Distribution of microelements in human articular cartilage : initial report

The aim of this study was evaluation of distribution microelements in human articular cartilage and to determine factors influencing it. The following elements were taken under consideration: Mg, Ca, Zn, Fe, Pb. Their concentration was assessed in the articular cartilage harvested from the loaded an unloaded area of human femoral heads. Initial results indicate that mechanical loadings are one of the important factors influencing distribution of microelements in human articular cartilage

Mechanical, pH and Thermal Stability of Mesoporous Hydroxyapatite

The stability of mesoporous hydroxyapatite (HAP) powder was studied following treatments of ultrasound, pH and heating. HAP was found to be mechanically stable up to (and including) 1 h continuous ultrasonic treatment in water. The HAP structure was also stable to pH, evidenced by practically identical XRD and FTIR spectra over the pH range 2–12. The surface area increased progressively with increasing acidity, reaching a maximum of 121.9 m 2 g −1 at pH 2, while alkaline conditions decreased the surface area to a minimum of 55.4 m 2 g −1 at pH 12. Heating in air had a significant influence on the structural and morphological properties of HAP, which underwent dehydroxylation to form oxyhydroxyapatite (OHAP) at temperatures ≥ 650 °C, and β-tricalcium phosphate (β-TCP) ≥750 °C. The surface area decreased at elevated temperatures due to agglomeration of HAP crystals by sintering, which was associated with an increased particle size

Montmorillonite as a drug carrier

Zastosowanie minerałów ilastych, a w szczególności montmorillonitu, dla celów medycznych, sięga czasów prehistorycznych. Szczególne własności tej grupy minerałów, ich powszechność, niski koszt, zdolności wymiany jonowej, zdolności absorpcyjne, inertność w kontakcie z tkankami ludzkimi oraz budowa sprawiły, iż znalazły się one w kręgu zainteresowania jako potencjalne nośniki substancji leczniczych w systemach kontrolowanego dostarczania leków. Obecnie, minerały ilaste, a w szczególności montmorillonit, są stosowane na szeroką skalę w preparatach farmaceutycznych, jako substancje pomocnicze oraz składniki aktywne. Możliwość interkalacji związków organicznych, jakimi są leki, pomiędzy warstwy montmorillonitu, stwarza nowe możliwości wykorzystania tego minerału. W systemach kontrolowanego dostarczania leków kluczowym elementem jest zastosowanie odpowiedniego materiału nośnika, który przede wszystkim musi charakteryzować się brakiem toksyczności, biokompatybilnością, ale także spełniać odpowiednie wymogi technologiczne, jak np.: duża wydajność produkcji oraz stabilność w środowisku żywego organizmu. Zastosowanie montmorillonitu jako nośnika leku może przyczynić się do uzyskania kontrolowanego i przedłużonego uwalniania leku, ale także do eliminacji skutków ubocznych działania leku na organizm. Dzięki słabym wiązaniom van der Waalsa i wodorowym istniejącym pomiędzy warstwami montmorillonitu, możliwe jest zainterkalowanie cząstek leku pomiędzy warstwy minerału i tym samym utworzenie nietrwałego połączenia z farmaceutykiem. Zainteresowanie minerałami ilastymi w systemach kontrolowanego dostarczania leków potwierdza systematycznie rosnąca liczba publikacji powiązanych z tą tematyką. Praca stanowi podsumowanie dotychczasowej wiedzy na temat wykorzystania minerałów ilastych, a w szczególności montmorillonitu, w zastosowaniach medycznych.The use of clay minerals for medical applications dates back to prehistoric times. Specific properties of this group of minerals, their universality, low cost, ability to ion exchange, absorption capacity, inertness in contact with human tissues as well as their structure, caused that they had been included in the area of interest as potential carriers of medicinal substances in controlled drug delivery systems. At present, clay minerals, in particular montmorillonite, are extensively used in pharmaceutical formulations both as excipients and the active components. The possibility of intercalation of organic compounds, which are drugs among the others, between the layers of montmorillonite, creates new possibilities for the use of this mineral. In the controlled drug delivery systems, the key element is the use of a suitable material for carrier, which primarily must be characterized by a lack of toxicity, good biocompatibility, but also is expected to meet the relevant technological requirements, such as: high efficiency of production and stability in a living organism. The use of a montmorillonite carrier may help to achieve a controlled and sustained release of the drug but also to eliminate the side effects of the drug on the human’s body. Due to the weak van der Waals and hydrogen bonds which exist between montmorillonite layers, it is possible to intercalate the drug particles between the layers and thus forming the impermanent connection to the pharmaceutical. Interest in clay minerals in controlled drug delivery systems is confirmed by the steadily growing number of publications related to this topic. The work is a summary of current knowledge on the use of clay minerals, particularly montmorillonite, in medical application

