Hielscher Ultrasonics
Bit će nam drago razgovarati o vašem procesu.
Nazovite nas: +49 3328 437-420
Pošaljite nam e-mail: info@hielscher.com

Sonokemijski nanostrukturirani implantati koji poboljšavaju oseointegraciju

Implantati, ortopedske proteze i zubni implantati izrađuju se uglavnom od titana i legura. Sonikacija se koristi za stvaranje nanostrukturiranih površina na metalnim implantatima. Ultrazvučno nanostrukturiranje omogućuje modificiranje metalnih površina generiranjem ravnomjerno raspoređenih uzoraka nano veličine na površinama implantata. Ovi nanostrukturirani metalni implantati pokazuju značajno poboljšan rast tkiva i oseointegraciju što dovodi do poboljšanih stopa kliničkog uspjeha.

Ultrazvučno nanostrukturirani implantati za poboljšanu oseointegraciju

Korištenje metala, uključujući titan i legure, prevladava u izradi ortopedskih i dentalnih implantata zbog njihovih povoljnih površinskih svojstava, što omogućuje uspostavljanje biokompatibilnog sučelja s periimplantatnim tkivima. Kako bi se optimizirala izvedba ovih implantata, razvijene su strategije za modificiranje prirode ovog sučelja uvođenjem promjena u nanorazmjeru na površini. Takve modifikacije imaju značajan utjecaj na kritične aspekte, uključujući adsorpciju proteina, interakcije između stanica i površine implantata (interakcije stanica-supstrat) i kasniji razvoj okolnog tkiva. Preciznim projektiranjem ovih promjena na nanometarskoj razini, znanstvenici imaju za cilj poboljšati biointegraciju i ukupnu učinkovitost implantata, što dovodi do poboljšanih kliničkih ishoda u polju implantologije.
 

Zahtjev za informacije




Imajte na umu naše politika privatnosti.




Nanostrukturiranje mezoporoznih metalnih površina za poboljšanu oseointegraciju implantata. Slika prikazuje dr. Dariju Andreevu koja koristi Hielscher sonikator UIP1000hdT.

Dr. D. Andreeva demonstrirala je sonokemijsko nanostrukturiranje titanskih površina pomoću sonikatora UIP1000hdT.

Protokol za ultrazvučno nanostrukturiranje titanskih implantata

Sonicator UIP1000hdT za nanostrukturiranje metalnih površina, npr. titan i legure, za poboljšanu osteogenu proliferaciju stanica na implantatimaNekoliko istraživačkih studija pokazalo je jednostavno, ali visoko učinkovito nanostrukturiranje površina titana i legura pomoću ultrazvuka visokog intenziteta. Sonokemijski tretman (tj. tretman ultrazvukom) dovodi do stvaranja hrapavog sloja titaniuma spužvaste strukture, što pokazuje da značajno pojačava proliferaciju stanica.
Strukturiranje površine titana sonokemijskom obradom: Uzorci titana od 20 × 20 × 0,5 mm prethodno su polirani i isprani deioniziranom vodom, acetonom i etanolom uzastopno kako bi se uklonili svi kontaminanti. Nakon toga, uzorci titana su ultrazvučno tretirani u 5 m otopini NaOH koristeći Hielscher ultrasonicator UIP1000hd koji radi na 20 kHz (vidi sliku lijevo). Sonikator je opremljen sonotrodom BS2d22 (površina vrha 3,8 cm2) i pojačivačem B4-1,4, povećavajući radnu amplitudu 1,4 puta. Mehanička amplituda bila je ≈81 μm. Generirani intenzitet bio je 200 W cm−2. Maksimalna ulazna snaga bila je 760 W, što je rezultat množenja intenziteta s frontalnim područjem (s 3,8 cm2) korištene sonotrode BS2d22. Uzorci titana fiksirani su u ručno izrađenom teflonskom držaču i tretirani 5 minuta.
(usp. Ulasevich et al., 2020.)
 

Znanstvena shema sonokemijskog nanostrukturiranja titanskih površina. Intenzivna sonikacija stvara nano uzorke poput spužve na površini titana

Morfologija netaknute površine titana (a), pogled odozgo i presjek sonokemijski proizvedene mezoporozne površine titana (TMS) i pogled odozgo i presjek nanocijevi od titana (TNT) dobivene elektrokemijskom oksidacijom (c). Umetci prikazuju sheme nanostrukturiranja površine. Shema koja prikazuje taloženje hidroksiapatita (HA) u pore titanijeve matrice (df). SEM slike sonokemijskih nanostrukturiranih površina titana (TMS) i TNT-a s kemijski taloženim HA: TMS-HA (g) odnosno TNT-HA (h).
(studija i slike: ©Kuvyrkov et al., 2020.)

