Transcript 4 300 000 zł - Wydział Chemii UJ

Modyfikacja powierzchni stali
nierdzewnej przeznaczonej do
produkcji implantów
Monika Cieślik
Środowiskowe Studium Doktoranckie IMIM PAN – UJ
z zakresu Inżynierii Materiałowej
Implant - ciało obce wszczepiane do organizmu
w celu odtworzenia naturalnej funkcji lub estetyki uszkodzonego
organu ( Wikipedia)
Historia implantów sięga czasów starożytnych
http://czasnazmiane.pl/artykuly/Implanty/Implanty___troche_historii.html
Dane statystyczne (USA):
• 40% z 3.6 mln wykonywanych operacji to operacje wszczepiania implantów
• rynek implantów obejmuje 6 mld $
• 5 na100 amerykanów nosi w swoim ciele kawałek metalu
W Polsce:
Wykonuje się ok. 1/6 operacji wstawiania implantów !
Okres oczekiwania na implant : ok. 3 lata !!
Cena 1 endoprotezy : 3 000 – 10 000 zł
Cena 1 implantu stomatologicznego – ok. 1 000 zł !!!
Najpopularniejszy metal stosowany obecnie na implanty –
tytan (materiał alternatywny – stal)
Grupy biomateriałów:
• metalowe,
• ceramiczne,
• polimerowe,
• węglowe,
• kompozytowe.
Materiały metalowe na implanty:
• austenityczna stal nierdzewna (316L)
• stopy na bazie kobaltu (Co-Cr-Mo)
• stopy na bazie tytanu (TI-Al-V)
• stopy z pamięcią kształtu (Al-Ni)
Biomateriały przeznaczone na implanty powinny wykazywać:
- wysoką odporność na korozję,
- dostosowane własności mechaniczne
- wysoką jakość metalurgiczną i jednorodność
- zgodność tkankową – nietoksyczność,
- brak odczynów alergicznych,
- odporność na zużycie ścierne,
- brak tendencji do tworzenia zakrzepów,
- dostosowane własności elektryczne,
- możliwe do przyjęcia koszty wytwarzania [1].
Pierwiastki wchodzące w skład biomateriałów metalowych
stosowanych do produkcji implantów
Metale
Niedobór
Nadmiar
Fe
anemia
wolne rodniki, miażdżyca naczyń,
nowotwory
Ni
anemia, zahamowanie wzrostu
toksyczny, kancerogenny i alergiczny
Cr
wzrost poziomu cholesterolu i cukru
we krwi
uszkodzenie tkanek i narządów
miąższowych, alergie,
Co
związany z vit. B12 pobudza procesy
krwiotwórcze, pomaga w regeneracji
organizmu i w metabolizmie
aminokwasów
toksyczny, może wywołać alergie ,
Mn
reakcje biochemiczne i przemiany vit.
C, aktywator enzymów utleniających
niedobór: niedorozwój kości i
narządów płciowych
podrażnienie dróg oddechowych i
zaplenia płuc, uszkadza układ
nerwowy
Mo
niedobór wpływa na kości i zęby
alergie
Ti
obojętny biologicznie
alergie
Al
nie bierze udziału w procesach
biochemicznych jeśli występuje w
postaci Al2O3 tolerowanej przez
organizm
powoduje bóle mięśni i rozmiękczenie
kości , uszkadza komórki nerwowe i
może spowodować nieodwracalne
zmiany dróg oddechowych i płuc.
Główny problem badawczy :
Uwalnianie jonów metali ciężkich do organizmu
(korozja)
Płyn fizjologiczny
M  M++e-
Fe2+
Cr3+
Ni2+
Fe
Cr
Ni
powierzchnia
Implant
Żółte produkty korozji
otoczone komórkami gigantami
Metaloza –
toksyczne działanie
implantu na tkanki
Korozja implantów
• Niejednorodność chemiczna stopu
• Złożone kształty implantów
Korozja wżerowa
• Nieciągłości warstwy pasywacyjnej
• Szczeliny i rysy na powierzchni implantów
• Naprężenia cykliczne
• Właściwości środowiska biologicznego (płyny ustrojowe, bioprądy)
W ramach projektu Ventures:
Optymalizacja obróbki powierzchniowej implantów stalowych
w celu ograniczenia ilości uwalnianych jonów metali ciężkich
do organizmu
Stal nierdzewna:
Metody przygotowania powierzchni:
 dobre własności mechaniczne
 łatwość nadania pożądanego kształtu
 odporność na zużycie ścierne
 dostosowane własności elektryczne
 niska cena
 Polerowanie
 Pasywacja
Płyn fizjologiczny
Fe2+
Obróbka powierzchni
Powłoki polimerowe
Cr3+
Ni2+
Cr
Ni
powierzchnia
Implant
Fe
• Pokrywanie powłokami ochronnymi
Projekt jest wykonywany we współpracy z:
Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej , PAN
Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński
KIMAB Polymeric Materials Department
KTH Corrosion Science Division
LfC Sp. z o.o.
Monika Cieślik – laureatka II edycji konkursu
Zdjęcie: Grzegorz Krzyżewski
Program VENTURES
Wsparcie projektów mających zastosowanie w gospodarce, realizowanych przez
studentów, absolwentów i doktorantów
Celem programu jest podniesienie atrakcyjności pracy naukowej
w Polsce, zainteresowanie młodych uczonych pracą naukową,
a także zwiększenie liczby projektów,
których wyniki mogą być wdrożone w działalności gospodarczej.
Więcej na: www.fnp.org.pl
Termin składania wniosków
- 15 kwietnia 2010 roku !
Kwota środków przeznaczonych na realizację projektów przez doktorantów
i absolwentów
W tym roku:: 850 000 zł
Finansowaniu podlegają:
• imienne stypendium naukowe dla kierownika projektu
(w wysokości odpowiednio: 1500 zł miesięcznie dla studentów i absolwentów,
oraz 3 tys. zł miesięcznie dla doktorantów);
• grant badawczy w wysokości nieprzekraczającej 35 tys. zł rocznie.
Termin realizacji projektów:
1-3 lat
Składane papiery:
• Formularz wniosku (www.fnp.org.pl)
+ w formie papierowej i elektronicznej
1) opis projektu badawczego (do 4 stron A4),
2) opis potencjału komercyjnego projektu ( do 4 stron A4),
3) życiorys Kandydata ( 6 stron A4),
4) opis dwóch najważniejszych osiągnięć naukowych kandydata:
5) życiorys opiekuna naukowego projektu ( 10 stron A4),
6) list rekomendacyjny wystawiony przez opiekuna naukowego projektu,
7) list intencyjny organizacji/instytucji będącej ewentualnym partnerem
8) plan akcji promocyjnej realizowanego projektu( do 2 stron A4),
9) harmonogram realizacji projektu,
+ wyłącznie w wersji papierowej (oryginały albo kopie poświadczone za zgodność z
oryginałem):
1) zaświadczenie o zatrudnieniu lub promesa zatrudnienia na etacie naukowo-dydaktycznym
w jednostce naukowej (dotyczy absolwenta),
2) kopia dyplomu lub zaświadczenie o zdaniu egzaminu magisterskiego (dotyczy absolwenta),
3) zaświadczenie potwierdzające posiadanie statusu uczestnika studiów doktoranckich
(dotyczy doktoranta),
4) oświadczenie jednostki o kwalifikowalności VAT jednostki,
5) pełnomocnictwo do podpisania wniosku (jeśli dotyczy).
Podsumowując:
Do tej pory przeznaczono na projekty ok. 4 300 000 zł
Realizowane są tematy z różnych dziedzin życia:
Wpływ warunków śniegowych i terenowych na wielkość obszarów zagrożenia
lawinowego w wybranych masywach górskich Karpat i Sudetów
Powodzenia !!! 
Przez grzyby do... kłębka - biokatalizatory grzybowe w syntezie bio-barwników
Modyfikowany powierzchniowo TiO2 do zastosowań optoelektronicznych.
Zastosowanie grzybów mikoryzowych w komercyjnej uprawie storczyków
Modelowanie adaptacyjne niestacjonarnych procesów hutniczych z wykorzystaniem
narzędzi sztucznej inteligencji
I wiele innych
Termin składania wniosków godz.16.00, 15.04.2010