Kompozitní stomatologické biomateriály - struktura, analýza a vlastnosti
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
V této práci byl zkoumán vliv velikosti zrn na bioaktivitu oxidových keramik ZrO2, Al2O3 a HA. Biologická aktivita byla porovnána u keramik od velikosti zrn 100 nm až po 10 m a různou povrchovou drsností. K přesnému popsání testovaných materiálů byly provedeny keramografické analýzy. K hodnocení biologických vlastností keramik byly použity dilatační testy in-vitro výluhové a přímé. Byly použité buněčné testovací linie osteoblastoidní MG63, fibroblastoidní L929 a epiteliální HeLa. Vliv velikosti zrn na biologickou odezvu keramik se projevil pouze u těles s tepelně zvýrazněným reliéfem. U tepelně leptaných nanokrystalických vzorků byla zjištěna vyšší plocha pokryvu buněk než u keramik s hrubší mikrostrukturou. Biologické testy na vrstevnatých kompozitech Al2O3×ZrO2 ukázaly selekci buněk podle typu materiálu, s preferenčním pokrytím povrchu ZrO2. Zvýšená biologická odezva nanokrystalického ZrO2 byla detailně ověřena na keramických substrátech ZrO2, Al2O3 a SiO2 s nanokrystalickým povlakem ZrO2. Byl nalezen optimální technologický postup pro vytvoření nedefektních povlaků. Slinuté povlaky byly testovány in-vitro buněčnými liniemi HeLa, L929 a MG63 po dobu až 72 hodin. Výsledky biologických testů nanokrystalických povlaků odpovídaly výsledkům objemových nanokrystalických keramik ZrO2 se zvýrazněným reliéfem.
The aim of this work is to define relations between grain size and bioaktivity of oxide ceramics, specifically ZrO2, Al2O3 and HA. Ceramic materials with grain size from 100 nm up to 10 m, with various surface roughness, were tested for its bioactivity. Ceramography analysis was performed for all tested materials to precisely describe microstructures. Biological properties of the ceramic materials were tested via dilation tests directly in-vitro and by in-vitro extraction. Three cell culturing lines: osteoblast MG63, fibroblast L929, and epithelioid HeLa, were used for our testing. An influence of the grain size on the biological response was only found for the ceramic materials which had been thermally etched. The thermally etched nanocrystalline samples had larger areas covered by cells than ceramics with coarse grain microstructure. Biological tests on layered composites Al2O3×ZrO2 showed the cell selection determined by the type of material, where ZrO2 surfaces were preferably covered. Improved biological response of nanocrystalline ZrO2 was demonstrated on ceramic ZrO2, Al2O3 and SiO2 substrates with nanocrystalline coating of ZrO2. In this work a novel technological process for the formation of defect-free coatings was developed. Sintered coatings were tested using in-vitro technique with cell line HeLa, L929 and MG63 for up to 72 hours. The results of the biological tests of nanocrystalline coatings were consistent with results from the bulk nanocrystalline thermally etched ZrO2 ceramics.
The aim of this work is to define relations between grain size and bioaktivity of oxide ceramics, specifically ZrO2, Al2O3 and HA. Ceramic materials with grain size from 100 nm up to 10 m, with various surface roughness, were tested for its bioactivity. Ceramography analysis was performed for all tested materials to precisely describe microstructures. Biological properties of the ceramic materials were tested via dilation tests directly in-vitro and by in-vitro extraction. Three cell culturing lines: osteoblast MG63, fibroblast L929, and epithelioid HeLa, were used for our testing. An influence of the grain size on the biological response was only found for the ceramic materials which had been thermally etched. The thermally etched nanocrystalline samples had larger areas covered by cells than ceramics with coarse grain microstructure. Biological tests on layered composites Al2O3×ZrO2 showed the cell selection determined by the type of material, where ZrO2 surfaces were preferably covered. Improved biological response of nanocrystalline ZrO2 was demonstrated on ceramic ZrO2, Al2O3 and SiO2 substrates with nanocrystalline coating of ZrO2. In this work a novel technological process for the formation of defect-free coatings was developed. Sintered coatings were tested using in-vitro technique with cell line HeLa, L929 and MG63 for up to 72 hours. The results of the biological tests of nanocrystalline coatings were consistent with results from the bulk nanocrystalline thermally etched ZrO2 ceramics.
Description
Keywords
stomatologické materiály, nanostrukturní biopovlaky, ZrO2, Al2O3, HA, SiO2, velikost zrn, povrchová drsnost, bioaktivita, biokompatibilita, buněčná dilatace, HeLa, L929, MG63, buněčná selekce, světelná mikroskopie, AFM, REM, dental materials, nanostructured bio-coating, ZrO2, Al2O3, HA, SiO2, grain size, surface roughness, bioactivity, biocompatibility, cell dilatation, HeLa, L929, MG63, cell selection, light microscopy, AFM, SEM
Citation
MATOUŠEK, A. Kompozitní stomatologické biomateriály - struktura, analýza a vlastnosti [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální a materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (předseda)
Prof.MUDr. Jiří Vaněk, CSc (člen)
prof. Ing. Lubomír Lapčík, CSc. (člen)
prof. MUDr. Martina Kukletová, CSc. (člen)
prof. Ing. Rudolf Foret, CSc. (člen)
Ing. Petr Poláček, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2012-12-11
Defence
DP řeší aktuální problematiku, kompozitní stomatologické biomateriály. Doktorand se jim věnoval z hlediska přípravy slinutých materiálů, z hledidka mechanických vlastností a z hlediska biokompatibility.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení