PL235202B1 - Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym - Google Patents
Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym Download PDFInfo
- Publication number
- PL235202B1 PL235202B1 PL409561A PL40956114A PL235202B1 PL 235202 B1 PL235202 B1 PL 235202B1 PL 409561 A PL409561 A PL 409561A PL 40956114 A PL40956114 A PL 40956114A PL 235202 B1 PL235202 B1 PL 235202B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- silver
- metal
- electrolyte
- implant
- nanodendritic
- Prior art date
Links
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims description 35
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims description 23
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 18
- -1 silver ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims description 6
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 229940075397 calomel Drugs 0.000 claims description 3
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical compound Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims description 2
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym.
Implanty przeznaczone do zastępowania tkanek kostnych, np. endoprotezy lub implanty stomatologiczne wykonywane są w zasadniczej części z materiałów metalowych, takich jak tytan i jego stopy oraz stopy kobaltu, tantalu i stale austenityczne. Materiały te cechują się bardzo dobrą wytrzymałością, dobrą odpornością na korozję i biozgodnością.
Zastosowanie obróbki powierzchniowej, polegającej na wytworzeniu odpowiednich powłok na biomateriałach metalowych umożliwia poprawę ich biozgodności, zmniejszenie reakcji alergicznych, ograniczenie dyfuzji szkodliwych związków. Ponadto w trakcie operacji wszczepiania implantów oraz w okresie pooperacyjnym, może dojść do zakażenia organizmu na skutek wprowadzania obcego ciała oraz kontaktu tkanek ze środowiskiem szpitalnym. W celu zapobieżenia powikłaniom wynikającym z działania środowiska bakteryjnego wskazane jest zastosowanie substancji bakteriobójczych, dozowanych w ilości bezpiecznej dla organizmu. Powszechnie znanym środkiem bakteriobójczym jest srebro, w szczególności w postaci nanocząstek, które są dostępne na rynku w postaci np. zawiesiny. Istnieje wiele metod wytwarzania nanocząstek srebra. A także znane są metody modyfikacji powierzchni poprawiających właściwości implantów. Przykładowo z opisu patentowego P.399743 znany jest sposób wytwarzania porowatych spieków w drodze metalurgii proszków z poroforem (np. sacharozą). Unikalne połączenie tych dwóch rozwiązań w jednym procesie wytwarzania umożliwia uzyskanie powierzchni biozgodnej i bakteriobójczej.
Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym. To jest implancie o podłożu przewodzącym prąd elektryczny - metalowym, np. tytanie i jego stopach lub metalowo-ceramicznym, np. kompozytach tytan-hydroksyapatyt, lub tytan-bioszkło. W tym celu należy w pierwszej kolejności wytworzyć strukturę porowatą implantu poprzez zastosowanie metalurgii proszków lub anodowego utleniania. Następnie tak przygotowany implant poddaje się procesowi elektrolitycznego katodowego osadzania nanodendrytów srebra przy potencjale katodowym, korzystnie -1V względem potencjału obwodu otwartego, w czasie zależnym od wielkości osadzanych cząstek, korzystnie 1 min. Proces przeprowadza się stosując elektrolit o temperaturze 15-20°C, korzystnie 20°C zawierający jony srebra. Przy czym elektrolit podczas osadzania nanodendrytów srebra jest mieszany mieszadłem z szybkością rzędu 30-50 obrotów/minutę, korzystnie 50 obrotów/minutę. Po osadzeniu nanodendrytów srebra na powierzchni implant przepłukuje się wodą destylowaną i suszy w strumieniu sprężonego gazu, korzystnie azotu.
Proces elektrolitycznego katodowego osadzania nanodendrytycznych cząstek srebra może zostać przeprowadzony w komorze elektrochemicznej stanowiącej zlewkę szklaną. Korzystnym jest kiedy w elektrolicie zawierającym jony srebra zanurza się elektrodę referencyjną kalomelową lub chlorosrebrową. Nadto korzystnym rozwiązaniem sposobu według wynalazku jest kiedy, elektrolit zawierający jony srebra zawiera roztwór wodny o stężeniu: 0,01 mola AgNO3 (azotanu srebra) oraz 0,01 mola HNO3 (kwasu azotowego). Korzystnym jest również kiedy w elektrolicie zawierającym jony srebra stosuje się co najmniej jedną przeciwelektrodę w postaci srebrnej blaszki zapewniającej uzupełnianie jonów srebra w elektrolicie. Zastosowanie sposobu według wynalazku powoduje, iż nanocząstki srebra osadzają się w strukturze porowatej implantu, zarodkując w miejscach, w których powierzchnia nie jest pokryta warstwą tlenków, lub w miejscach gdzie ta warstwa tlenków jest najcieńsza (np. w porach).
