Super-antibacterial Ti surfaces via pulse laser 3D patterning of Ag followed by catalytic ceramic conversion

通过脉冲激光对银进行 3D 图案化,然后进行催化陶瓷转化,获得超级抗菌钛表面

基本信息

  • 批准号:
    2882191
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Control of microorganism spread is a key concern for biomedical applications. The presence of bacteria and other pathogens on surfaces can lead to detrimental biological effects, such as infection or implant failure, hence contamination control is vital. Common sterilisation techniques include disinfectants, and high intensity light, however these processes have limited duration and re-exposure to environments will reintroduce contaminants. Furthermore, repeated use of sterilisation techniques may have deleterious health effects, therefore inherent antibacterial properties are desirable Surface patterning of materials has been evidenced to be effective in resisting bacterial adhesion and biofilm formation, furthermore implantation of ions, such as silver, has established precedent for antimicrobial action. Within this PhD project, novel super-antibacterial Ti surfaces for biomedical applications will be designed and created. To this end, 3D patterned Ag will be deposited on titanium surfaces using pulse laser printing followed by advanced catalytic ceramic conversion to generate innovative 3D patterned TiO2 doped with Ag, combining both surface patterning and antibacterial material doping. Furthermore, patterned diamond-like carbon (DLC) deposition and properties on varied substrates will be examined. DLC presents excellent biocompatibility in conjunction with high hardness and low coefficients of friction, making it widely applicable for biomedical applications; surface DLC can act to both aid tissue formation on implants, and to prevent ion release from metallic substrates. DLC coatings also present opportunity for templating of antibacterial patterns through use in injection moulding inserts. Moreover, DLC coatings reduce the friction which opposes mould infilling as well as the forces required for demoulding, therefore improving performance of part production, and increasing mould lives. Femtosecond laser processing facilitates precise formation of textured surfaces, hence, laser-induced periodic surface structures (LIPSS) will be produced on DLC for antibacterial efficacy; patterns which may then be transferred onto injection moulded plastics, such as those used in orthodontics. If necessary, tri-beam (laser, ion, and electron) surface selective alloying with N and O will be investigated for further property enhancement. The 3D layer structures, microstructures and interfaces will be fully studied using the tri-beam facility, AFM, XPS, Raman spectroscopy, SEM, and TEM. The mechanical properties will be probed using an environmental nano-indentation platform, and the durability of the functionally patterned surfaces will be evaluated through electrochemical and tribological testing. The mechanisms involved will be investigated to advance scientific understanding.
微生物传播的控制是生物医学应用的关键问题。表面上细菌和其他病原体的存在会导致有害的生物效应,例如感染或植入失败,因此污染控制至关重要。常见的灭菌技术包括消毒剂和高强度光,然而这些过程具有有限的持续时间,并且重新暴露于环境将重新引入污染物。此外,重复使用灭菌技术可能具有有害的健康影响,因此固有的抗菌性能是期望的。材料的表面图案化已被证明在抵抗细菌粘附和生物膜形成方面是有效的,此外,离子(例如银)的注入已经建立了抗微生物作用的先例。在这个博士项目中,将设计和创建用于生物医学应用的新型超级抗菌钛表面。为此,将使用脉冲激光打印在钛表面上沉积3D图案化的Ag,然后进行先进的催化陶瓷转化,以产生创新的3D图案化的掺杂Ag的TiO 2,结合表面图案化和抗菌材料掺杂。此外,图案化的类金刚石碳(DLC)的沉积和不同的基板上的性能将被检查。DLC具有优异的生物相容性以及高硬度和低摩擦系数,使其广泛适用于生物医学应用;表面DLC可以帮助植入物上的组织形成,并防止离子从金属基材释放。DLC涂层还提供了通过在注塑插入件中使用来模板化抗菌图案的机会。此外,DLC涂层减少了阻碍模具填充的摩擦力以及脱模所需的力,从而提高了零件生产的性能,并延长了模具寿命。飞秒激光加工有助于精确形成纹理表面,因此,激光诱导的周期性表面结构(LIPSS)将在DLC上产生抗菌功效;然后可以将图案转移到注塑塑料上,例如用于塑料制品的图案。如有必要,三束(激光,离子和电子)表面选择性合金化与N和O将进一步提高性能进行研究。三维层结构,微观结构和界面将使用三束设备,AFM,XPS,拉曼光谱,SEM和TEM进行充分研究。机械性能将使用环境纳米压痕平台进行探测,功能图案化表面的耐久性将通过电化学和摩擦学测试进行评估。将对所涉及的机制进行调查,以促进科学认识。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
生命分子工学・海洋生命工学研究室
生物分子工程/海洋生物技术实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:

的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('', 18)}}的其他基金

An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
  • 批准号:
    2901954
  • 财政年份:
    2028
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
  • 批准号:
    2896097
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
  • 批准号:
    2780268
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
  • 批准号:
    2908918
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
  • 批准号:
    2908693
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
  • 批准号:
    2908917
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
  • 批准号:
    2879438
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
  • 批准号:
    2890513
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
CDT year 1 so TBC in Oct 2024
CDT 第 1 年,预计 2024 年 10 月
  • 批准号:
    2879865
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
  • 批准号:
    2876993
  • 财政年份:
    2027
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Studentship

相似海外基金

Investigations into the antibacterial mechanism of action of cannabidiol
大麻二酚抗菌作用机制的研究
  • 批准号:
    DP240102291
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Discovery Projects
Engineering the open porous nanofibrous microsphere integrated fibrillar hydrogel for the co-delivery of antibacterial and angiogenic agents aimed at the rapid diabetic wound repair
设计开放多孔纳米纤维微球集成纤维水凝胶,用于共同递送抗菌剂和血管生成剂,旨在快速修复糖尿病伤口
  • 批准号:
    10737115
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Defining the impact of Extracellular Vesicles on inflammation during pneumonic plague
定义细胞外囊泡对肺鼠疫期间炎症的影响
  • 批准号:
    10750181
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Development of a model of Gonococcal conjunctivitis for vaccine evaluations
开发用于疫苗评估的淋菌性结膜炎模型
  • 批准号:
    10740430
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Preclinical Services for Antibacterial Resistance Biopharmaceutical Product Development
抗菌药物耐药性生物制药产品开发的临床前服务
  • 批准号:
    10934774
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Stenotrophomonas maltophilia TfcA and TfcB: Antibacterial T4SS effectors from an emerging human pathogen
嗜麦芽寡养单胞菌 TfcA 和 TfcB:来自新兴人类病原体的抗菌 T4SS 效应子
  • 批准号:
    10661253
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Preclinical Services for Antibacterial Resistance Biopharmaceutical Product Development
抗菌药物耐药性生物制药产品开发的临床前服务
  • 批准号:
    10934772
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Preclinical Services for Antibacterial Resistance Biopharmaceutical Product Development
抗菌药物耐药性生物制药产品开发的临床前服务
  • 批准号:
    10934750
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Development of rapid detection method for drug-resistant bacteria in pulmonary MAC disease and search for new antibacterial agents
肺部MAC疾病耐药菌快速检测方法的建立及新型抗菌药物的寻找
  • 批准号:
    23K07930
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Preparation of core-shell particles with bone regeneration and antibacterial properties for the treatment of bone defects.
具有骨再生和抗菌特性的核壳颗粒的制备用于治疗骨缺损。
  • 批准号:
    23K13845
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了