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Erschienen in:

12.05.2023

Promoting Osseointegration of New Innocuous Ti–18Zr–13Mo Implant Through Constructing Hierarchically Structured Bioactive Coating

verfasst von: Bianyun Cai, Delin Yuan, Guangda Li, Kun Lei, Meng Han, Yizhou Huang, Zhijun Guo

Erschienen in: Metals and Materials International | Ausgabe 11/2023

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Abstract

This study aimed to improve osteointegration performance of the new innocuous Ti–18Zr–13Mo implant through constructing hierarchically structured bioactive coating. A micro/nano-scaled fibrous network topography as well as bioactive components of calcium phosphate compounds were assigned to Ti–18Zr–13Mo alloy surface by a two stepped hydrothermal process for making its physical structure and chemical composition more closer to natural bone tissue. Scanning electron microscopy, transmission electron microscope, energy dispersive spectrometer, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy and contact angle measurement had been applied to characterize the surface coating. Furthermore, we in-depth explored the formation process and mechanism of the hybrid bionic coating using knowledge of energetic and crystallography. Following the treatment, the coated Ti–18Zr–13Mo implant showed significant boosting of MC3T3-E1 osteoblasts’ activity, adhesion and differentiation ability in vitro. The modification technology of the hierarchical bioactive coating can provide a strong guarantee for practical orthopedic and dental applications of Ti–18Zr–13Mo implant. Besides, the promising results will further expand the research fertile ground of Ti-based alloy and other metal implant and prosthesis.