Otrzymane nanocząstki srebra mają rozgałęzioną formę nanodendrytów, o nanometrycznej grubości ramion, które będą sprzyjać działaniu bakteriobójczemu. Porowate podłoże, przygotowane w procesie metalurgii proszków lub utleniania anodowego pokryte warstwą tlenków zapewnia miejsce zarodkowania nanodendrytów i jednocześnie odpowiednią biozgodność ograniczając uwalnianie szkodliwych związków do organizmu.
Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na przewodzących prąd elektryczny porowatych implantach metalowych lub metalowo-ceramicznych, w przykładzie realizacji przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 przedstawia powierzchnię utlenionego anodowo porowatego tytanowego podłoża przeznaczonego do zastosowań w implantach, z zakotwiczonymi w porach dendrytycznymi nanocząstkami srebra, fig. 2 - powierzchnię porowatego tytanowego podłoża wytworzonego metodą metalurgii proszków do zastosowań w implantach, z zakotwiczonymi w porach dendrytycznymi nanocząstkami srebra, a fig. 3 pokazuje analizę składu chemicznego cząstek dendrytycznych - obszar analizy uwzględnia oprócz cząstek Ag także fragment podłoża Ti.
PL 235 202 B1
P r z y k ł a d
Pierwszym etapem w procesie wytwarzania nanodendrytów srebra jest przygotowanie implantu tytanowego polegające na wytworzeniu porów w całej objętości lub powierzchni stosując proces metalurgii proszków z sacharozą jako poroforem, wytwarzając tzw. porowatą pianę metalową lub szkielet metalowy (odpowiednio: porowatą pianę metalowo-ceramiczną lub szkielet metalowo-ceramiczny). Alternatywnie powierzchnię implantu można poddać utlenianiu anodowemu, w którym podłoże metalowe lub metalowo-ceramiczne utlenia się w elektrolicie charakterystycznym dla danego materiału, a proces przebiega przy jednoczesnym trawieniu podłoża i powstawaniu w nim porów. W powyższych procesach dochodzi do całkowitego lub częściowego utlenienia powierzchni materiału. Tak wytworzony porowaty materiał implantu stanowi podłoże, na którym w kolejnym etapie osadza się nanodendryty srebra, stosując elektrolityczny proces osadzania katodowego z elektrolitu zawierającego jony srebra, np. roztworu wodnego: 0,01 mola AgNOs (azotanu srebra) oraz 0,01 mola HNO3 (kwasu azotowego). Proces przebiega przy potencjale -1V względem potencjału obwodu otwartego w czasie 1 min. Przeciwelektroda w postaci srebrnej blaszki zapewnia uzupełnianie jonów srebra w elektrolicie. Implant, na którym osadza się nanodendryty srebra, srebrna przeciwelektroda w postaci blaszki oraz elektroda referencyjna kalomelowa, alternatywnie chlorosrebrowa są zanurzone w elektrolicie w komorze elektrochemicznej - zlewce szklanej, służącej do syntezy elektrochemicznej - osadzania nanodendrytów srebra. Elektrolit podczas osadzania nanodendrytów srebra jest mieszany mieszadłem magnetycznym z szybkością rzędu 50 obrotów/minutę. Temperatura elektrolitu wynosi około 20°C.
Po procesie osadzania nanodendrytów srebra powierzchnię materiału płucze się wodą destylowaną i osusza w strumieniu sprężonego gazu (np. azotu lub argonu).
Sposób według wynalazku znajduje szczególne zastosowanie w implantach wykorzystywanych w chirurgii kostnej.
Claims (5)
1. Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym znamienny tym, że na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym, wytwarza się strukturę porowatą poprzez zastosowanie metalurgii proszków lub anodowego utleniania, a następnie implant zanurza się w elektrolicie o temperaturze 15-20°C, korzystnie 20°C zawierającym jony srebra i poddaje się procesowi elektrolitycznego katodowego osadzania nanodendrytów srebra przy potencjale katodowym, korzystnie -1V względem potencjału obwodu otwartego, w czasie zależnym od wielkości osadzanych cząstek, korzystnie 1 min, przy czym elektrolit podczas osadzania nanodendrytów srebra jest mieszany mieszadłem z szybkością rzędu 30-50 obrotów/minutę, korzystnie 50 obrotów/minutę, następnie po osadzeniu nanodendrytów srebra powierzchnię implantu metalowego lub metalowo-ceramicznego przepłukuje się wodą destylowaną i suszy w strumieniu sprężonego gazu, korzystnie azotu.
2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że proces elektrolitycznego katodowego osadzania nanodendrytycznych cząstek srebra przeprowadza się w komorze elektrochemicznej stanowiącej zlewkę szklaną.
