Machinable bioceramic foams prepared by gelcasting method

Diplomová práce se zabývá vývojem systému pro přípravu individualizovaných biosccafoldů připravených obráběním HA pěny připravené pomocí metody gelového lití a konsolidované epoxidovou reakcí. Diplomová práce navazuje na bakalářskou práci Moderní metody přípravy porézní biokeramiky. Rešeršní část je rozšířena a doplněna o nejnovější poznatky z oblasti zlepšení bioaktivity porézních keramických náhrad. Experimentální část práce popisuje samotný vývoj systému pro přípravu individualizovaných scaffoldů od přípravy vodné HA suspenze, přípravy porézních keramických bloků sloužících jako polotovar pro obrábění až po finální obrábění HA bloků. Zároveň byla změřena tlaková pevnost připravené keramické pěny a byly provedeny testy povlakování vybraných vzorků polyfosforečnanem vápenatým za účelem zlepšit biologickou interakci implantátu s tělem pacienta. Povlakované vzorky byly poskytnuty k testům in-vivo partnerské univerzitě v Pekingu v rámci projektu FP7-NMP-2013-EU-China: "Bioscaffolds"Diploma thesis is focused on development of method for preparation individualized bioscaffolds prepared by milling of HA foam prepared by gel casting method and consolidated via epoxy curing reaction. Diploma thesis continues in bachelor thesis Modern processing methods of porous bioceramics. Literature search is filled in the newest knowledge from the field of bioactivity enhancement of scaffolds. Experimental part of diploma thesis described development of system for individualized scaffold manufacturing from HA suspension preparation, preparation of ceramic blocks used as material for machining to final blocks machining. Pressure strength of foam were evaluated, too. Chosen samples were coated with calcium polyphosphate coating for biological response enhancement. Coated samples were given for in-vivo test to partner university in Beijing under the terms of project FP7-NMP-2013-EU-China: "Bioscaffolds"

Modern processing methods of porous bioceramics

Práce se zabývá metodami přípravy porézních keramik se zaměřením na biokeramické podpůrné systémy kostních tkání, anglicky nazývané "bioscaffolds". Rešerše je členěna do tří částí. První část je věnována koloidním suspenzím, jejich přípravě a konsolidaci. Druhá část se zabývá metodami výroby porézních struktur a část třetí je věnována problematice využití porézních biokeramik v medicíně. Praktická část práce se věnuje testům gelace.Bachelor thesis is written with focusing to bioscaffolds. Thesis is devided into three parts. First part is focused to colloid suspensions, their preparation and consolidation. Second part is focused to preparation methods of porous ceramics. The third part describes scaffolds and their use in medicine. Practical part is focused to gels preparation.

Thin high-strength zirconia tapes with extreme flexibility

The yttria stabilized zirconia ceramics (Y-TZP) are known for their high fracture toughness and high strength. Due to their excellent mechanical properties, the thin zirconia tapes can possess extraordinary behavior - extreme flexibility. In the present work, we introduce an adaptation of gel-tape casting method for the preparation of thin, high-strength zirconia tapes from water-based suspensions. Fine ceramic powder with a particle size of around 100 nm was used. The negative effect of sodium ions on the strength and toughness of sintered ceramic samples was revealed and explained. Ceramic tapes with a thickness of 190 mu m with as-sintered surfaces reached a characteristic biaxial strength of 1805 MPa. The huge elastic deformation of ceramic tapes was demonstrated in a 3- point bend test, and a bending radius of 25 mm for a 75 mu m thick tape was reached

Machinability and properties of zirconia ceramics prepared by gelcasting method

The machinability of newly developed zirconia ceramics for computer numerically controlled milling (CNC) was investigated. The zirconia blanks were prepared by the gelcasting method and tested in the green and two pre-sintered states. All blanks exhibited uniform sintering shrinkage in all directions. The blanks were investigated from the viewpoint of surface milling roughness, quality of milled edges and sharp tips, and machinability of thin structures. The best milling results were obtained for the blanks pre-sintered at 900?C/1?h. Mechanical properties of zirconia blanks, such as biaxial flexural strength, microhardness, indentation elastic modulus, and fracture toughness were determined in the green and pre-sintered states (900 and 1100?C/1?h) and the correlation with the milling results was discussed. The biaxial strength tests of sintered discs showed the advantage of optimised surface milling over conventional polishing

Customized hybrid bioscaffolds for bone regeneration

Doktorská práce s názvem Individualizované hybridní podpůrné struktury pro regeneraci kostní tkáně je rozdělena do dvou částí. První část si klade za cíl ukázat vzájemný vztah mezi implantovaným materiálem a kostní tkání a současný stav poznání v oblasti vývoje matriálů na bázi fosforečnanů vápenatých a z nich vyráběných implantátů pro regeneraci kostní tkáně. Koncept individualizace a pečlivého výběru fázového složení implantátu představuje stěžejní body druhé části práce. Individualizace v této práci není chápána jako pouhé dosažení tvarové a rozměrové přesnosti implantátu. Velká pozornost byla věnována mikrostrukturním detailům, fázovému složení a distribuci jednotlivých fází, což umožňuje připravit specifický materiál na základě zamýšlené aplikace. Biologická odezva na připravené materiály byla vyhodnocena pomocí in-vitro a in-vivo testů. Doktorská práce ukazuje jak pochopení základních chemických a fyzikálních vlastností materiálu může pomoc při návrhu implantátu s vynikající biologickou odezvou. In-vivo aplikace navrženého materiálu a jeho srovnání s autograftním kostním štěpem, současným zlatým standardem, je jedinečným a cenným výstupem předložené práce

Abnormal grain growth in DC flash sintered 3‐mol% yttria‐stabilized zirconia ceramics

The origin of nonuniform microstructure and abnormal grain growth (AGG) was investigated in flash sintered 3 mol% yttria-stabilized zirconia (3YSZ) ceramics. The microstructural homogeneity decreased with increasing direct current (DC) density and with dwell time in a flash state, eventually resulting in AGG in the specimen core, the first observation of AGG in 3YSZ. Abnormal grains up to 100 μm in size emerged when the DC density was ≥160 mA/mm2, and the specimen's density exceeded 99% of theoretical, starting from the cathode and propagating toward the anode. The results are discussed by comparison with established mechanisms and previous experimental evidence concerning AGG in oxides, focusing on the possible effects of the electrochemical reduction at the cathode end of the specimen

Laterální mezitělová fúze na bederní páteři provedena na prasečím modelu s biologicky resorbovatelným keramicko/biopolymerním hybridním implantátem obohaceným o hyperstabilní růstový faktor fibroblastů 2

An experimental animal study was designed to investigate the intervertebral fusion efficiency and safety of a bioresorbable ceramic/biopolymer hybrid implant enriched with FGF2-STAB(R) in comparison with a tricortical bone autograft used as a gold standard. Twenty-four experimental pigs underwent L2/3 discectomy with implantation of either the tricortical iliac crest bone autograft or the bioresorbable hybrid implant (BHI) followed by lateral intervertebral fixation. The quality of spinal fusion was assessed by micro-computed tomography (micro-CT), biomechanical testing, and histological examination at both 8 and 16 weeks after the surgery.Experimentální studie na zvířatech byla navržena tak, aby zkoumala účinnost a bezpečnost meziobratlové fúze a biologicky resorbovatelného hybridního implantátu z keramiky/biopolymeru obohaceného o FGF2-STAB (R) ve srovnání s trikortikálním kostním autograftem používaným jako zlatý standard. Dvacet čtyři experimentálních prasat podstoupilo discektomii L2/3 s implantací buď trikortikálního autograftu kosti kyčelní, nebo bioresorbovatelného hybridního implantátu (BHI) s následnou laterální intervertebrální fixací. Kvalita spinální fúze byla hodnocena mikropočítačovou tomografií (mikro-CT), biomechanickým testováním a histologickým vyšetřením v 8. a 16. týdnu po operaci