Vliv polymerních aditiv na stabilitu, biomechanické a morfologické vlastnosti resorbovatelných kostních cementů
Loading...
Date
Authors
Maruniak, Marek
ORCID
Advisor
Referee
Mark
D
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Táto práca sa zaoberá prípravou a charakterizáciou vzoriek z kompozitného vápenatého cementu na báze fosforečnanu vápenatého (CPC). V teoretickej časti je popísaná štruktúra kostí, biomechanické vlastnosti cementov fosforečnanu vápenatého a rôzne druhy stratégií spevnenia z dovodu vylepšenia cementov vrátane modifikácií aditívami. V experimentálnej časti je popísané stanovenie techniky prípravy vzorky pomocou experimentov s ultračistou vodou. Tiež je opísaná modifikácia dopamínom, ktorý má schopnosť polymerizovať na polydopamín. Ako oxidačné činidlo pôsobí jodičnan sodný. Morfologická štúdia pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) sa uskutočňovala 12 hodín, 1 týždeň a 2 týždne. Dôvodom pre výber týchto konkrétnych časov je možné porovnať zmenu ich kryštalickej štruktúry počas dlhšieho časového obdobia, ktorá sa tiež skúmala pomocou röntgenovej difrakcie (XRD) na stanovenie konverzie -TCP na hydroxyapatit s deficitom vápnika (CDHA). XRD, SEM a mechanická analýza ukázali, že väčšina konverzie a-trikalciumfosfátu (TCP) na hydroxyapatit s nedostatkom vápnika (CDHA) sa vykonáva v priebehu prvých 48 hodín od začiatku vytvrdzovacej reakcie. Analýza FTIR potvrdila, že reakcia netvorí žiadne nové funkčné skupiny medzi pôvodne prezentovanými. Mechanická výkonnosť vzoriek CPC sa skúmala testami mechanickej kompresie. Výsledky testu ukázali stabilnú pevnosť cementových vzoriek pripravených s aktivovaným práškom TCP po prvých 48 hodinách. Výsledky práce ukazujú významný vplyv na čas tuhnutia a pevnosť v tlaku použitím aktivovaného (vopred mletého) prášku -TCP na prípravu CPC cementov. Cementy modifikované jodičnanom a dopamínom vykazovali klesajúci čas tuhnutia v porovnaní s nemodifikovanými, neaktivovanými cementmi CPC. Preto je možné konštatovať, že jodičnan a dopamín zlepšujú viskozne vlastnosti CPC.
This work deals with preparation and characterization of samples from composite calcium cement based calcium phosphate (CPC). In teoretical part is described bone structure, biomechanical properties of calcium phosphate cements and various types of reinforcement strategies for improving cements including modifications with additives. In the experimental part is described the determination of sample preparation technique using ultrapure water experiments. Also is described modification with dopamine, which has the ability to polymerize to polydopamine. As oxidizing agent act sodium iodate. A morphological study using scanning electron microscopy (SEM) was performed for times 12 hours, 1 week and 2 weeks. The reason for chosing particulary these times is possibility to compare change in their crystalline structure during longer period of time, which was also examined by X-ray diffraction (XRD) to determine -phosphate conversion to calcium deficient hydroxyapatite (CDHA). XRD, SEM and Mechanical analysis showed that most of the conversion -tricalcium phosphate (TCP) to calcium deficient hydroxyapatite (CDHA) is done within first 48 hours from start of setting reaction. FTIR analysis confirmed that setting reaction does not form any new functional groups among original presented. Mechanical performance of CPC samples were examined by mechanical compression tests. The test results showed stable strength of cement specimens prepared with activated TCP powder after first 48 hours. The results of the work show a significant effect on setting time and compresive strength by using activated (pre-milled) -TCP powder for preparing CPCs. Cements modified with Iodine and Dopamine showed decreasing setting time in comparisson with no modified no activated CPC cements. Therefore can be stated that Iodine and Dopamine improved visco properties of CPC.
This work deals with preparation and characterization of samples from composite calcium cement based calcium phosphate (CPC). In teoretical part is described bone structure, biomechanical properties of calcium phosphate cements and various types of reinforcement strategies for improving cements including modifications with additives. In the experimental part is described the determination of sample preparation technique using ultrapure water experiments. Also is described modification with dopamine, which has the ability to polymerize to polydopamine. As oxidizing agent act sodium iodate. A morphological study using scanning electron microscopy (SEM) was performed for times 12 hours, 1 week and 2 weeks. The reason for chosing particulary these times is possibility to compare change in their crystalline structure during longer period of time, which was also examined by X-ray diffraction (XRD) to determine -phosphate conversion to calcium deficient hydroxyapatite (CDHA). XRD, SEM and Mechanical analysis showed that most of the conversion -tricalcium phosphate (TCP) to calcium deficient hydroxyapatite (CDHA) is done within first 48 hours from start of setting reaction. FTIR analysis confirmed that setting reaction does not form any new functional groups among original presented. Mechanical performance of CPC samples were examined by mechanical compression tests. The test results showed stable strength of cement specimens prepared with activated TCP powder after first 48 hours. The results of the work show a significant effect on setting time and compresive strength by using activated (pre-milled) -TCP powder for preparing CPCs. Cements modified with Iodine and Dopamine showed decreasing setting time in comparisson with no modified no activated CPC cements. Therefore can be stated that Iodine and Dopamine improved visco properties of CPC.
Description
Citation
MARUNIAK, M. Vliv polymerních aditiv na stabilitu, biomechanické a morfologické vlastnosti resorbovatelných kostních cementů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Chemie pro medicínské aplikace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2021-09-06
Defence
Obhajoba diplomové práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student prezentoval obsah své diplomové práce. Prezentaci výsledků diplomové práce komise hodnotí jako uspokojivou, odpovědi na dotazy oponentské byly adekvátní, avšak reakce na dotazy a připomínky členů komise byly poměrně povrchní a obecné. V diskusi tak student prokázal pouze uspokojivou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila jeho diplomovou práci celkově jako uspokojivou.
Dzik: Jaký polymerní templát jste použili a proč?
Diviš: Jaký je váš názor na vliv polymerních aditiv do fosfátových cementů?
Márová: Poslední rok jste pracoval v oboru? Měl jste čas dopracovat vaši práci? Jaký je aplikační potenciál pro vaše výplňové materiály? V jaké formě by se vámi studovaný materiál aplikoval?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 3 roku/let