• čeština
    • English
    • русский
  • English 
    • čeština
    • English
    • русский
  • Login
View Item 
  •   Repository Home
  • Závěrečné práce
  • dizertační práce
  • CEITEC VUT
  • 2020
  • View Item
  •   Repository Home
  • Závěrečné práce
  • dizertační práce
  • CEITEC VUT
  • 2020
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Struktura a vlastnosti kompozitů na bázi hydroxyapatitu a hořčíku, připravovaných metodou proudem asistované slinovací infiltrace

Structure and properties of Hydroxyapatite-Magnesium composites produced by the means of current assisted infiltration sintering

Thumbnail
View/Open
Posudek-Oponent prace-Review Reportdoc Obrtlik_bez podpisu.pdf (216.3Kb)
Posudek-Oponent prace-Review_Report_Dr_GeorgarakisBez_podpisu.pdf (203.5Kb)
Posudek-Vedouci prace-Posudek_skolitele.pdf (140.4Kb)
final-thesis.pdf (6.049Mb)
review_128705.html (1.806Kb)
thesis-1.pdf (1.905Mb)
Author
Casas Luna, Mariano
Advisor
Čelko, Ladislav
Referee
Obrtlík,, Karel
Georgarakis, Konstantinos
Grade
P
Altmetrics
Metadata
Show full item record
Abstract
Hořčík a kompozity fosforečnanu vápenatého jsou slibnými materiály pro biodegradabilní a nosné implantáty určené pro regeneraci kostí. Předložená práce je zaměřena na návrh, zpracování a charakterizaci vnitřně propojených kompozitů hořčíku s fosforečnanem vápenatým (Mg/CaP). Fosforečnany vápenaté jako jsou hydroxyapatit (HA), kalcium-deficitní hydroxyapatit (CDHA) a fosforečnan vápenatý (TCP) byly syntetizovány a použity pro výrobu skafoldů s kontrolovanou porozitou pomocí metody robocastingu. Byly připraveny porézní předlisky s ortogonální mřížkou a s vnitřními makropóry o velikosti ~500 µm, které byly následně slinovány za teploty 1100 °C po dobu 5 hodin. Vnitřně propojené Mg/CaP kompozity byly připraveny infiltrací čistého hořčíku a hořčíkových slitin obsahujících malá množství vápníku nebo zinku, například 0,2 hm.% vápníku a 1 hm.% zinku do porézních keramických skafoldů. Infiltrace byla provedena pomocí námi vyvinuté a nově popsané metody známé jako “Proudem asistovaná slinovací infiltrace” (z angl. Current Assisted Metal Infiltration (CAMI)). CAMI metoda umožňuje do 15 minut infiltrovat porézní keramický předlisek roztaveným kovem. Pulzujícím elektrickým proudem bylo dosaženo rychlého tavení a následného tuhnutí Mg/CaP kompozitů. Fyzikálně-chemické vlastnosti finálních vnitřně propojených kompozitů byly stanoveny pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, počítačové mikro-tomografie, rentgenové difrakční analýzy a optické mikroskopie za účelem stanovení fázové distribuce a interakce mezi materiály. Kromě toho byla u připravených kompozitů hodnocena jejich mechanická pevnost v tlaku, degradační rychlost pomocí různých metod a biokompatibilita spolu s pokusem o uvedení těchto typů materiálů jako potenciálních degradabilních biomateriálů určených pro výrobu desek a/nebo šroubů pro ortopedické aplikace.
 
Magnesium and calcium phosphate composites are promising materials to create biodegradable and load-bearing implants for bone regeneration. The present work is focused on the design, processing and characterization of interpenetrated magnesium / calcium phosphate (Mg/CaP) composites. Calcium phosphates such as, hydroxyapatite (HA), calcium-deficient HA (CDHA) and tricalcium phosphate (TCP) were synthetized and used for the production of controlled porous scaffolds by means of robocasting technique. The final porous preforms with an orthogonal grid arrangement and internal macro-pores of ~500 µm were obtained and sintered at 1100 C for 5 h. The Mg/CaP interpenetrated composites were obtained by infiltrating the porous ceramic scaffolds with pure Mg and Mg alloys containing low amounts of calcium or zinc, i.e. Mg – 0.2 wt.% Ca and Mg – 1 wt.% Zn. The infiltration was carried out using a here-developed and recently introduced technique referred to as Current-Assisted Metal Infiltration (CAMI). The CAMI methodology allowed the infiltration of porous ceramic preforms with a molten metal in less than 15 minutes. Fast melting and final solidification of the Mg/CaP composites was achieved with the assistance of pulsed electrical current. The final interpenetrated composites were physicochemically characterized by means of scanning electron microscopy, X-ray computed micro-tomography, X ray diffraction and optical microscopy in order to determine the phase distribution and the interaction between the materials. In addition, the mechanical resistance under compression, the degradation rate by different techniques, and the biocompatibility of the produced composites were evaluated in an attempt to introduce these types of materials as potential degradable biomaterials for use in the manufacturing of plates and/or screws for orthopaedics.
 
Keywords
Hořčík, Hydroxyapatit, trikalciumfosfát, interpenetratované kompozity, mechanické vlastnosti, korozní chování, cytotoxicita., Magnesium, Hydroxyapatite, tricalcium phosphate, interpenetrated composites, Mechanical properties, Corrosion behaviour, Cytotoxicity.
Language
angličtina (English)
Study brunch
Pokročilé nanotechnologie a mikrotechnologie
Composition of Committee
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (předseda) doc. RNDr. Karel Obrtlík, CSc. (člen) Ing. Jan Kudláček, Ph.D. (člen) prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D. (člen) Dr. Konstantinos Georgarakis (člen)
Date of defence
2020-09-23
Process of defence
Disertační práce doktoranda Mariana Casas Luny se zabývá výzkumem a vývojem nového typu kompozitního materiálu pro ortopedické aplikace vyvarující se sekundární reoperace. Doktorand využívá moderní metody pro výrobu kompozitů využívající 3D tisk a nově vyvinutou metodu proudem asistované infiltrace kovů. Student si osvojil know-how v oblasti syntézy HA, TCP a CDHA prášků a odlévání nových hořčíkových slitin. Výsledky disertační práce byly publikovány v 9 impakotavných časopisech a mají interdisciplinární charakter. Doktorand zodpověděl dotazy oponentů a členů komise uspokojivě a prokázal výbornou orientaci v zkoumané problematice.
Result of the defence
práce byla úspěšně obhájena
Persistent identifier
http://hdl.handle.net/11012/195548
Source
CASAS LUNA, M. Struktura a vlastnosti kompozitů na bázi hydroxyapatitu a hořčíku, připravovaných metodou proudem asistované slinovací infiltrace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. 2020.
Collections
  • 2020 [10]
Citace PRO

Portal of libraries | Central library on Facebook
DSpace software copyright © 2002-2015  DuraSpace
Contact Us | Send Feedback | Theme by @mire NV
 

 

Browse

All of repositoryCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjects

My Account

LoginRegister

Statistics

View Usage Statistics

Portal of libraries | Central library on Facebook
DSpace software copyright © 2002-2015  DuraSpace
Contact Us | Send Feedback | Theme by @mire NV