Development of biodegradable metallic implants : influence of surface modification on the rate of decomposition and biocompatibility : doctoral thesis

Abstract

Razvoj biorazgradivih metalnih implantata izazovan je zadatak jer od materijala zahtjeva da u potpunosti ispuni inženjerske, kemijske i medicinske zahtjeve. Magnezij i njegove legure dobri su potencijalni materijali za izradu biorazgradivih implantata. Njihovom primjenom smanjuje se mogućnost pojave induciranog stresa. Problem koji je potrebno riješiti je brza korozija Mg i Mg legura koja uzrokuje gubitak mehaničkog integriteta, prije zacjeljivanja tkiva. Funkcionalizacija površine Mg implantata provedena je kako bi se nastali produkti dekompozicije mogli izlučiti iz organizma ne narušavajući njegovu biokompatibilnost. Površine Mg i Mg legure modificirane su samoorganizirajućim organskim i bioaktivnim keramičkim filmovima. Najvažniji čimbenik u dizajniranju biorazgradivih metalnih implantata bila je: (i) in situ analiza aktivne interfazne granice metal/fiziološka otopina i (ii) karakterizacija modificiranih površina površinsko-analitičkim metodama. S fundamentalnog i aplikativnog stajališta provedena istraživanja značajna su za razumijevanje procesa koji se zbivaju na granici faza biorazgradivi metalni implantat/realni biookoliš.Development of biodegradable metallic implants is a complex task, because it combines engineering, chemical and medical requests of materials. Mg and Mg alloys are the potential biodegradable implant materials. Similar mechanical properties of Mg and bone can reduce the appearance of the induced stress. However, Mg and Mg-alloy in body fluids corrode rapidly, causing loss of mechanical integrity, before the tissues have sufficient time to heal. The aim of this work was functionalization of Mg implants, so that the resulting products of the decomposition can extract from the body without compromising its biocompatibility. Mg and Mg alloy surfaces were modified with self-assembled organic films and bioactive ceramic films. The most important factor in designing biodegradable metallic implants was: (i) in situ analysis of the active metal/physiological solution interphase and (ii) characterization of the modified surface with surface-analytical methods. From the fundamental and applicative point of view, performed research is relevant to the understanding of the processes that occur at the biodegradable metal implant/real bioenvironment interface