Rapid Prototyping: Technologies, Materials and Advances

In the context of product development, the term rapid prototyping (RP) is widely used to describe technologies which create physical prototypes directly from digital data. Recently, this technology has become one of the fastest-growing methods of manufacturing parts. The paper provides brief notes on the creation of composites using RP methods, such as stereolithography, selective laser sintering or melting, laminated object modelling, fused deposition modelling or three-dimensional printing. The emphasis of this work is on the methodology of composite fabrication and the variety of materials used in these technologies

Rapid Prototyping: Technologies, Materials and Advances

In the context of product development, the term rapid prototyping (RP) is widely used to describe technologies which create physical prototypes directly from digital data. Recently, this technology has become one of the fastest-growing methods of manufacturing parts. The paper provides brief notes on the creation of composites using RP methods, such as stereolithography, selective laser sintering or melting, laminated object modelling, fused deposition modelling or three-dimensional printing. The emphasis of this work is on the methodology of composite fabrication and the variety of materials used in these technologies

Initial research on optimizing the biomass fuel combustion process in low-power boilers

W Polsce istnieje znaczny, niewykorzystany potencjał energetyczny biomasy. Istotnym jego składnikiem jest słoma. Z kolei Polska jest zobowiązana do redukcji emisji CO2 oraz zwiększenia udziału energii odnawialnej w całkowitej produkcji energii. Z zobowiązań tych można po części wywiązać się przez stosowanie na szerszą skalę biomasy w indywidualnych czy lokalnych systemach ciepłowniczych. Można to osiągnąć przez opracowanie konstrukcji i wprowadzenie na rynek jednostek efektywnie spalających biomasę. Możliwe to jest także przez opracowanie efektywniejszych sposobów spalania dla istniejących i pracujących u użytkowników jednostek. W artykule zostaną przedstawione wyniki wstępnych badań nad optymalizacją procesu spalania słomy pod kątem wykorzystania jej jako paliwa w kotłach energetycznych. Metodami analizy termicznej (DTA,TG) zbadano efekty cieplne zachodzące podczas spalania próbek słomy. W trakcie tych badań dokonano również analizy składu wydzielających się produktów gazowych. Zmiany składu fazowego otrzymanych popiołów ze spalania paliwa biomasowego określono metodą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej XRD. Obserwacji budowy morfologicznej popiołów dokonano metodą mikroskopii skaningowej. Na podstawie tych badań stwierdzono, że jednym z czynników determinujących zmiany składu fazowego, czy budowy morfologicznej popiołów są warunki spalania (np. temperatura powietrza dostarczanego do spalania) oraz właściwości paliwa (np. wilgotność). Wstępne wyniki przeprowadzonych badań jednoznacznie wskazują na znaczny wpływ wymienionych czynników na przebieg procesu spalania, potwierdzając konieczność opracowania założeń algorytmu sterowania procesem spalania. Algorytm taki zostałby zaimplementowany w sterownikach dla efektywnych energetycznie i ekologicznie kotłów na biomasę.There exists a significant potential of unused biomass in Poland - consisting mostly of post-harvest straw. According to EU regulations, Poland has to reduce its CO2 emission and increase the share of renewable energy in the energy mix. These obligations can be partly met by a widespread use of biomass in individual and small, local grid heating systems. This can be achieved through the introduction to the market of new, highly efficient biomass boilers, or by upgrading the existing ones to achieve higher combustions standards. This is a very important issue for the environmental policy in Poland. The article presents the results of an initial research on optimising the straw combustion process with respect to its use as fuel in dedicated biomass boilers. Heat effects that occur during combustion were investigated using the thermal analysismethods (DTA, TG). Composition of the emitted gaseous combustion productswas examined. Changes in the phase composition of ashes obtained from burning of biomass fuel were determined with the use of XRD analysis. Observation of the morphological structure of the ashes was conducted with the use of the scanningmicroscopy technique. The influence of inlet air temperature and fuel humidity was assessed. Initial results of the conducted studies show the need for an algorithm controlling the biomass combustion processes for a wide range of biomass fuels. Such an algorithm should be applied in combustion control systems to increase the energy efficiency and environmental performance of biomass heating systems

