Kombinované oxidické vrstvy pro detekci změn pH

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F60461373%3A22310%2F21%3A43923842" target="_blank" >RIV/60461373:22310/21:43923842 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Kombinované oxidické vrstvy pro detekci změn pH

Popis výsledku v původním jazyce

Defekty kostní tkáně, ať už způsobené nemocí nebo úrazem, jsou dnes řešeny pomocí kovových biomateriálů. Implantace kolenních a kyčelních kloubů je dnes běžná záležitost, ale i přes dodržení veškerých hygienických standardů během operace a následné rekonvalescence může dojít k zánětu, což prodlužuje pobyt pacienta v nemocnici a prodražuje celou léčbu. Právě povrch implantátu je ideálním místem k adhezi bakterií a rozvoji infekce, ta je ve většině případů způsobena mikroorganismy, jako například Escherichia coli nebo Staphylococcus aureus. Metabolická aktivita bakterií následně vede k lokálnímu snížení pH, které je pro takto zasažené oblasti typické. Právě změny pH by se dalo využít k včasné detekci infekce a nasazení léčby, jelikož by senzor byl součástí samotného implantátu. Jako možný senzor pro snímání změny pH byla zvolena anodickou oxidací vytvořená nanostruktura, na kterou bylo různými metodami deponováno ruthenium. Pro deponování Ru na povrch byla zvolena galvanostatická depozice, cyklická polarizace a potenciostatická depozice, která se projevila jako nejvhodnější. Následně byla u vybraných vzorků provedena oxidace pro získání povrchu s kombinací dvou oxidů. Všechny vytvořené povrchy byly charakterizovány XPS analýzou, která prokázala úspěšnou oxidaci. Pro sledování elektrochemické odezvy na změnu pH fyziologického roztoku byl vyhodnocován průběh samovolného korozního potenciálu, polarizačního odporu, elektrochemická impedanční spektroskopie a Mott-Schottkyho křivky. Ze všech vyhodnocených měření vyplívá, že systém s kombinovanou oxidickou vrstvou by mohl být využit jako senzor pro zjištění změny pH způsobené bakteriální infekcí.

Název v anglickém jazyce

Combined oxide layers for detection of pH changes

Popis výsledku anglicky

Bone tissue defects, whether caused by disease or injury, are now being addressed with metal biomaterials. Knee and hip joint implantation is now common, but despite maintaining all hygiene standards during surgery and subsequent recovery, inflammation can occur, prolonging the patient&apos;s hospital stay and making the entire treatment more expensive. The surface of the implant is the ideal place for bacteria to adhere and develop infection, which in most cases is caused by microorganisms such as Escherichia coli or Staphylococcus aureus. The metabolic activity of the bacteria subsequently leads to a local decrease in pH, which is typical for such affected areas. It is the change in pH that could be used for early detection of infection and treatment deployment, as the sensor would be part of the implant itself. A nanostructure formed by anodic oxidation, on which ruthenium was deposited by various methods, was chosen as a possible sensor for sensing the pH change. Galvanostatic deposition, cyclic polarization and potentiostatic deposition were chosen to deposit Ru on the surface and proved to be the most suitable. Subsequently, oxidation was performed on selected samples to obtain a surface with a combination of the two oxides. All surfaces formed were characterized by XPS analysis, which showed successful oxidation. To monitor the electrochemical response to the change in pH of the saline solution, the open circuit potential, polarization resistance, electrochemical impedance spectroscopy and Mott-Schottky curve were evaluated. All the evaluated measurements indicate that the combined oxide layer system could be used as a sensor to detect the pH change caused by bacterial infection.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

<a href="/cs/project/NU20-06-00424" target="_blank" >NU20-06-00424: Implantabilní senzory pro včasnou detekci zánětu a bakteriální kolonizace</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2021

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů