Ocena stanu fizykochemicznego powierzchni metali metodą badania
adsorpcji na granicy faz metal/ciecz z zastosowaniem techniki SERS
Wraz ze wzrostem liczby ludności na świecie liczba produkowanych endoprotez i implantów wzrasta. W 2017 roku na światowym rynku ortopedycznym implanty i endoprotezy zostały wycenione na około 80 miliardów dolarów i spodziewane jest, że osiągnie liczbę o wartości 120 miliardów dolarów do roku 2023. Wraz z rozwojem nowych urządzeń i technologii, istnieje również ciągła potrzeba zrozumienia i opisania, jak metalowe powierzchnie implantów oddziałują z otaczającym je środowiskiem fizjologicznym. W pracy doktorskiej przedstawiono badania procesu adsorpcji na granicy faz metal/ciecz za pomocą techniki powierzchniowo-wzmocnionego efektu Ramana (SERS) na powierzchni: złota (Au), platyny (Pt), żelaza (Fe) i tytanu (Ti). Dodatkowo wybrano dwa tlenki metali w postaci nanocząsteczek: tlenek żelaza (III) (Fe2O3) i tlenek tytanu (IV) (TiO2). Wspomniane powierzchnie poddano charakterystyce
za pomocą: dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) wraz z spektroskopią dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS) oraz spektroskopii w zakresie światła widzialnego - ultrafioletu (UV-Vis), podczerwieni (FT-IR-ATR) i Ramana Na wybranych powierzchniach adsorbowano bombenzynę i jej sześć fragmentów. Wykazano, że technika SERS, w oparciu o unikalne pasma, może odróżnić, czy peptyd jest adsorbowany na powierzchni α-Ti, α -Fe, TiO2(anataz), γ
-Fe2O3, Au/SiO2 i Pt oraz czy bombezyna jest sfragmentowane. Zatem istnieje
potencjalna aplikacja medyczna SERS, w połączeniu z sondą optyczną, do ustalenia czy w pobliżu wszczepu znajduje się warstwa TiO2, Fe2O3, Fe, Ti, Au lub Pt. Otrzymane
wyniki pozwalają na głębsze spojrzenie na procesy jakie zachodzą w nano- i mikroświecie między powierzchnią metalu, a związkami organicznymi.
Assessment of the physicochemical state of metal surfaces by the method of
adsorption at the meta /liquid interface using the SERS technique
Correlating with the growing world's population, the amount of endoprostheses and implants are also increasing. In 2017, the global orthopedic market has implants and endoprostheses valued at around $ 80 billion and is expected to reach $ 120 billion by 2023. With the development of new devices and technologies, there is also a continuing need to understand and describe how the metal surfaces of the implants interact with the surrounding physiological environment. In die doctoral thesis of the evaluation of the adsorption process at the metal/liquid interface using surface-enhanced Raman techniques (SERS) on the surface of: gold (Au), platinum (Pt), iron (Fe) and titanium (Ti) was presented. In addition, two metal oxides in the form of nanoparticles were selected: iron (III) oxide (Fe2O3) and titanium (IV) oxide (TiO2).
These surfaces are characterized by: X-ray diffraction, scanning electron microscope along with X-ray energy dispersion spectroscopy and visible spectroscopy - ultraviolet, infrared and Raman. Bombensine and its six fragments were adsorbed on selected surfaces. It has been shown that the SERS technique, based on unique bands, can distinguish whether the peptide is adsorbed on the surface of α -Ti, α -Fe, TiO2(anatase), γ -Fe2O3, Au/ SiO2 and Pt, and whether bombesin is fragmented. Thus,
there is a potential medical application of SERS, in conjunction with an optical probe, to determine whether there is a TiO2, Fe2O3, Fe, Ti, Au or Pt layer near the implant. The
obtained results allow a deeper look at the processes that occur in the nano- and microworld between the metal surface and organic compounds.