3. Sposób według zastrz. 1 lub 2 znamienny tym, że w elektrolicie zawierającym jony srebra zanurza się elektrodę referencyjną kalomelową lub chlorosrebrową.
4. Sposób według zastrz. 1,2 lub 3 znamienny tym, że elektrolit zawierający jony srebra zawiera roztwór wodny o stężeniu: 0,01 mola AgNOs (azotanu srebra) oraz 0,01 mola HNO3 (kwasu azotowego).
5. Sposób według zastrz. 1,2, 3 lub 4 znamienny tym, że w elektrolicie zawierającym jony srebra stosuje się co najmniej jedną przeciwelektrodę w postaci srebrnej blaszki, zapewniającej uzupełnianie jonów srebra w elektrolicie.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409561A PL235202B1 (pl) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409561A PL235202B1 (pl) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL409561A1 PL409561A1 (pl) | 2016-03-29 |
| PL235202B1 true PL235202B1 (pl) | 2020-06-15 |
Family
ID=55579882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL409561A PL235202B1 (pl) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | Sposób wytwarzania nanodendrytycznych cząstek srebra na implancie metalowym lub metalowo-ceramicznym, korzystnie tytanowym |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235202B1 (pl) |
-
2014
- 2014-09-23 PL PL409561A patent/PL235202B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL409561A1 (pl) | 2016-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Molaei et al. | Enhancing cytocompatibility, antibacterial activity and corrosion resistance of PEO coatings on titanium using incorporated ZrO2 nanoparticles | |
| Alves et al. | In situ impedance spectroscopy study of the electrochemical corrosion of Ti and Ti–6Al–4V in simulated body fluid at 25 C and 37 C | |
| Bartmanski et al. | Electrophoretic deposition (EPD) of nanohydroxyapatite-nanosilver coatings on Ti13Zr13Nb alloy | |
| Latifi et al. | Electrochemical and chemical methods for improving surface characteristics of 316L stainless steel for biomedical applications | |
| Kannan | Electrochemical deposition of calcium phosphates on magnesium and its alloys for improved biodegradation performance: A review | |
| Chembath et al. | Surface characteristics, corrosion and bioactivity of chemically treated biomedical grade NiTi alloy | |
| Shin et al. | In vitro biological response to the oxide layer in pure titanium formed at different current densities by plasma electrolytic oxidation | |
| Narayanan et al. | A simple strategy to modify the porous structure of plasma electrolytic oxidation coatings on magnesium | |
| Furko et al. | Electrochemical and morphological investigation of silver and zinc modified calcium phosphate bioceramic coatings on metallic implant materials | |
| Asoh et al. | Enhanced uniformity of apatite coating on a PEO film formed on AZ31 Mg alloy by an alkali pretreatment | |
| Robin et al. | Influence of fluoride concentration and pH on corrosion behavior of Ti‐6Al‐4V and Ti‐23Ta alloys in artificial saliva | |
| Sobolev et al. | Ceramic coating on Ti-6Al-4V by plasma electrolytic oxidation in molten salt: Development and characterization | |
| Wang et al. | Effect of sandblasting intensity on microstructures and properties of pure titanium micro-arc oxidation coatings in an optimized composite technique | |
| Nahum et al. | The study of hydroxyapatite growth kinetics on CP–Ti and Ti65Zr treated by Plasma electrolytic oxidation process | |
| Zhao et al. | Formation and electrochemical behavior of Al and O plasma-implanted biodegradable Mg-Y-RE alloy | |
| Chen et al. | Influence of roughness on in-vivo properties of titanium implant surface and their electrochemical behavior | |
| Robin et al. | Formation of TiO2 nanotube layer by anodization of titanium in ethylene glycol-H2O electrolyte | |
| US20110089041A1 (en) | Methods of depositing discrete hydroxyapatite regions on medical implants | |
| Katić et al. | The potential-assisted deposition as valuable tool for producing functional apatite coatings on metallic materials | |
| KR101283780B1 (ko) | 타이타늄 임플란트 및 그의 제조 방법 | |
| Park et al. | Mn-coatings on the micro-pore formed Ti-29Nb-xHf alloys by RF-magnetron sputtering for dental applications | |
| Shangguan et al. | Investigation of the inner corrosion layer formed in pulse electrodeposition coating on Mg-Sr alloy and corresponding degradation behavior | |
| Yu et al. | Electrochemical characteristics of Sr/Si-doped hydroxyapatite coating on the Ti alloy surface via plasma electrolytic oxidation | |
| Safwat et al. | Electrochemical anodization of cast titanium alloys in oxalic acid for biomedical applications | |
| Liu et al. | Effect of microarc oxidation time on electrochemical behaviors of coated bio-compatible magnesium alloy |