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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-67443
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2014/6744/


Study of Lipid Coatings on Titanium Surfaces by X-ray and Neutron Scattering Techniques

Die Studie von Lipid Beschichtungen auf Titanoberflächen durch Röntgen-und Neutronenstreuung Techniken

Golub, Maksym

Originalveröffentlichung: (2014) Biointerphases
pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (18.330 KB) 


SWD-Schlagwörter: Lipidbeschichtung , Permanente Implantate aus Titan , Röntgen und Neutronenstreutechniken
Freie Schlagwörter (Englisch): POPE coating , Titanium implants , X-ray and neutron reflectivity
Basisklassifikation: 33.20
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Schreyer, Andreas (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.03.2014
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 19.06.2014
Kurzfassung auf Deutsch: Permanente Implantate aus Titan und seine Verbindungen werden schon intensiv genutzt und im medizinischen Bereich erfolgreich bezüglich orthopädischer und oraler Störungen eingesetzt. Künstliche Implantate, die optimal und ausdauernd mit dem Knochengewebe wechselwirken, müssen jedoch noch entwickelt werden. Wir schlagen hier eine Lipidbeschichtung vor, die zum Teil biologische Zellmembrane nachahmen. Die Arbeit ist fokussiert auf das Bestimmen der besten Anwendung auf realen Implantat-Materialien. Zwei Ansätze werden hierbei für das Aufbringen der Lipide betrachtet:
Der erste Ansatz besteht in der kontrollierten Aufbringung, welches die Langmuir-Blodgett und Langmuir-Schäfer Techniken umfassen in Kombination mit einer kovalent gebundenen Monolagenschicht aus N-Octadecyl-Phosphat-Säure. Spekuläre Neutronenreflektivitäts-messungen erlauben die Bestimmung der Effizienz der kontrollierten Aufbringung in jedem Schritt.
Der zweite Ansatz, der in dieser Arbeit berücksichtigt wird, ist die Adhäsion der Lipiden von organischen Lösungen. Hier wird gezeigt, dass die einfache Tropfenablagerung, die erfolgreich für die Herstellung von Lipid Vielschichtlagensystemen auf Oberflächen angewandt wird, keine geeignete Methode für die Lipiddeposition auf Titanoberflächen ist. Um die Homogenität der POPE Verteilung auf der Metalloberfläche zu verbessern, wird hier eine Sprühauftragung angewandt. Diese Methode wurde untersucht unter trockenen und flüssigen Rahmenbedingungen mittels einer Kombination aus Röntgen und Neutronenstreutechniken. Die Sprühauftragung führt dabei zu zwei Arten von multilamellaren POPE Strukturen. Diese Beschichtungen sind stabil in flüssigen Umgebungen in dem Bereich von physiologischen Temperaturen. Eine simultane Analyse der spekulären und off-spekulären Streudaten liefert die strukturellen Informationen, die notwendig ist, um die Qualität der Beschichtungen für zukünftige Anwendungen zu bewerten.
Kurzfassung auf Englisch: Permanent implants made from titanium and its alloys are widely used and successfully implemented in medicine to address problems related to orthopedic and oral disorders. However, artificial implants that interact optimally and durable with bone tissue have yet to be developed. Here, we suggest a lipid coating to partially mimic the biological cell membrane. This thesis is focused on finding the most appropriate method to deposit POPE lipids on titanium surfaces. This is important for future applications on real implant materials. Two approaches are considered for lipid deposition.
The first approach is controlled deposition, which includes Langmuir-Blodgett and Langmuir-Schaefer techniques in combination with a previously covalently attached monolayer of N-octadecylphosphonic acid. A neutron specular reflectivity experiment permits the determination of the efficiency of the controlled deposition at each step.
The second approach considered in this work is lipid adhesion from organic solvents. Here it is shown that the simple drop deposition, which can be successfully applied to make a lipid multilayer stack on a surface, is not an appropriate method for lipid deposition on a titanium surface. To improve the homogeneity of the POPE distributions on the metal surface, a spray coating is applied. The spray coating is assessed under dry and liquid conditions using a combination of X-ray and neutron scattering techniques. The spray coating leads to two types of multilamellar POPE structures. These coatings are stable in a liquid environment in the range of physiological temperatures. A simultaneous analysis of the specular and off-specular data provides structural information necessary to assess the quality of the coating for future applications.

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