Przewodnictwo jonowe w układzie CeO2-Gd2O3-SrO

The Pechini method was used to synthesize nanopowders of CeO2-based solid solutions with the formula Ce0.8-xGd0.2SrxO2- for 0<x<0.1. All powders and sinters were found to be ceria-based cubic solid solutions. The electrical properties of the ceria-based solid solutions were studied by the a.c impedance spectroscopy method within a temperature range of 200-700°C. It was found that by adding a small amount of cation Sr2+ into the solid solution Ce0.8-xGd0.2SrxO2-<x<0.05 allowed us to slightly improve the ionic conductivity of a Ce0.8Gd0.2O2 oxide electrolyte. Selected materials from the CeO2-Gd2O3-SrO system were tested as oxide electrolytes in the solid oxide fuel cells operating in a temperature range of 600-700°C. Two kinds of cathode oxide materials were used: monophase Sm0.5Sr0.5CoO3 and the composite cathode Sm0.5Sr0.5CoO3-5% wt. Ag. It was found that a solid oxide fuel cell with a Ce0.78Gd0.2Sr0.02O2 electrolyte exhibited higher power and current densities compared to IT-SOFC involving Ce0.8Gd0.2O2 as an oxide electrolyte. The utilization of a Sm0.5Sr0.5CoO3-5% wt. composite cathode into IT-SOFC could be an additional factor improving its performance in the temperature range 600-700°C.Jednofazowe proszki roztworów stałych Ce0:8-xGd0:2SrxO2- dla 0<x<0.1 syntezowano metoda Pechiniego. Właściwości elektryczne tych spieków zbadano metodą spektroskopii impedancyjnej w temperaturach od 200 do 700 C. Na podstawie tych badań stwierdzono, że wprowadzenie SrO do roztworu stałego Ce0:8-xGd0:2SrxO2- <x<0.05 prowadzi do podwyższenia przewodności jonowej elektrolitu tlenkowego Ce0:8Gd0:2O2- . Wybrane materiały z układu CeO2-Gd2O3-SrO przetestowano jako elektrolity tlenkowe w dwukomorowym stałotlenkowym ogniwie paliwowym pracujacym w temperaturach od 600-700 C. Jako materiały katodowe zastosowano: jednofazowy Sm0:5Sr0:5CoO3 oraz kompozytowy Sm0:5Sr0:5CoO3 zawierający dodatek 5% wag srebra. W wyniku przeprowadzonych prac doświadczalnych stwierdzono, że zastosowanie elektrolitu tlenkowego Ce0:78Gd0:2Sr0:02O2 w stałotlenkowym ogniwie paliwowym pozwala na otrzymanie wyższych gęstości prądu oraz mocy w odniesieniu do tego samego ogniwa IT-SOFC lecz zawierającego elektrolit Ce0:8Gd0:2O2. Kolejnym czynnikiem poprawiajacym prace tych ogniw w zakresie temperatur 600-700 C może być stosowanie kompozytowych materiałów katodowych zawierających Sm0:5Sr0:5CoO3 z dodatkiem 5% wag. Ag

Influence of the Organophilisation Process on Properties of the Bentonite Filler and Mechanical Properties of the Clay/Epoxy Nanocomposites

In this comparative study, the influence of the organophilisation process on the properties of resulting organobentonite fillers and their capability to improve the mechanical properties of clay/polymer nanocomposites were investigated. The organobentonites were obtained by activation with the use of two organic quaternary ammonium salts (QAS) with alkyl chains of significantly different lengths. The organophilisation resulted in an increase in the interlayer space of clays, which was confirmed by XRD analysis. The obtained organofillers were used to produce nanoclay/epoxy resin composites and the effects of alkyl chain length on the resulting properties of composites were compared based on the examination of mechanical behaviour and morphology, and a composite filled with the non organophilised bentonite was used as a reference material. It was demonstrated that the organophilisation process using distearyldimethyl ammonium chloride salt with a longer alkyl chain (C18-C20) created a more superior conditions for the compatibility of nanofiller with a polymer matrix, resulting in a 25 % increase in the bending strength of the epoxy composite material filled with 3 %wt of the organophilised bentonite, comparing to neat epoxy