AFM i SEM slike netretiranih i ultrazvučno nanostrukturiranih površina titana.

a+b) AFM i e+f) SEM slike početne površine titana (a,e); sonokemijski nanostrukturirana površina titana (b,f)
(studija i slike: ©Ulasevich et al., 2021.)

Zahtjev za informacije




Imajte na umu naše politika privatnosti.




Ultrazvučni procesor UIP1000hdT za vibrirajuće žičane matrice za poboljšano izvlačenje i čišćenje žice

Mehanizam ultrazvučnog nanostrukturiranja metalnih površina

Ultrazvučna obrada metalnih površina dovodi do mehaničkog jetkanja titanskih površina što uzrokuje stvaranje mezoporozne strukture na titanu.
Mehanizam ultrazvučnog mehanizma temelji se na akustičnoj kavitaciji, koja nastaje kada se ultrazvučni valovi niske frekvencije visokog intenziteta spajaju u tekućinu. Kada ultrazvuk velike snage putuje kroz tekućinu, generiraju se naizmjenični ciklusi visokog i niskog tlaka. Tijekom ciklusa niskog tlaka u tekućini nastaju sitni vakuumski mjehurići, takozvani kavitacijski mjehurići. Ovi kavitacijski mjehurići rastu tijekom nekoliko ciklusa pritiska sve dok više ne mogu apsorbirati energiju. U ovoj točki maksimalnog rasta mjehurića, kavitacijski mjehurić implodira sa silovitim praskom i stvara mikrookruženje visoke energetske gustine. Energetski gusto polje akustične/ultrazvučne kavitacije karakteriziraju visoki tlakovi i temperaturne razlike koje pokazuju tlakove do 2000 atm i temperature od cca. 5000 K, brzi mlazovi tekućina s brzinama do 280 m/s i udarni valovi. Kada se takva kavitacija dogodi u blizini metalne površine ne pojavljuju se samo mehaničke sile, već i kemijske reakcije.
U tim uvjetima odvijaju se redoks reakcije koje dovode do oksidativnih reakcija i stvaranja sloja titanije. Osim generiranja reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) koje su oksidirale površinu titana, ultrazvučno generirane oksidacijsko-redukcijske reakcije omogućuju učinkovito jetkanje površine koje rezultira dobivanjem sloja titan dioksida debljine 1 μm. To znači da se titanijev dioksid djelomično otapa u alkalnoj otopini stvarajući neuredno raspoređene pore.
Sonokemijska metoda nudi brzu i svestranu proizvodnju nanostrukturiranih materijala, anorganskih i organskih, koji su često nedostižni konvencionalnim metodama. Glavna prednost ove tehnike je u tome što širenje kavitacije stvara velike lokalne temperaturne gradijente u čvrstim tvarima, što rezultira materijalima s poroznim slojem i neuređenim nanostrukturama u sobnim uvjetima. Osim toga, vanjsko ultrazvučno zračenje može se koristiti za poticanje oslobađanja inkapsuliranih biomolekula kroz pore u nanostrukturiranom premazu.
 

Sonokemijska obrada titana dovodi do nanostrukturiranih mezoporoznih površina, koje pokazuju poboljšana osteogena svojstva.

Shematski prikaz ćelije za ultrazvuk (a), Shematski prikaz procesa površinskog strukturiranja koji se odvija tijekom ultrazvučne obrade površine titana u vodenoj alkalnoj otopini (b) i oblikovane površine (c), fotografija titanskih implantata (d): zelenkasti (lijevi uzorak u ruci) je implantat nakon ultrazvučnog tretmana, žućkasti (uzorak se nalazi desno) je nemodificirani implantat.
(studija i slike: ©Kuvyrkov et al., 2020.)

