Vývoj a štrukturálna analýza biomateriálov
Názov: Vývoj a štrukturálna analýza biomateriálov
Spoločný problém všetkých náhrad kostí (keramických aj nekeramických) tkvie v tom, že sú oveľa tvrdšie ako ľudské kosti. Preto sa pri vývoji nových materiálov dbá na to, aby mali rovnaké vlastnosti ako kosti, ktoré nahradia, pretože ak sú rozdiely vo vlastnostiach značné, tak materiál implantovaný do kosti významne ovplyvní jej vlastnosti. Keramika na báze nitridu kremičitého sa vyznačuje vysokými pevnosťami pri vysokých teplotách, tvrdosťou, odolnosťou proti opotrebovaniu, chemickou stálosťou, nízkymi koeficientami trenia a nízkou hustotou. Tento súbor vlastností sa uplatnil pri nízkych a hlavne vysokoteplotných aplikáciách v strojárstve, metalurgii, automobilovom priemysle, energetike, chémii, robotike a v oblasti kozmickej techniky. Preto možno očakávať, že keramika s takýmto súborom vlastností si nájde uplatnenie aj v bioaplikáciách. Hlavným cieľom aktivity je pripraviť keramický materiál s požadovanou pórovitosťou, ktorý by sa čo najviac podobal ľudskej kosti. Pri príprave keramických materiálov sa dôraz bude klásť hlavne na štruktúru materiálu (veľkosť a objemový podiel pórov), jeho mechanické vlastnosti a na to, ako sa pripravený materiál správa v simulovanom fyziologickom prostredí ľudského tela. Ďalším cieľom našej aktivity je predovšetkým sa sústrediť na výskum nových materiálov so špeciálnymi vlastnosťami, predovšetkým na syntetické materiály pripravované sofistikovanými metódami a procesmi, ktoré sú určené pre konštrukciu prvkov a systémov uplatňujúcich sa v nových technológiách. Pripravené materiály (keramické, nanokompozity, kovy, zliatiny, konverzné vrstvy) budú študované z hľadiska ich chemického a fázového zloženia (RTG, EDX, IČ, DTA, TG), a z hľadiska mikroštruktúry, ktorá sa získa mikroskopickými metódami (optická mikroskopia, rastrovacia elektrónová mikroskopia, atomová silová mikroskopia, , obrazová analýza). Na pripravených vzorkách sa budú stanovovať mechanické vlastnosti, ako aj ich funkčné vlastnosti. Techniky na meranie fyzikálno-chemických vlastností taveninových sústav sú meranie hustoty, povrchového napätia, viskozity a elektrochemické metódy. Všetky tieto techniky sú v špeciálnom prevedení vzhľadom na extrémnu koróznu aktivitu roztavených solí. Navyše, tieto aparatúry sú ideálne na štúdium takých koróznych systémov, akými sú fluoridové taveniny. Tiež sa bude študovať vzťah medzi štruktúrou a vlastnosťami elektrolyticky vylúčených vrstiev. Dôležitou inováciou je použitie pulzného prúdu. Optimálne podmienky pre elektrolytické vylučovanie povlakov a práškov týchto látok sa zistia na základe výskumu fyzikálno-chemických vlastností taveninových elektrolytov a mechanizmu a kinetiky elektrolytického vylučovania týchto látok. Ako elektrolyty sa použijú roztavené zmesi, resp. vodné roztoky.
Realizácia podaktivity prispeje k odstraňovaniu zaostávania prístrojového vybavenia a zvýši našu konkurencieschopnosť v získavaní zahraničných grantov a možností na medzinárodnú spoluprácu.
Zameranie tohto pracovného balíka v oblasti vývoja štrukturálnej analýzy biomateriálov bude najmä:
- nové biokompatibilné materiály vhodné pre medicínske aplikácie
- štrukturálna a molekulová analýza produktov
 |
„Našim cieľom je pripraviť nové anorganické materiály, charakterizovať ich zloženie, štruktúru, elektrónovú štruktúru, magnetické, elektrické a optické vlastnosti v celom dosiahnuteľnom teplotnom intervale. Významnosť problematiky si môžeme ukázať na príklade náhrad kostí. Ich problém tkvie v tom, že sú oveľa tvrdšie ako ľudské kosti. Pri vývoji nových materiálov sa dbá na to, aby mali rovnaké vlastnosti ako kosti. Dôležitá je štruktúra materiálu (veľkosť a objemový podiel pórov), mechanické vlastnosti a ako sa materiál správa v simulovanom fyziologickom prostredí ľudského tela. To predstavuje prácu v medziodborových oblastiach anorganickej chémie - materiálového inžinierstva - biológie, ktoré sú zaujímavé aj pre študentov." |
Koordinátor: prof. Ing. Ján Híveš, PhD.
Tel.: +421 (2) 59 325 468
Email: jan.hives@stuba.sk