Improvement of the surface biocompatibility of titanium medical implants and systematic study of the medical-biological properties of the resulting layers
Titán orvosi implantátumok felületi biokompatibilitásának javítása és a létrehozott rétegek orvosbiológiai tulajdonságainak szisztematikus vizsgálata
Title in English
Improvement of the surface biocompatibility of titanium medical implants and systematic study of the medical-biological properties of the resulting layers
Panel
Clinical Medicine
Department or equivalent
Dept. of Oro-Maxillofacial Surgery and Stomatology (Semmelweis University)
Participants
Giber, János Kiss, Gábor Lakatosné Varsányi, Magda Mikó, Annamária Németh, Zsolt Suba, Csongor Vargáné dr. Josepovits, Katalin Vida, György
Starting date
2004-01-01
Closing date
2008-06-30
Funding (in million HUF)
7.126
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
1. Az új Ti/TiO2 felszín szerkezeti, fizikai és kémiai tulajdonságait vizsgáltuk.
Összehasonlítottuk a felületkezelt és kezeletlen titán implantátumok főbb mechanikai tulajdonságait. Vizsgálataink igazolták, hogy titán oxid kerámiaával történő felületkezelés és a réteg hőkezelése 300-400 C-on a mechanikai tulajdonságokat csak kis mértékben változtatja meg.
XPS: a felszínen a titán TiO2 formában van jelen.
A SIMS vizsgálat azt mutatta, hogy a Ti és O eloszlása homogén az oxidrétegben. Az oxid réteg vastagságát 200 nm-esnek számítottuk.
A felszíni réteg összetételét XRD technikával is vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy az oxid réteg polikristályos anyagból áll, ami polimorf anatáz.
A titán implantátumok korrózió vizsgálata azt mutatta, hogy a rétegnek magas a korrózió ellenállása.
2. Az implantátum által okozott változás a közvetlen környezetben, a szervezetben: az 5 éves időszak alatt 1396 anódos titán oxiddal kezelt lemezből 108-at kellett eltávolítani különféle okok miatt. Egy esetben sem figyeltünk meg metallózist.
3. XPS, SIMS, és AES módszerrel vizsgáltuk a szervezet agresszív hatásai által okozott változásokat a módosított felszínen. Az implantátumok eltávolítása (3 év) után a Ti kötési állapota az oxid rétegben változatlan volt. A réteggel bevont implantátumok mint kvázi-inert elektróda viselkedtek.
Results in English
1. The structural, physical and chemical properties of the new Ti/TiO2 surface were investigated. Comparisons were made of the most important mechanical properties of uncoated and coated titanium implants. The examinations demonstrated that coating with the oxide ceramic and thermal treatment of the layer at 300-400 C alters the mechanical characteristic to merely a slight extent.
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS): at the surface the Ti was present in the form of TiO2.
Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS) indicated the homogenous distribution of Ti and O inside the layer oxide. The thickness of the oxide was calculated to be 200 nm.
The composition of the surface layer has been identified by XRD technique, too. One can conclude that the oxide layer is a polycrystalline material made of the anatase polymorph.
The corrosion resistance of Ti implants showed that the layer has a high corrosion resistance.
2. Changes caused by the implants in the immediate environment, in the organism: during a five year period, 108 of 1396 plates coated with anodic titanium oxide had to be removed for various reasons. In none of these cases was metallosis observed.
3. Concerning the changes caused in the modified surface by the aggressive action of the organism XPS, SIMS and AES studies were performed.
After removal of the implants (three years). The binding state of the Ti in the oxide layer was unchanged.
The implants (covered by this layer) behave as a quasi-inert electrode
Suba Cs., Velich N., Vida Gy., Kovács L., Kiss G., Szabó Gy.: Anodikus titánoxid-réteggel bevont titán implantátumok felületének vizsgálata SIMS és XPS módszerrel, Fogorvosi Szemle 96. 5. 2003. október 197-203, 2003
281. Suba cs., Kovács K., Kiss G., Velich N., Kovács L., Kádár B., Szabó Gy.: Anódos oxidációval felületkezelt titánimplantátumok és az emberi szervezet közötti kölcsönhatás vizsgálata felületanalitikai módszerekkel., Orvosi Hetilap 145. 41. 2004. 2085-2091., 2004
Cs. Suba., K. Kovács., G. Kiss., Gy. Vida., N. Velich., L. Kovács., B. Kádár., Gy. Szabó: Study of the interaction between Ti-based osteosynthesis plates and the human organism by XPS, SIMS and AES methods, Smart Materials and Structures (megjelenés alatt), 2004
Suba Cs., Velich N., Vörös J., Turi Cs., Szabó Gy: Titánimplantátumok felületének modern vizsgálati lehetőségei (Összefoglaló referátum), Fogorvosi Szemle 97. 1. 2004 29-35., 2004
Cs. Suba., N. Velich., Cs. Turi., Gy. Szabó: Surface analysis methods of biomaterials used in oral surgery: Literature review., The Journal of Craniofacial Surgery 15:6 2005. 31-36., 2005
Suba Cs., Lakatos-Varsányi M., Mikó A., Kovács L., Velich N., Kádár B., Szabó Gy:: Anódosan és termikusan felüleletkezelt osteosyntheisi lemezek korróziós vizsgálata., Fogorvosi Szemle 98. 2005. 3-8., 2005
Csongor Suba et al: Study of the interaction between Ti -based osteosynthesis plates and human body by XPS, SIMS and AES, Smart Materials and Structures, 2006
C.Suba, M.Lakatos-Varsányi,A.Miko,L.Kovács,N.Velich,B.Kádár,G.Szaból: Study of the electrochemical behaviour of Ti osteosynthesis plates used in maxillofacial surgery, Materials Sciennce and Engineering, 2007