 

Sonikatori visokih performansi za nanostrukturiranje metalnih površina implantata

Ultrasonicator UIP1000hdT s ultrazvučnom sondom i ćelijom za nanostrukturiranje ortopedskih implantata.Hielscher Ultrasonics nudi cijeli niz sonikatora za nano-primjene kao što je nanostrukturiranje metalnih površina (npr. titana i legura). Ovisno o materijalu, površini i učinku proizvodnje implantata, Hielscher vam nudi idealan sonikator i sonotrodu (sondu) za vašu primjenu nanostrukturiranja.
Jedna od glavnih prednosti Hielscher sonikatora je precizna kontrola amplitude i sposobnost davanja vrlo visokih amplituda u kontinuiranom radu 24/7. Amplituda, koja je pomak ultrazvučne sonde, odgovorna je za intenzitet sonikacije) i stoga je ključni parametar pouzdanog i učinkovitog ultrazvučnog tretmana.

Zašto Hielscher Ultrasonics?

  • visoka efikasnost
  • Najnovija tehnologija
  • pouzdanost & robusnost
  • podesiva, precizna kontrola procesa
  • serija & u redu
  • za bilo koji volumen
  • inteligentni softver
  • pametne značajke (npr. programabilne, podatkovni protokol, daljinsko upravljanje)
  • jednostavan i siguran za rukovanje
  • slabo održavanje
  • CIP (čišćenje na mjestu)

Projektiranje, proizvodnja i savjetovanje – Kvaliteta Proizvedeno u Njemačkoj

Hielscher ultrasonicators su poznati po svojim najvišim standardima kvalitete i dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućuju glatku integraciju naših ultrazvučnih uređaja u industrijske objekte. Teški uvjeti i zahtjevna okruženja lako se nose s Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics je ISO certificirana tvrtka i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne uređaje visokih performansi koji sadrže najsuvremeniju tehnologiju i jednostavnu su za korištenje. Naravno, Hielscher ultrasonicators sukladni su CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoHs.

Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!

Pitajte za više informacija

Upotrijebite donji obrazac kako biste zatražili dodatne informacije o našim sonikatorima za nanostrukturiranje metalnih površina, pojedinosti o primjeni i cijenama. Bit će nam drago razgovarati s vama o vašem procesu nanostrukturiranja i ponuditi vam ultrazvučnu sondu koja ispunjava vaše zahtjeve!









Imajte na umu naše politika privatnosti.




 

Sonikacija stvara mezoporozne nanostrukture na metalnim površinama kao što su titan i legure. Ultrazvučno nanostrukturirani titan pokazuje poboljšanu osteogenu staničnu proliferaciju i poboljšanu oseointegraciju implantata.

XRD uzorci titanijeve prevlake proizvedene toplinskom obradom poliranog titana (a) i sonokemijski obrađenog poliranog titana (b); SEM slike polirane površine titana (c) i sonokemijski generirane površine mezoporoznog titan dioksida (d). Sonikacija je provedena pomoću sonikatora UIP1000hdT.
(studija i slike: ©Kuvyrkov et al., 2018.)

Snažna ultrazvučna kavitacija na Hielscher Cascatrode

Snažna ultrazvučna kavitacija na Hielscher Cascatrode



Literatura / Reference

Činjenice koje vrijedi znati

Osteoinduktivnost ili osteogeno svojstvo odnosi se na intrinzičnu sposobnost materijala da stimulira stvaranje novog koštanog tkiva bilo de novo (od početka) ili ektopično (na mjestima koja ne stvaraju kost). Ovo svojstvo je od iznimne važnosti u području inženjeringa koštanog tkiva i regenerativne medicine. Osteoinduktivni materijali posjeduju specifične biološke signale ili faktore rasta koji pokreću kaskadu staničnih događaja, što dovodi do regrutiranja i diferencijacije matičnih stanica u osteoblaste, stanice odgovorne za formiranje kostiju. Ovaj fenomen omogućuje stvaranje nove kosti u područjima gdje je potrebna regeneracija kosti, kao što su veliki defekti kosti ili prijelomi koji nisu srasli. Sposobnost induciranja stvaranja kosti de novo ili na mjestima koja ne stvaraju kost ima značajan terapeutski potencijal za razvoj inovativnih pristupa liječenju poremećaja kostura i poboljšanju procesa popravka kostiju. Razumijevanje i iskorištavanje mehanizama koji leže u osnovi osteoinduktivnosti može doprinijeti napretku učinkovitih zamjena za koštani presatak i materijala za implantate koji promiču uspješnu regeneraciju kosti.


Ultrazvuk visokih performansi! Hielscher asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija do industrijska veličina.

Bit će nam drago razgovarati o vašem procesu.

Stupimo u kontakt.