Thesis /

ROMDOC-THESIS-2017-829

Obţinerea de acoperiri nanostructurate pe bază de fosfaţi de calciu şi biosticle cu proprietăţi mecanice şi biologice superioare prin tehnologia pulverizării în plasmă magnetron

Stan, George E.
2010-06-29

Abstract: ABSTRACTUL tezei de doctorat intitulate « Obţinerea de acoperiri nanostructurate pe baza de fosfaţi de calciu şi biosticle cu proprietăţi mecanice şi biologice superioare prin tehnologia pulverizării în plasmă magnetron » (“Calcium phosphate and bioglass-based nanostructured coatings with superior biological and mechanical properties obtained by magnetron sputtering technology”) – realizată de ing. George E. Stan (Decembrie 2010) Lucrarea de doctorat abordează tematica de mare actualitate a funcţionalizării dispozitivelor medicale osteointegrative în vederea îmbunătăţirii proprietăţilor acestora pe termen scurt şi lung. Lucrarea are un caracter interdisciplinar şi îmbină armonios cercetarea în domeniul ingineriei biomaterialelor, cu cercetarea fundamentală de ştiinţa materialelor şi cu cea biomedicală utilizând tehnici optime pentru obţinerea informaţiilor necesare şi demonstrarea ipotezelor de lucru. Lucrarea de faţă identifică probleme, emite ipoteze de lucru, le demonstrează, propune soluţii inovative de realizare a unor structuri pe bază de fosfaţi de calciu şi biosticle, simple sau cu strat tampon de aderenţă, şi le confirmă superioritatea din punct de vedere fizic, chimic şi biologic. In prima parte a tezei aspectele ştiinţifice de bază, îmbinate armonios cu ultimele realizări ştiintifice în domeniu regăsite în literatura internaţională de specialitate sunt sumarizate succint, fiind extrase toate informaţiile necesare obţinerii performanţei în domeniul acoperirilor subţiri bioactive depuse prin pulverizare în plasmă magnetron în regim de radio-frecvenţă (RF-MS). Capitolele următoare se constituie într-un ghid practic şi teoretic de preparare a filmelor subţiri ultra-aderente prin tehnica RF-MS. Se prezintă pas cu pas algoritmii de obţinere a parametrilor optimi pentru depunere, prin variaţia unor condiţii de depunere şi caracterizarea morfo-structurală şi compoziţională extensivă. Se demonstrează posibilitatea controlului parametrilor fizici, chimici şi biologici ai suprafeţelor filmelor subţiri depuse prin modularea parametrilor de proces, se foloseşte relaţia intimă între condiţiile de depunere şi rezultate pentru generarea unor acoperiri tip implant inovative şi calitative, şi se verifică reproductibilitatea metodei. Pentru obţinerea informaţiilor experimentale se utilizează tehnici de caracterizare şi testare diverse, de mare complexitate, complementare: caracterizare structurală (XRD, FTIR), compoziţională (EDS, XPS), morfologică (microscopie optică, SEM, XTEM), topologică (AFM), mecanică (teste de aderenţă de tip “pull-off” şi nano-identare Berkovich), optică (spectroscopie UV-Vis) şi biologică (teste şi analize in vitro de viabilitate şi biocompatibilitate în soluţii fiziologice simulate (SBF) şi culturi de celule osteogenice, osteoprogenitoare şi stem mezenchimale presupunând proceduri de imunofluorescenţă, citometrie în flux multiparametrică, spectrofotometrie). Lucrarea se remarcă prin ponderea semnificativǎ de rezultate originale obţinute, prin multitudinea tehnicilor de investigare utilizate pentru caracterizarea complexă a biostructurilor preparate, prin interpretarea, corelarea şi sistematizarea judicioasǎ a materialului experimental deosebit de vast şi consistent. Noutatea şi importanţa cercetărilor prezentate pe parcursul tezei sunt confirmate şi de faptul că prezenta lucrare are la bază 10 articole publicate în reviste ISI, precum şi o cerere de brevet OSIM dovedind nivelul înalt al rezultatelor ştiinţifice obţinute. The PhD thesis addresses the highly topical theme of osseointegrative functionalization of medical devices used to improve their properties on short and long term. The work has an interdisciplinary character, and combines harmoniously the biomaterials engineering research with the fundamental research in materials physics and biomedical sciences, using the optimal techniques for obtaining the necessary information and for the demonstration of the working hypotheses. The thesis identify the theoretical and practical drawbacks, issues the proper working hypotheses, demonstrates them, propose innovative solutions for synthesizing calcium phosphate and bioglass-based coatings, simple or with adherence graded buffer layers, and confirm their superiority in terms of physical, chemical and biological properties. In the first part of the thesis all the elementary scientific aspects, blended with the latest scientific achievements in the field reported in the scientific literature, are summarized briefly, all the necessary information and conclusions being drawn in the end in order to attain the desired properties of bioactive thin coatings deposited by radio-frequency magnetron sputtering (RF-MS). The following chapters constitute a practical and theoretical guide for preparing highly adherent thin films o metallic substrates by RF-MS technique. The algorithms of obtaining the optimal deposition parameters, namely the variation of the most important deposition parameters and the extensive morpho-structural and compositional characterizations, are presented step by step. It is demonstrated the possibility to control the physical, chemical and biological properties of the thin films’ surfaces by modulating the process parameters. The intimate relationship between deposition conditions and obtained results is used for synthesizing high-quality innovative implant-type coatings, and the deposition method reproducibility is being proven. Complex and complementary characterization and testing techniques were used for the multi-parametric films’ analysis, from structural (XRD, FTIR), compositional (EDS, XPS), morphological (optical microscopy, SEM, XTEM), topological (AFM), mechanical (pull-off test and Berkovich nanoindentation), optical (UV-Vis spectroscopy) and biological (in vitro tests and tests of viability and biocompatibility in simulated body fluid (SBF) and osteogenic, osteoprogenitor and mesenchymal stem cell cultures, using immunofluorescence procedures, multiparametric flow cytometry, spectrophotometry) point of view. The work distinguishes by the significant amount of the original results obtained, the diversity of investigation techniques used for extensive and complex characterization of the prepared biostructures, and through the logical and judgematic interpretation, correlation and the systematization of the consistent experimental data. The patent application submitted to OSIM and the 10 articles published in prestigious ISI journals, on whom the thesis is based, are another confirmation for the novelty and importance of the research aspects presented in the PhD thesis, demonstrating also the quality of scientific results.

Keyword(s): Implanturi medicale -- Teză de doctorat ; Biomateriale -- Teză de doctorat ; Chimie industrială -- Teză de doctorat ; Pulverizare în plasmă -- Magnetron -- Teză de doctorat ; Fizica straturilor subţiri -- Teză de doctorat ; Depuneri de straturi subţiri -- Teză de doctorat ; Tuburi electronice -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Notices similaires

 

Les utilisateurs qui ont vu cette page ont aussi vu:

(282)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (274)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (268)  Procedee pentru obţinerea copolimerilor cu compozţie uniformă - Dumitrescu, Anca Mădălina - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2004-000000355 (262)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (261)  Diskontinuierliches Zahnflankenprofilschleifen mit Korund - Schlattmeier, Heiko - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2004-000001172

 

Évaluer ce document:

Soyez le premier à noter ce document

Discuter ce document:

Commencer la discussion sur n'importe quel aspect de ce document.