Badania spektroskopowe biozgodności warstw ceramiczno-węglowych nowej generacji

master
dc.abstract.enNanocomposite materials are widely used in biomedical engineering. One of the nanomaterials used for this purpose are carbon nanotubes (CNTs), which are known of their excellent mechanical properties, electrical and thermal conductivity, but also they can increase biocompatibility of stainless steel and titanium, what is very important for materials used in implantology. CNTs are characterised by high Raman scattering cross-section, so they can be succesfully investigated by means of Raman spectroscopy.In this study nanocomposites deposited on a stainless steel substrate covered with layers of functionalized CNTs and nanohydroxyapatite (nHAp) or nanosilica (nSiO2) were analysed. To study the layer ordering parameters R1 and R2 (when R2>0,5, material is disordered and more biocompatible) three Raman bands of CNTs were considered: G band (1581 cm-1, „Graphite band‟ associated with vibration within graphite layer, so to ordered carbon structures), D and D2 bands (1352 and 1620 cm-1 respectively, associated with defect modes). These bands parameters were also used to calculate the sizes of ordered domains (La) and the distances between point deffects (LD) in each of biomaterials.Results show that R1 and R2 ratios increases after formation of nanocomposite nHAp layer, and also after incubation for 21 days in SBF (Simulated Body Fluid) solution. Additionaly the ordered domains are smaller after that treatment. Inversely addition of nSiO2 layer and incubation in SBF solution leads to decrease of the R1 and R2 ratios and make ordered domains bigger, Thus nHAp/CNTs nanocomposite is more disordered than CNTs/nSiO2 nanocomposite and incubation in SBF solution increasing and decreasing the disorder in nanocomposites with nHAp and nSiO2 respectively. The albumin adsorbtion kinetics was investigated employing 2D correlation analysis.pl
dc.abstract.plMateriały nanokompozytowe są coraz powszechniej wykorzystywane w inżynierii biomedycznej. Jednym z używanych w tych celach nanomateriałów są nanorurki węglowe (ang. Carbon nanotubes CNTs), które charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną, interesującymi właściwościami elektrycznymi, wysokim przewodnictwem cieplnym ale również mogą poprawiać osteoinduktywność co jest niezwykle ważne w przypadku biomateriałów stosowanych w implantologii. Ponadto CNTs charakteryzują się wysokim przekrojem czynnym na rozpraszanie ramanowskie dzięki czemu można je charakteryzować za pomocą spektroskopii Ramana.W niniejszej pracy analizowane były warstwy osadzone na stali nierdzewnej austenitycznej, składające się z warstw funkcjonalizowanych nanorurek węglowych oraz nanohydroksyapatytu (nHAp) lub nanokrzemionki (nSiO2). W celu określenia współczynników uporządkowania R1 i R2 poszczególnych złożonych warstw analizowano w zakresie 1750-1000 cm-1 trzy pasma: pasmo G (ok. 1580 cm-1, zwane „grafitowym” związane z drganiami struktur uporządkowanych), pasma D i D2 (przy liczbach falowych odpowiednio ok. 1350 i 1620 cm-1 związane z drganiami spowodowanymi obecnością defektów punktowych). Wymienione pasma posłużyły również do obliczenia wielkości domen uporządkowanych (La) oraz odległości pomiędzy defektami punkowymi (LD) w opisywanych nanomateriałach.Analizy wykazały, że wartość współczynnika R2 rośnie dla warstwy złożonej nHAp/CNT w stosunku do warstwy nHAp i wzrasta również po inkubacji biomateriału przez 21 dni w sztucznym osoczu SBF (ang. Simulated body fluid). Ponadto można zauważyć, że materiał staje się