W Polsce: Wykonuje się ok. 1/6 operacji wstawiania implantów ! Okres oczekiwania na implant : ok. 3 lata !! Cena 1 endoprotezy : 3 000 – 10 000 zł Cena 1 implantu stomatologicznego – ok. 1 000 zł !!! Najpopularniejszy metal stosowany obecnie na implanty – tytan (materiał alternatywny – stal)

Materiały metalowe na implanty: Grupy biomateriałów: Materiały metalowe na implanty: metalowe, ceramiczne, polimerowe, węglowe, kompozytowe. austenityczna stal nierdzewna (316L) stopy na bazie kobaltu (Co-Cr-Mo) stopy na bazie tytanu (TI-Al-V) stopy z pamięcią kształtu (Al-Ni) Biomateriały przeznaczone na implanty powinny wykazywać: - wysoką odporność na korozję, - dostosowane własności mechaniczne - wysoką jakość metalurgiczną i jednorodność - zgodność tkankową – nietoksyczność, - brak odczynów alergicznych, - odporność na zużycie ścierne, - brak tendencji do tworzenia zakrzepów, - dostosowane własności elektryczne, - możliwe do przyjęcia koszty wytwarzania [1].

Pierwiastki wchodzące w skład biomateriałów metalowych stosowanych do produkcji implantów

Metale Niedobór Nadmiar Fe Ni Cr Co Mn Mo Ti Al anemia wolne rodniki, miażdżyca naczyń, nowotwory Ni anemia, zahamowanie wzrostu toksyczny, kancerogenny i alergiczny Cr wzrost poziomu cholesterolu i cukru we krwi uszkodzenie tkanek i narządów miąższowych, alergie, Co związany z vit. B12 pobudza procesy krwiotwórcze, pomaga w regeneracji organizmu i w metabolizmie aminokwasów toksyczny, może wywołać alergie , Mn reakcje biochemiczne i przemiany vit. C, aktywator enzymów utleniających niedobór: niedorozwój kości i narządów płciowych podrażnienie dróg oddechowych i zaplenia płuc, uszkadza układ nerwowy Mo niedobór wpływa na kości i zęby alergie Ti obojętny biologicznie Al nie bierze udziału w procesach biochemicznych jeśli występuje w postaci Al2O3 tolerowanej przez organizm powoduje bóle mięśni i rozmiękczenie kości , uszkadza komórki nerwowe i może spowodować nieodwracalne zmiany dróg oddechowych i płuc.

Uwalnianie jonów metali ciężkich do organizmu (korozja) Główny problem badawczy : Uwalnianie jonów metali ciężkich do organizmu (korozja) powierzchnia Płyn fizjologiczny Fe Cr Ni Fe2+ Cr3+ Ni2+ Implant Metaloza – toksyczne działanie implantu na tkanki M  M++e- Korozja implantów • Niejednorodność chemiczna stopu • Złożone kształty implantów • Nieciągłości warstwy pasywacyjnej • Szczeliny i rysy na powierzchni implantów • Naprężenia cykliczne • Właściwości środowiska biologicznego (płyny ustrojowe, bioprądy) Korozja wżerowa Żółte produkty korozji otoczone komórkami - gigantami

Pokrywanie powłokami ochronnymi W ramach projektu Ventures: Optymalizacja obróbki powierzchniowej implantów stalowych w celu ograniczenia ilości uwalnianych jonów metali ciężkich do organizmu Stal nierdzewna: Metody przygotowania powierzchni: dobre własności mechaniczne łatwość nadania pożądanego kształtu odporność na zużycie ścierne dostosowane własności elektryczne niska cena Polerowanie Pasywacja powierzchnia Płyn fizjologiczny Fe Cr Ni Fe2+ Cr3+ Ni2+ Implant Obróbka powierzchni Powłoki polimerowe Pokrywanie powłokami ochronnymi

Projekt jest wykonywany we współpracy z: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej , PAN Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński KIMAB Polymeric Materials Department KTH Corrosion Science Division LfC Sp. z o.o. Monika Cieślik – laureatka II edycji konkursu Zdjęcie: Grzegorz Krzyżewski Program VENTURES Wsparcie projektów mających zastosowanie w gospodarce, realizowanych przez studentów, absolwentów i doktorantów Celem programu jest podniesienie atrakcyjności pracy naukowej w Polsce, zainteresowanie młodych uczonych pracą naukową, a także zwiększenie liczby projektów, których wyniki mogą być wdrożone w działalności gospodarczej. Więcej na: www.fnp.org.pl

Termin składania wniosków - 15 kwietnia 2010 roku ! Kwota środków przeznaczonych na realizację projektów przez doktorantów i absolwentów W tym roku:: 850 000 zł Finansowaniu podlegają: •    imienne stypendium naukowe dla kierownika projektu (w wysokości odpowiednio: 1500 zł miesięcznie dla studentów i absolwentów, oraz 3 tys. zł miesięcznie dla doktorantów); •    grant badawczy w wysokości nieprzekraczającej 35 tys. zł rocznie. Termin realizacji projektów: 1-3 lat

Składane papiery: Formularz wniosku (www.fnp.org.pl) + w formie papierowej i elektronicznej 1) opis projektu badawczego (do 4 stron A4), 2) opis potencjału komercyjnego projektu ( do 4 stron A4), 3) życiorys Kandydata ( 6 stron A4), 4) opis dwóch najważniejszych osiągnięć naukowych kandydata: 5) życiorys opiekuna naukowego projektu ( 10 stron A4), 6) list rekomendacyjny wystawiony przez opiekuna naukowego projektu, 7) list intencyjny organizacji/instytucji będącej ewentualnym partnerem 8) plan akcji promocyjnej realizowanego projektu( do 2 stron A4), 9) harmonogram realizacji projektu, + wyłącznie w wersji papierowej (oryginały albo kopie poświadczone za zgodność z oryginałem): 1) zaświadczenie o zatrudnieniu lub promesa zatrudnienia na etacie naukowo-dydaktycznym w jednostce naukowej (dotyczy absolwenta), 2) kopia dyplomu lub zaświadczenie o zdaniu egzaminu magisterskiego (dotyczy absolwenta), 3) zaświadczenie potwierdzające posiadanie statusu uczestnika studiów doktoranckich (dotyczy doktoranta), 4) oświadczenie jednostki o kwalifikowalności VAT jednostki, 5) pełnomocnictwo do podpisania wniosku (jeśli dotyczy).

Termin składania wniosków godz.16.00, 15.04.2010 Podsumowując: Do tej pory przeznaczono na projekty ok. 4 300 000 zł Realizowane są tematy z różnych dziedzin życia: Wpływ warunków śniegowych i terenowych na wielkość obszarów zagrożenia lawinowego w wybranych masywach górskich Karpat i Sudetów Powodzenia !!!  Przez grzyby do... kłębka - biokatalizatory grzybowe w syntezie bio-barwników Modyfikowany powierzchniowo TiO2 do zastosowań optoelektronicznych. Zastosowanie grzybów mikoryzowych w komercyjnej uprawie storczyków Modelowanie adaptacyjne niestacjonarnych procesów hutniczych z wykorzystaniem narzędzi sztucznej inteligencji I wiele innych Termin składania wniosków godz.16.00, 15.04.2010