Površinska modifikacija biomedicinskog implantnog materijala na bazi kobalt-kroma

master's thesis

• Title (english): Surface modification of cobalt-chromium based implant materials
• Author: Anja Turkalj
• Mentor: Jozefina Katić (mentor)
• Committee member: Jozefina Katić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Mirela Leskovac (član povjerenstva)
• Committee member: Emi Govorčin Bajsić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2023-09-27, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry

Abstract

Potreba za razvojem implantne tehnologije sve se više javlja zbog porasta broja starije populacije koja je sklona oštećenjima koštanih tkiva. Implantni materijali moraju biti sposobni imitirati strukturu i mehanička svojstva tkiva, organa ili kosti kako bi implantati u konačnici uspješno nadomjestili funkciju strukture za zamjenu. No, ugradnjom metalnih implantnih materijala u agresivni okoliš ljudskog tijela može doći do korozije (degradacije) materijala te je stoga važno istražiti korozijsku otpornost istih. Legura na bazi kobalt-krom-molibdena (CoCrMo) koristi se za izradu ortopedskih implantata zbog svojih superiornih mehaničkih svojstava i dobre korozijske otpornosti, ali ista nije bioaktivna. Stoga se u ovom radu, modifikacijom površine legure stvaranjem prevlake na bazi kalcijevih fosfata (CaP), nastoje povećati korozijska otpornost i stupanj bioaktivnosti. Formiranjem CaP prevlake na površini CoCrMo legure kombiniraju se mehanička svojstva metalne legure sa osteokonduktivnim svojstvima kalcijevih fosfata. Modifikacija površine CoCrMo legure provedena je metodom elektrodepozicije; uvjeti elektrodepozicije određeni su metodom cikličke voltametrije (CV). Uspješnost formiranja prevlake potvrđena je optičkom mikroskopijom (OM) i infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom uz prigušenu totalnu refleksiju (ATR – FTIR). Usporedba elektrokemijskog ponašanja nemodificirane CoCrMo legure i CaP modificirane legure provedena je korištenjem izmjeničnih i istosmjernih elektrokemijskih metoda, koje uključuju metodu određivanja polarizacijskog otpora (eng. Linear Polarization Resistance LPR), metodu Tafelove ekstrapolacije i elektrokemijsku impedancijsku spektroskopiju (EIS) provedenu u simuliranoj tjelesnoj tekućini, Hanksovoj otopini u in vitro uvjetima.

Abstract (english)

The need for development of implant technology is rising due to the increasing proportion of the elderly population who are prone to bone tissue damage. Implant materials must be able to imitate the structure and mechanical properties of tissue, organe or bones in order for implants to successfully replace the functionality of wanted structure. However, after the implantation of metallic implant materials into the aggressive environment of the human body, corrosion (degradation) of the material can occur, so the corrosion resistance of metallic implant materials is examined. An alloy based on cobalt-chromium-molybdenum (CoCrMo) is used as an orthopeadic implant due to its superior mechanical properties and good corrosion resistance, but this alloy is not bioactive. Hence, in this work the CaP coating is formed on the surface of CoCrMo alloy in order to increase the corrosion resistance and bioactivity. The formation of CaP coating on the alloy surface combines the mechanical properties of metal alloy with the osteoconductive properties of CaP materials. Surface modificitaion was performed by electrodeposition method with electrodeposition conditions determined by cyclic voltammetry (CV) method. The successful formation of CaP coating was confirmed by optical microscopy (OM) and attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR). The comparison of electrochemical behaviour of unmodified and CaP modified CoCrMo alloy was performed using ac and dc electrochemical methods, including linear polarization resistance (LPR), Tafel extrapolation method and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) performed in simulated body fluid, Hank’s solution under in vitro conditions.

• Keywords: CoCrMo legura; CaP prevlaka; elektrodepozicija; korozijska otpornost; bioaktivnost
• Keywords (english): CoCrMo alloy; CaP coating; electrodeposition; corrosion resistance; bioactivity
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:148542
• Study programme: Title: Materials Science and Engineering - Graduate study; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: sveučilišni/a magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a magistar/magistra inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Embargoed access; Embargo expiration date: 2029-10-01
• Created on: 2023-11-22 11:18:49