bardziej nieuporządkowany (zmniejszanie się domen uporządkowanych, zagęszczanie się defektów punktowych). Odwrotnie jest w przypadku gdy warstwa nanorurek zostaje pokryta warstwą nanokrzemionki. Współczynniki uporządkowania maleją, biomateriały stają się bardziej uporządkowane, również po 21-dniowej inkubacji w SBF. Można więc wnioskować, że warstwa nHAp/CNTs jest bardziej biokompatybilna niż warstwa CNTs/nSiO2, która ma lepsze własności barierowe. Dodatkowo badano kinetykę adsorpcji albuminy ludzkiej na obu rodzajach nanowarstw, do czego posłużyła analiza korelacyjna 2D.pl
dc.affiliationWydział Chemiipl
dc.areaobszar nauk ścisłychpl
dc.contributor.advisorWesełucha-Birczyńska, Aleksandra - 132583 pl
dc.contributor.authorPukalski, Janpl
dc.contributor.departmentbycodeUJK/WC3pl
dc.contributor.reviewerWesełucha-Birczyńska, Aleksandra - 132583 pl
dc.contributor.reviewerBłażewicz, Martapl
dc.date.accessioned2020-07-27T05:28:12Z
dc.date.available2020-07-27T05:28:12Z
dc.date.submitted2018-10-11pl
dc.fieldofstudychemiapl
dc.identifier.apddiploma-113015-134554pl
dc.identifier.projectAPD / Opl
dc.identifier.urihttps://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/218526
dc.languagepolpl
dc.subject.enNanocomposites, Raman spectroscopy, carbon-ceramic materials, biomaterials, 2D correlation analysis.pl
dc.subject.plNanokompozyty, spektroskopia ramanowska, materiały węglowo ceramiczne, biomateriały, analiza korelacyjna 2D.pl
dc.titleBadania spektroskopowe biozgodności warstw ceramiczno-węglowych nowej generacjipl
dc.title.alternativeSpectroscopic studies of biocompatibility of novel carbon-ceramic nanocompositespl
dc.typemasterpl
dspace.entity.typePublication
dc.abstract.enpl
Nanocomposite materials are widely used in biomedical engineering. One of the nanomaterials used for this purpose are carbon nanotubes (CNTs), which are known of their excellent mechanical properties, electrical and thermal conductivity, but also they can increase biocompatibility of stainless steel and titanium, what is very important for materials used in implantology. CNTs are characterised by high Raman scattering cross-section, so they can be succesfully investigated by means of Raman spectroscopy.In this study nanocomposites deposited on a stainless steel substrate covered with layers of functionalized CNTs and nanohydroxyapatite (nHAp) or nanosilica (nSiO2) were analysed. To study the layer ordering parameters R1 and R2 (when R2>0,5, material is disordered and more biocompatible) three Raman bands of CNTs were considered: G band (1581 cm-1, „Graphite band‟ associated with vibration within graphite layer, so to ordered carbon structures), D and D2 bands (1352 and 1620 cm-1 respectively, associated with defect modes). These bands parameters were also used to calculate the sizes of ordered domains (La) and the distances between point deffects (LD) in each of biomaterials.Results show that R1 and R2 ratios increases after formation of nanocomposite nHAp layer, and also after incubation for 21 days in SBF (Simulated Body Fluid) solution. Additionaly the ordered domains are smaller after that treatment. Inversely addition of nSiO2 layer and incubation in SBF solution leads to decrease of the R1 and R2 ratios and make ordered domains bigger, Thus nHAp/CNTs nanocomposite is more disordered than CNTs/nSiO2 nanocomposite and incubation in SBF solution increasing and decreasing the disorder in nanocomposites with nHAp and nSiO2 respectively. The albumin adsorbtion kinetics was investigated employing 2D correlation analysis.
dc.abstract.plpl
