Innovative Bilayer Coatings for Degradable Implant Applications: Synergistic effectof PEO and Sol-gel coatings on magnesium alloys

Výzva	Štipendiá pre excelentných výskumníkov a výskumníčky R2-R4
Hlavný riešiteľ	Ashokraja Chandrasekar
Prijímateľ	Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka
Celkový rozpočet	111 230,10 €
Príspevok poskytovateľa	111 230,10 €
Zdroj financovania	Plán obnovy a odolnosti
Začiatok realizácie	september 2024
Koniec realizácie	august 2026
Kategória výskumníka	R2
Vedná oblasť	Fyzikálne, technické vedy a matematika

Anotácia

Inovatívne dvojvrstvové povlaky pre aplikácie degradovateľných implantátov: Synergický účinok PEO a sol-gélových povlakov na horčíkových zliatinách SynBioDe-Mag Abstrakt: Nedávny vývoj biodegradovateľných implantátov priniesol významnú transformáciu v oblasti zdravotníckych pomôcok a predstavuje sľubné prostriedky na prechodnú pomoc a liečbu rôznych zdravotných ťažkostí. Zliatiny horčíka vzbudili vo vedeckej komunite značný záujem vďaka svojej výnimočnej biokompatibilite a mechanickým vlastnostiam. Napriek tomu je vysoká rýchlosť ich degradácie vo fyziologických podmienkach významnou výzvou. S cieľom riešiť túto otázku sa v rámci výskumnej iniciatívy s názvom „Inovatívne dvojvrstvové povlaky pre aplikácie degradovateľných implantátov“ skúma priekopnícka metodika, ktorá zahŕňa súčasnú integráciu plazmovej elektrolytickej oxidácie (PEO) a povlakov Sol-Gel na horčíkových zliatinách. Cieľom je zvýšiť odolnosť voči korózii a biokompatibilitu týchto zliatin. Štúdia sa začína skúmaním vnútorných vlastností PEO a Sol-Gel povlakov v kombinácii. Plazmová elektrolytická oxidácia (PEO) je vysoko prispôsobivá technológia známa svojou schopnosťou vytvárať na horčíkových zliatinách výrazné a priepustné oxidové povlaky. Tieto vrstvy majú potenciál poskytovať ochranu proti korózii, často však vykazujú nedostatočnú priľnavosť k substrátu. Na druhej strane, povlaky Sol-Gel vykazujú výnimočnú priľnavosť a prispôsobivosť, vďaka čomu sú vhodné na zlepšenie vlastností povrchu horčíkových zliatin. Cieľom tohto výskumu je využiť synergické výhody kombinácie dvoch povlakovacích procesov v dvojvrstvovej konfigurácii, aby sa prekonali obmedzenia, ktoré predstavuje každá metóda samostatne. Skúmanie interakcie medzi týmito dvoma vrstvami sa vykonáva pomocou celého radu charakterizačných metodík, ako je skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM), röntgenová difrakcia (XRD) a elektrochemické testovanie. Potenciodynamické polarizačné testy a elektrochemická impedančná spektroskopia (EIS) na posúdenie koróznej odolnosti horčíkových zliatin pokrytých dvojvrstvovým povlakom. Zistenia naznačujú výrazné zlepšenie schopnosti odolávať korózii pri porovnaní horčíkových zliatin, ktoré boli pokryté povlakom, s tými, ktoré povlakom pokryté neboli. Okrem toho sa vykonali hodnotenia biokompatibility s cieľom overiť, či vytvorené povlaky spĺňajú základné kritériá pre aplikácie implantátov. S cieľom posúdiť adhéziu, proliferáciu a cytotoxicitu buniek na potiahnutých vzorkách sa plánuje vykonať výskumy bunkových kultúr in vitro. Súhrnne povedané, výskumný projekt s názvom „Inovatívne dvojvrstvové povlaky pre aplikácie na degradovateľné implantáty“ sa zameriava na skúmanie nových prístupov na zvýšenie odolnosti horčíkových zliatin voči korózii a zlepšenie ich biokompatibility. Konečným cieľom je umožniť využitie týchto zliatin pri vývoji biologicky rozložiteľných lekárskych implantátov. Cieľom tejto štúdie je zmierniť rýchlosť degradácie horčíkových zliatin a zároveň zabezpečiť ich biokompatibilitu použitím dvojvrstvovej štruktúry, ktorá kombinuje polyetylénoxid (PEO) a sol-gélové povlaky. Zistenia tohto výskumu vykazujú značný potenciál v ďalšom rozvoji oblasti degradovateľných implantátov, čo v konečnom dôsledku zlepší výsledky pacientov a zníži potrebu invazívnych operácií na odstránenie implantátov.