Posouzení biokompatibility tenkých vrstev nanesených metodou PVD napařování elektrickým obloukem a jejich funkcionalizace

Tato práce se zabývá vhodností tenkých vrstev karbonitrid titanu (TiCN) a karbonitrid chromu (CrCN) nanesených na nerezové oceli ČSN 10088-1 1.4404 pro biologické aplikace a funkcionalizací těchto tenkých vrstev. Prvním krokem diplomové práce byla volba různých modifikací, které by měly zajistit menší adhezi bakteriálních buněk k povrchu materiálu. Byla zvolena fotolitografická modifikace, potažení vzorků sol-gelem a úprava povrchu dvěma druhy plazmatu (argonovým a kyslíkovým). Fotolitografická úprava i metoda sol-gel byly v kombinaci se zkoumanými vrstvami vyhodnoceny jako nevhodné pro biomedicínské aplikace a v dalších krocích byly zkoumány především modifikace argonovým a kyslíkovým plazmatem.U vzorků byly porovnávány fyzikálně-chemické vlastnosti před a po plazmatické modifikaci povrchů. Byly sledovány především vlastnosti, které mají vliv na adhezi bakterií, tedy povrchová energie, drsnost a chemické složení povrchu. Dále byla měřena interakce mezi povrchem a bakteriálními kmeny Escherichia coli a Staphylococcus aureus. Vzhledem k potenciálnímu využití tenkých vrstev TiCN a CrCN pro biomedicínské aplikace byly vzorky podrobeny testům cytotoxicity pomocí myších fibroblastů 3T3.Cílem diplomové práce bylo vyhodnotit vliv jednotlivých antiadhezivních modifikací na fyzikálně-chemické vlastnosti, bakteriální interakci a cytotoxicitu povrchů tenkých vrstev TiCN a CrCN. Nejvýznamnější vliv na adhezi gramnegativního kmene Escherichia coli měla povrchová energie. Čím více byl vzorek hydrofilní, tím méně bakterií se na jeho povrchu po hodinovém kontaktu vzorku s bakteriální suspenzí uchy-tilo. Hydrofilního povrchu bylo v největší míře dosaženo díky modifikaci kyslíkovým plazmatem. U grampozitivního kmene Staphylococcus aureus bylo možné pozorovat souvislost mezi adhezí buněk a plošnou drsností povrchu. Čím větší hodnota plošné drsnosti byla u vzorku naměřena, tím méně bakterií na daný povrch adherovalo. Plošná drsnost povrchu se lehce zvýšila po použití obou druhů plazmatu, avšak pouze u pěti vzorků ze sedmi studovaných. Pomocí testů cytotoxicity byly vzorky před i po modifikaci vyhodnoceny jako biokompatibilní.