Materiały nanokompozytowe są coraz powszechniej wykorzystywane w inżynierii biomedycznej. Jednym z używanych w tych celach nanomateriałów są nanorurki węglowe (ang. Carbon nanotubes CNTs), które charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną, interesującymi właściwościami elektrycznymi, wysokim przewodnictwem cieplnym ale również mogą poprawiać osteoinduktywność co jest niezwykle ważne w przypadku biomateriałów stosowanych w implantologii. Ponadto CNTs charakteryzują się wysokim przekrojem czynnym na rozpraszanie ramanowskie dzięki czemu można je charakteryzować za pomocą spektroskopii Ramana.W niniejszej pracy analizowane były warstwy osadzone na stali nierdzewnej austenitycznej, składające się z warstw funkcjonalizowanych nanorurek węglowych oraz nanohydroksyapatytu (nHAp) lub nanokrzemionki (nSiO2). W celu określenia współczynników uporządkowania R1 i R2 poszczególnych złożonych warstw analizowano w zakresie 1750-1000 cm-1 trzy pasma: pasmo G (ok. 1580 cm-1, zwane „grafitowym” związane z drganiami struktur uporządkowanych), pasma D i D2 (przy liczbach falowych odpowiednio ok. 1350 i 1620 cm-1 związane z drganiami spowodowanymi obecnością defektów punktowych). Wymienione pasma posłużyły również do obliczenia wielkości domen uporządkowanych (La) oraz odległości pomiędzy defektami punkowymi (LD) w opisywanych nanomateriałach.Analizy wykazały, że wartość współczynnika R2 rośnie dla warstwy złożonej nHAp/CNT w stosunku do warstwy nHAp i wzrasta również po inkubacji biomateriału przez 21 dni w sztucznym osoczu SBF (ang. Simulated body fluid). Ponadto można zauważyć, że materiał staje się bardziej nieuporządkowany (zmniejszanie się domen uporządkowanych, zagęszczanie się defektów punktowych). Odwrotnie jest w przypadku gdy warstwa nanorurek zostaje pokryta warstwą nanokrzemionki. Współczynniki uporządkowania maleją, biomateriały stają się bardziej uporządkowane, również po 21-dniowej inkubacji w SBF. Można więc wnioskować, że warstwa nHAp/CNTs jest bardziej biokompatybilna niż warstwa CNTs/nSiO2, która ma lepsze własności barierowe. Dodatkowo badano kinetykę adsorpcji albuminy ludzkiej na obu rodzajach nanowarstw, do czego posłużyła analiza korelacyjna 2D.
dc.affiliationpl
Wydział Chemii
dc.areapl
obszar nauk ścisłych
dc.contributor.advisorpl
Wesełucha-Birczyńska, Aleksandra - 132583
dc.contributor.authorpl
Pukalski, Jan
dc.contributor.departmentbycodepl
UJK/WC3
dc.contributor.reviewerpl
Wesełucha-Birczyńska, Aleksandra - 132583
dc.contributor.reviewerpl
Błażewicz, Marta
dc.date.accessioned
2020-07-27T05:28:12Z
dc.date.available
2020-07-27T05:28:12Z
dc.date.submittedpl
2018-10-11
dc.fieldofstudypl
chemia
dc.identifier.apdpl
diploma-113015-134554
dc.identifier.projectpl
APD / O
dc.identifier.uri
https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/handle/item/218526
dc.languagepl
pol
dc.subject.enpl
Nanocomposites, Raman spectroscopy, carbon-ceramic materials, biomaterials, 2D correlation analysis.
dc.subject.plpl
Nanokompozyty, spektroskopia ramanowska, materiały węglowo ceramiczne, biomateriały, analiza korelacyjna 2D.
dc.titlepl
Badania spektroskopowe biozgodności warstw ceramiczno-węglowych nowej generacji
dc.title.alternativepl
Spectroscopic studies of biocompatibility of novel carbon-ceramic nanocomposites
dc.typepl
master
dspace.entity.type
Publication
Affiliations

* The migration of download and view statistics prior to the date of April 8, 2024 is in progress.

Views
24
Views per month
Views per city
Mielec
3
Wroclaw
3
Rzeszów
2
Warsaw
2
Dublin
1
Gdansk
1
Kalwaria Zebrzydowska
1
Katowice
1
Lodz
1
Malbork
1

No access

No Thumbnail Available