Ηχοχημικά νανοδομημένα εμφυτεύματα που βελτιώνουν την οστεοενσωμάτωση

Τα εμφυτεύματα, οι ορθοπεδικές προθέσεις και τα οδοντικά εμφυτεύματα κατασκευάζονται κυρίως από τιτάνιο και κράματα. Κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται για τη δημιουργία νανοδομημένων επιφανειών σε μεταλλικά εμφυτεύματα. Υπερήχων νανοδόμηση επιτρέπει την τροποποίηση μεταλλικών επιφανειών δημιουργώντας ομοιόμορφα κατανεμημένα νανο-μεγέθους μοτίβα στις επιφάνειες εμφυτεύματος. Αυτά τα νανοδομημένα μεταλλικά εμφυτεύματα παρουσιάζουν σημαντικά βελτιωμένη ανάπτυξη ιστού και οστεοενσωμάτωση που οδηγεί σε βελτιωμένα ποσοστά κλινικής επιτυχίας.

Υπερηχητικά νανοδομημένα εμφυτεύματα για βελτιωμένη οστεοενσωμάτωση

Η χρήση μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του τιτανίου και των κραμάτων, είναι διαδεδομένη στην κατασκευή ορθοπεδικών και οδοντικών εμφυτευμάτων λόγω των ευνοϊκών επιφανειακών ιδιοτήτων τους, επιτρέποντας τη δημιουργία μιας βιοσυμβατής διεπαφής με περιεμφυτευματικούς ιστούς. Για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης αυτών των εμφυτευμάτων, έχουν αναπτυχθεί στρατηγικές για την τροποποίηση της φύσης αυτής της διεπαφής με την εφαρμογή αλλαγών νανοκλίμακας στην επιφάνεια. Τέτοιες τροποποιήσεις ασκούν αξιοσημείωτη επίδραση σε κρίσιμες πτυχές, συμπεριλαμβανομένης της προσρόφησης πρωτεϊνών, των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των κυττάρων και της επιφάνειας του εμφυτεύματος (αλληλεπιδράσεις κυττάρου-υποστρώματος) και της επακόλουθης ανάπτυξης του περιβάλλοντος ιστού. Με την ακριβή μηχανική αυτών των αλλαγών στο επίπεδο των νανομέτρων, οι επιστήμονες στοχεύουν στην ενίσχυση της βιοολοκλήρωσης και της συνολικής αποτελεσματικότητας των εμφυτευμάτων, οδηγώντας σε βελτιωμένα κλινικά αποτελέσματα στον τομέα της εμφυτευματολογίας.
 

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Νανοδόμηση μεσοπορωδών μεταλλικών επιφανειών για βελτιωμένη οστεοενσωμάτωση εμφυτευμάτων. Η εικόνα δείχνει τον Δρ Daria Andreeva χρησιμοποιώντας τον υπερηχητή Hielscher UIP1000hdT.

Ο Δρ D. Andreeva έδειξε τη sonochemical νανοδομή των επιφανειών τιτανίου χρησιμοποιώντας τον υπερηχητή UIP1000hdT.

Πρωτόκολλο για υπερηχητική νανοδόμηση εμφυτευμάτων τιτανίου

Sonicator UIP1000hdT για τη νανοδόμηση μεταλλικών επιφανειών, π.χ. τιτάνιο και κράματα, για βελτιωμένο πολλαπλασιασμό οστεογόνων κυττάρων σε εμφυτεύματαΑρκετές ερευνητικές μελέτες έχουν αποδείξει την απλή, αλλά υψηλή αποτελεσματική νανοδόμηση επιφανειών τιτανίου και κραμάτων χρησιμοποιώντας υπερήχους υψηλής έντασης. Η sonochemical επεξεργασία (δηλαδή η θεραπεία με υπερήχους) οδηγεί στο σχηματισμό ενός τραχιού στρώματος τιτανίας με δομή που μοιάζει με σφουγγάρι, το οποίο δείχνει ότι ενισχύει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων.
Δόμηση της επιφάνειας τιτανίου μέσω sonochemical επεξεργασίας: Τα δείγματα τιτανίου 20 × 20 × 0,5 mm είχαν προηγουμένως γυαλιστεί και πλυθεί με απιονισμένο νερό, ακετόνη και αιθανόλη διαδοχικά για την εξάλειψη τυχόν ρύπων. Στη συνέχεια, τα δείγματα τιτανίου υποβλήθηκαν σε υπερηχητική επεξεργασία σε διάλυμα NaOH 5 m χρησιμοποιώντας Hielscher ultrasonicator UIP1000hd που λειτουργεί στα 20 kHz (βλ. εικόνα αριστερά). Ο υπερήχων ήταν εξοπλισμένος με το sonotrode BS2d22 (επιφάνεια του άκρου 3,8 cm2) και τον ενισχυτή B4-1,4, μεγεθύνοντας το πλάτος εργασίας 1,4 φορές. Το μηχανικό πλάτος ήταν ≈81 μm. Η παραγόμενη ένταση ήταν 200 W cm−2. Η μέγιστη ισχύς εισόδου ήταν 760 W που προέκυψε από τον πολλαπλασιασμό της έντασης με την μετωπική περιοχή (με 3,8 cm2) του χρησιμοποιημένου sonotrode BS2d22. Δείγματα τιτανίου στερεώθηκαν σε αυτοσχέδιο στήριγμα τεφλόν και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για 5 λεπτά.
(πρβλ. Ulasevich et al., 2020)
 

Επιστημονικό σχήμα sonochemical νανοδόμησης επιφανειών τιτανίου. Έντονη υπερήχηση δημιουργεί σφουγγάρι-όπως νανο-μοτίβα στην επιφάνεια τιτανίου

Μορφολογία της παρθένας επιφάνειας τιτανίου (α), υπεροχόψη και διατομή μεσοπορώδους επιφάνειας τιτανίας (TMS) (β) και κάτοψη και διατομή νανοσωλήνων τιτανίας (TNT) που λαμβάνονται με ηλεκτροχημική οξείδωση (γ). Τα ένθετα δείχνουν τα σχήματα της επιφανειακής νανοδομής. Σχήμα που δείχνει την εναπόθεση υδροξυαπατίτη (HA) στους πόρους της μήτρας τιτανίας (d-f). Εικόνες SEM των υπερηχοχημικών νανοδομημένων επιφανειών τιτανίου (TMS) και TNT με χημικά εναποτιθέμενα HA: TMS-HA (g) και TNT-HA (h), αντίστοιχα.
(μελέτη και εικόνες: ©Kuvyrkov et al., 2020)

Εικόνες AFM και SEM μη επεξεργασμένων και υπερηχητικά νανοδομημένων επιφανειών τιτανίου.

α+β) AFM και ε+στ) εικόνες SEM της αρχικής επιφάνειας τιτανίου (α,ε)· Sonochemically νανοδομημένη επιφάνεια τιτανίου (B,F)
(μελέτη και εικόνες: ©Ulasevich et al., 2021)

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Υπερηχητικός επεξεργαστής UIP1000hdT για δονούμενο καλώδιο πεθαίνει για βελτιωμένη σχεδίαση και καθαρισμό καλωδίων

Μηχανισμός υπερήχων νανοδόμηση μεταλλικών επιφανειών

Η υπερηχητική επεξεργασία μεταλλικών επιφανειών οδηγεί σε μηχανική χάραξη επιφανειών τιτανίου, η οποία προκαλεί το σχηματισμό μεσοπορώδους δομής στο τιτάνιο.
Ο μηχανισμός του μηχανισμού υπερήχων βασίζεται στην ακουστική σπηλαίωση, η οποία συμβαίνει όταν τα κύματα υπερήχων χαμηλής συχνότητας, υψηλής έντασης συνδυάζονται σε ένα υγρό. Όταν ο υπέρηχος υψηλής ισχύος ταξιδεύει μέσω ενός υγρού, δημιουργούνται εναλλασσόμενοι κύκλοι υψηλής πίεσης / χαμηλής πίεσης. Κατά τη διάρκεια των κύκλων χαμηλής πίεσης λεπτές φυσαλίδες κενού, οι λεγόμενες φυσαλίδες σπηλαίωσης προκύπτουν στο υγρό. Αυτές οι φυσαλίδες σπηλαίωσης αναπτύσσονται σε αρκετούς κύκλους πίεσης έως ότου δεν μπορούν να απορροφήσουν περαιτέρω ενέργεια. Σε αυτό το σημείο της μέγιστης ανάπτυξης φυσαλίδων, η φυσαλίδα σπηλαίωσης εκρήγνυται με μια βίαιη έκρηξη και δημιουργεί ένα εξαιρετικά ενεργειακά πυκνό μικροπεριβάλλον. Το ενεργειακά πυκνό πεδίο ακουστικής / υπερηχητικής σπηλαίωσης χαρακτηρίζεται από διαφορές υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας που παρουσιάζουν πιέσεις έως 2.000atm και θερμοκρασίες περίπου 5000 K, πίδακες υγρών υψηλής ταχύτητας με ταχύτητες έως 280m / sec και κρουστικά κύματα. Όταν μια τέτοια σπηλαίωση συμβαίνει κοντά σε μια μεταλλική επιφάνεια, δεν συμβαίνουν μόνο μηχανικές δυνάμεις αλλά και χημικές αντιδράσεις.
Σε αυτές τις συνθήκες, λαμβάνουν χώρα οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις που οδηγούν σε οξειδωτικές αντιδράσεις και σχηματισμό στιβάδας τιτανίας. Εκτός από τη δημιουργία των αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) που οξειδώνουν την επιφάνεια του τιτανίου, οι αντιδράσεις οξείδωσης-μείωσης που δημιουργούνται με υπερήχους παρέχουν αποτελεσματική επιφανειακή χάραξη που έχει ως αποτέλεσμα την απόκτηση του στρώματος διοξειδίου του τιτανίου πάχους 1 μm. Αυτό σημαίνει ότι το διοξείδιο του τιτανίου διαλύεται εν μέρει σε αλκαλικό διάλυμα δημιουργώντας τους πόρους που κατανέμονται άτακτα.
Η ηχοχημική μέθοδος προσφέρει μια γρήγορη και ευέλικτη για την κατασκευή νανοδομημένων υλικών, τόσο ανόργανων όσο και οργανικών, που συχνά είναι ανέφικτα μέσω συμβατικών μεθόδων. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της τεχνικής είναι ότι η διάδοση της σπηλαίωσης δημιουργεί μεγάλες τοπικές βαθμίδες θερμοκρασίας στα στερεά, με αποτέλεσμα υλικά με πορώδες στρώμα και διαταραγμένες νανοδομές σε συνθήκες δωματίου. Επιπλέον, η εξωτερική ακτινοβολία υπερήχων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προκαλέσει την απελευθέρωση ενθυλακωμένων βιομορίων μέσω πόρων σε νανοδομημένη επικάλυψη.
 

Η ηχοχημική επεξεργασία του τιτανίου οδηγεί σε νανοδομημένες μεσοπορώδεις επιφάνειες, οι οποίες παρουσιάζουν βελτιωμένες οστεογόνες ιδιότητες.

Η σχηματική απεικόνιση του κυττάρου υπερήχων (α), Σχηματική απεικόνιση της διαδικασίας δομής επιφάνειας που λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της υπερηχητικής επεξεργασίας μιας επιφάνειας τιτανίου σε υδατικό αλκαλικό διάλυμα (β) και σχηματισμένη επιφάνεια (γ), φωτογραφία εμφυτευμάτων τιτανίου (δ): το πρασινωπό (το αριστερό δείγμα στο χέρι) εμφυτεύεται μετά από υπερηχητική θεραπεία, το κιτρινωπό (το δείγμα βρίσκεται στα δεξιά) είναι μη τροποποιημένο εμφύτευμα.
(μελέτη και εικόνες: ©Kuvyrkov et al., 2020)

 

Υπερήχων υψηλής απόδοσης για νανοδόμηση μεταλλικών επιφανειών εμφυτευμάτων

Υπερήχων UIP1000hdT με υπερηχητικό καθετήρα και κύτταρο για νανοδόμηση ορθοπεδικών εμφυτευμάτων.Hielscher Υπέρηχοι προσφέρει το πλήρες φάσμα των υπερήχων για νανο-εφαρμογές, όπως η νανοδομή των μεταλλικών επιφανειών (π.χ. τιτάνιο και κράματα). Ανάλογα με το υλικό, την επιφάνεια και την απόδοση παραγωγής των εμφυτευμάτων, Hielscher σας προσφέρει το ιδανικό υπερήχων και sonotrode (καθετήρα) για σας νανο-δόμηση εφαρμογή.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των υπερήχων Hielscher είναι ο ακριβής έλεγχος πλάτους και η ικανότητα παροχής πολύ υψηλών πλάτους σε συνεχή λειτουργία 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα. Το πλάτος, το οποίο είναι η μετατόπιση του υπερηχητικού καθετήρα, είναι υπεύθυνο για την ένταση υπερήχων) και ως εκ τούτου μια κρίσιμη παράμετρος αξιόπιστης και αποτελεσματικής θεραπείας με υπερήχους.

Γιατί Hielscher Υπέρηχοι;

  • υψηλής απόδοσης
  • Τεχνολογία αιχμής
  • αξιοπιστία & ευρωστία
  • Ρυθμιζόμενος, ακριβής έλεγχος της διαδικασίας
  • σύνολο παραγωγής & στη γραμμή
  • για οποιονδήποτε τόμο
  • έξυπνο λογισμικό
  • έξυπνες λειτουργίες (π.χ. προγραμματιζόμενες, πρωτόκολλο δεδομένων, τηλεχειριστήριο)
  • Εύκολος και ασφαλής να λειτουργήσει
  • χαμηλή Συντήρηση
  • CIP (καθαρός-στη θέση)

Σχεδιασμός, Κατασκευή και Συμβουλευτική – Ποιότητα κατασκευής στη Γερμανία

Hielscher υπερήχων είναι γνωστοί για τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η ευρωστία και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι δύσκολες συνθήκες και τα απαιτητικά περιβάλλοντα αντιμετωπίζονται εύκολα από υπερήχους Hielscher.

Η Hielscher Ultrasonics είναι μια εταιρεία πιστοποιημένη με ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση σε υπερήχους υψηλής απόδοσης που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, οι υπερηχητικοί Hielscher είναι συμβατοί με το CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τους υπερήχους μας για νανοδόμηση μεταλλικών επιφανειών, λεπτομέρειες εφαρμογής και τιμές. Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία νανοδόμησης μαζί σας και να σας προσφέρουμε έναν υπερηχητικό καθετήρα που να ικανοποιεί τις απαιτήσεις σας!









Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


 

Κατεργασία με υπερήχους δημιουργεί μεσοπορώδεις νανοδομές σε μεταλλικές επιφάνειες όπως τιτάνιο και κράματα. Υπερήχων νανοδομημένο τιτάνιο δείχνει βελτιωμένο πολλαπλασιασμό οστεογόνων κυττάρων και ενισχυμένη οστεοενσωμάτωση των εμφυτευμάτων.

Τα σχέδια XRD της επίστρωσης τιτανίου που κατασκευάζονται με θερμική επεξεργασία στιλβωμένου τιτανίου (α) και υπερηχοχημικά επεξεργασμένου στιλβωμένου τιτανίου (β)· Εικόνες SEM γυαλισμένης επιφάνειας τιτανίου (c) και ηχοχημικά παραγόμενης μεσοπορώδους επιφάνειας διοξειδίου του τιτανίου (d). Κατεργασία με υπερήχους πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τον υπερηχητή UIP1000hdT.
(μελέτη και εικόνες: ©Kuvyrkov et al., 2018)

Ισχυρό Υπερήχων σπηλαίωσης στο Hielscher Cascatοδηγούσε

Ισχυρό Υπερήχων σπηλαίωσης στο Hielscher Cascatοδηγούσε



Λογοτεχνία / Αναφορές

Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Η οστεοεπαγωγικότητα ή οστεογονική ιδιότητα αναφέρεται στην εγγενή ικανότητα ενός υλικού να διεγείρει το σχηματισμό νέου οστικού ιστού είτε de novo (από την αρχή) είτε έκτοπα (σε θέσεις που δεν σχηματίζουν οστά). Αυτή η ιδιότητα είναι υψίστης σημασίας στον τομέα της μηχανικής οστικού ιστού και της αναγεννητικής ιατρικής. Τα οστεοεπαγωγικά υλικά διαθέτουν συγκεκριμένα βιολογικά σήματα ή αυξητικούς παράγοντες που ξεκινούν μια σειρά κυτταρικών γεγονότων, οδηγώντας στην πρόσληψη και διαφοροποίηση των βλαστικών κυττάρων σε οστεοβλάστες, τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό των οστών. Αυτό το φαινόμενο επιτρέπει τη δημιουργία νέου οστού σε περιοχές όπου απαιτείται οστική αναγέννηση, όπως μεγάλα οστικά ελαττώματα ή μη ενωτικά κατάγματα. Η ικανότητα πρόκλησης σχηματισμού οστού de novo ή σε θέσεις που δεν σχηματίζουν οστά έχει σημαντικό θεραπευτικό δυναμικό για την ανάπτυξη καινοτόμων προσεγγίσεων για τη θεραπεία σκελετικών διαταραχών και την ενίσχυση των διαδικασιών αποκατάστασης των οστών. Η κατανόηση και η αξιοποίηση των μηχανισμών που διέπουν την οστεοεπαγωγικότητα μπορεί να συμβάλει στην πρόοδο αποτελεσματικών υποκατάστατων οστικών μοσχευμάτων και υλικών εμφυτευμάτων που προάγουν την επιτυχή αναγέννηση των οστών.


Υψηλής απόδοσης υπερήχους! Η σειρά προϊόντων Hielscher καλύπτει όλο το φάσμα από το συμπαγές εργαστήριο υπερήχων πάνω από πάγκο-κορυφαίες μονάδες σε πλήρως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων.

Hielscher υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.


Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας.

Ας έρθουμε σε επαφή.