Primjena samoorganizirajućih monoslojeva za korozijsku zaštitu metalnih implantnih materijala

undergraduate thesis

• Title (english): Application of self-assembled monolayers for corrosion protection of metallic implant materials
• Author: Maja Klasić
• Mentor: Jozefina Katić (mentor)
• Committee member: Jozefina Katić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Committee member: Jasna Prlić Kardum (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2023-09-22, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry

Abstract

U današnjoj medicini, sve se veća pažnja pridaje implantnim materijalima koji u ljudskom tijelu služe kao zamjena kostiju, zubi i drugih oštećenih bioloških struktura. Titanij i njegove legure jedni su od najčešće korištenih materijala za izradu implantata, upravo zbog svojih poželjnih svojstava uključujući veliku čvrstoću, malu gustoću, dobru korozijsku otpornost, biokompatibilnost i bioinertnost. Jedan od glavnih problema po postupku implantacije u ljudsko tijelo predstavlja degradacija implantata kao posljedica procesa korozije. Korozija, osim djelomičnog gubitka funkcije implantata ili preuranjenog kvara, štetno djeluje na čovjeka uslijed neželjenog otpuštanja metalnih iona koji se mogu nakupljati u okolna tkiva i organe što može dovesti do opasnih posljedica na ljudsko zdravlje. Kako do toga ne bi došlo, prije ugradnje u ljudsko tijelo, postoje različiti postupci korozijske zaštite implantata, uključujući nanošenje prevlaka samoorganizirajućih monoslojeva koji štite od razarajućeg djelovanja korozije, a u nekim slučajevima i poboljšavaju sama svojstva implantata. Samoorganizirajući monoslojevi (SAM) nastaju adsorpcijom organskih molekula iz homogene otopine i spontanim raspoređivanjem na krutu površinu u gusto pakirane uređene strukture. U ovom radu naglasak je na samoorganizirajućim monoslojevima fosfonskih kiselina koji u usporedbi s drugim SAM-ovima pokazuju bolju temperaturnu stabilnost te bolja hidrofobna svojstva i pokrivenost površine, zbog čega su vrlo atraktivni kandidati u području znanosti o materijalima i inženjerstvu površina. Njihova uloga na površini titanijevog implantata nije samo kao zaštitna barijera protiv korozije, već i za povećanje bioaktivnosti i poboljšanje oseointegracije titanijskog implantnog materijala zbog čega su ključan faktor pri dugoročnoj stabilnosti samog implantata.

Abstract (english)

In today’s medicine, more attention is given to implant materials that serve as replacements for bones, teeth and other damaged biological structures in the human body. Titanium and its alloys are one of the most commonly used materials for making implants, due to their desirable properties including high strength, low density, good corrosion resistance, biocompatibility and bioinertness. One of the main problems in the process of implantation in the human body is the implant degradation as a result of the corrosion process. Corrosion, in addition to partial loss of implant function or premature failure, has a harmful effect on humans due to the unwanted release of metal ions that can accumulate in the surrounding tissues and organs what can lead to dangerous consequences for human health. In order to prevent corrosion, before implantation in human body, various corrosion protection modification methods can be applied, including the self-assembling monolayer coatings that provide corrosion protection to the underlying implant, and in some cases improve the properties of implant itself. Self-assembled monolayers (SAMs) are formed by the adsorption of organic molecules from a homogeneous solution and subsequent spontaneous arrangement on a solid surface into densely packed ordered structures. In this work, the emphasis is on self-organizing monolayers of phosphonic acids, which, compared to other SAMs, show better temperature stability and better hydrophobic properties and surface coverage, hence, serving as very attractive candidates in the field of materials science and surface engineering. Their role on the surface of the titanium implant is not only as a protective barrier against corrosion, but also to increase the bioactivity and improve the osseointegration of the titanium implant material, which is why they are a key factor in the long-term stability of the implant itself.

• Keywords: implantat; titanij; korozija; korozijska zaštita; samoorganizirajući monoslojevi; fosfonske kiseline
• Keywords (english): implant; titanium; corrosion; corrosion protection; self-organizing monolayers; phosphonic acids
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:429562
• Study programme: Title: Chemical Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Embargoed access; Embargo expiration date: 2029-10-01
• Created on: 2023-12-01 12:11:08