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2.
Zurück zum Zitat D.R.N. Correa, P.A.B. Kuroda, M.L. Loureno, C.J.C. Fernandes, M.A.R. Buzalaf, W.F. Zambuzzi, C.R. Grandini, J. Alloys Compd. 749, 163 (2018)CrossRef D.R.N. Correa, P.A.B. Kuroda, M.L. Loureno, C.J.C. Fernandes, M.A.R. Buzalaf, W.F. Zambuzzi, C.R. Grandini, J. Alloys Compd. 749, 163 (2018)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat M.S. Baltatu, P. Vizureanu, R. Cimpoesu, M.M.A.B. Abdullah, A.V. Sandu, Rev. Chim. 67, 2100 (2016) M.S. Baltatu, P. Vizureanu, R. Cimpoesu, M.M.A.B. Abdullah, A.V. Sandu, Rev. Chim. 67, 2100 (2016)
4.
Zurück zum Zitat M.S. Baltatu, P. Vizureanu, A.V. Sandu, N.F. Suarez, M.V. Saceleanu, J.C.M. Rosca, Materials 14, 5934 (2021)CrossRef M.S. Baltatu, P. Vizureanu, A.V. Sandu, N.F. Suarez, M.V. Saceleanu, J.C.M. Rosca, Materials 14, 5934 (2021)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M.S. Baltatu, C.A. Tugui, M.C. Perju, M. Benchea, M.C. Spataru, A.V. Sandu, P. Vizureanu, Rev. Chim. 70, 1302 (2019)CrossRef M.S. Baltatu, C.A. Tugui, M.C. Perju, M. Benchea, M.C. Spataru, A.V. Sandu, P. Vizureanu, Rev. Chim. 70, 1302 (2019)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat C.J. Smith, F. Derguti, E.H. Nava, M. Thomas, S.T. Williams, S. Gulizia, D. Fraser, I. Todd, J. Mater. Process. Technol. 229, 128 (2016)CrossRef C.J. Smith, F. Derguti, E.H. Nava, M. Thomas, S.T. Williams, S. Gulizia, D. Fraser, I. Todd, J. Mater. Process. Technol. 229, 128 (2016)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat N. Jiang, Z.J. Guo, D. Sun, Y.B. Li, Y.T. Yang, C. Chen, L. Zhang, S.S. Zhu, ACS Nano 12, 7883 (2018)CrossRef N. Jiang, Z.J. Guo, D. Sun, Y.B. Li, Y.T. Yang, C. Chen, L. Zhang, S.S. Zhu, ACS Nano 12, 7883 (2018)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat B. Zhang, C.T. Kwok, F.T. Cheung, H.C. Man, J. Nanosci. Nanotechnol. 11, 10740 (2011)CrossRef B. Zhang, C.T. Kwok, F.T. Cheung, H.C. Man, J. Nanosci. Nanotechnol. 11, 10740 (2011)CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat M.Q. Cheng, Y.Q. Qiao, Q. Wang, G.D. Jin, H. Qin, Y.C. Zhao, X.C. Peng, X.L. Zhang, X.Y. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 13053 (2015)CrossRef M.Q. Cheng, Y.Q. Qiao, Q. Wang, G.D. Jin, H. Qin, Y.C. Zhao, X.C. Peng, X.L. Zhang, X.Y. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 13053 (2015)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat C.C. Yin, Y.J. Zhang, Q. Cai, B.S. Li, H. Yang, H.L. Wang, H. Qi, Y.M. Zhou, W.Y. Meng, J. Biomed. Mater. Res. A 105, 757 (2017)CrossRef C.C. Yin, Y.J. Zhang, Q. Cai, B.S. Li, H. Yang, H.L. Wang, H. Qi, Y.M. Zhou, W.Y. Meng, J. Biomed. Mater. Res. A 105, 757 (2017)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat L.W. Lin, H. Wang, M. Ni, Y.F. Rui, T.Y. Cheng, C.K. Cheng, X.H. Pan, G. Li, C.J. Lin, J. Orthop. Transl. 2, 35 (2014) L.W. Lin, H. Wang, M. Ni, Y.F. Rui, T.Y. Cheng, C.K. Cheng, X.H. Pan, G. Li, C.J. Lin, J. Orthop. Transl. 2, 35 (2014)
15.
16.
Zurück zum Zitat J.L. Xu, S.C. Tao, L.Z. Bao, J.M. Luo, Y.F. Zheng, Mater. Sci. Eng. C 97, 156 (2019)CrossRef J.L. Xu, S.C. Tao, L.Z. Bao, J.M. Luo, Y.F. Zheng, Mater. Sci. Eng. C 97, 156 (2019)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Q.K. Meng, J.S. Zhang, Y.F. Huo, Y.W. Sui, J.Y. Zhang, S. Guo, X.Q. Zhao, J. Alloys Compd. 745, 579 (2018)CrossRef Q.K. Meng, J.S. Zhang, Y.F. Huo, Y.W. Sui, J.Y. Zhang, S. Guo, X.Q. Zhao, J. Alloys Compd. 745, 579 (2018)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat T. Bhardwaj, M. Shukla, C.P. Paul, K.S. Bindra, J. Alloys Compd. 787, 1238 (2019)CrossRef T. Bhardwaj, M. Shukla, C.P. Paul, K.S. Bindra, J. Alloys Compd. 787, 1238 (2019)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat J. Nagels, M. Stokdijk, P.M. Rozing, J. Shoulder Elb. Surg. 12, 35 (2003)CrossRef J. Nagels, M. Stokdijk, P.M. Rozing, J. Shoulder Elb. Surg. 12, 35 (2003)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat B.V. Krishna, S. Bose, A. Bandyopadhyay, Acta Biomater. 3, 997 (2007)CrossRef B.V. Krishna, S. Bose, A. Bandyopadhyay, Acta Biomater. 3, 997 (2007)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat A. Moridi, E.J. Stewart, A. Wakai, H. Assadi, F. Gartner, M. Guagliano, T. Klassen, M. Dao, Appl. Mater. Today 21, 100865 (2020)CrossRef A. Moridi, E.J. Stewart, A. Wakai, H. Assadi, F. Gartner, M. Guagliano, T. Klassen, M. Dao, Appl. Mater. Today 21, 100865 (2020)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat A. Biesiekierski, D.H. Ping, Y.Y. Mitarai, C. Wen, Mater. Des. 59, 303 (2014)CrossRef A. Biesiekierski, D.H. Ping, Y.Y. Mitarai, C. Wen, Mater. Des. 59, 303 (2014)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat P.A.B. Kuroda, M.L. Lourenco, D.R.N. Correa, C.R. Grandini, J. Alloys Compd. 812, 152108 (2020)CrossRef P.A.B. Kuroda, M.L. Lourenco, D.R.N. Correa, C.R. Grandini, J. Alloys Compd. 812, 152108 (2020)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J.L. Xu, J.L. Zhang, L.Z. Bao, T. Lai, J.M. Luo, Y.F. Zheng, Sci. China Mater. 61, 545 (2018)CrossRef J.L. Xu, J.L. Zhang, L.Z. Bao, T. Lai, J.M. Luo, Y.F. Zheng, Sci. China Mater. 61, 545 (2018)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat F.F. Cardoso, P.L. Ferrandini, E.S.N. Lopes, A. Cremasco, R. Caram, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 32, 31 (2014)CrossRef F.F. Cardoso, P.L. Ferrandini, E.S.N. Lopes, A. Cremasco, R. Caram, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 32, 31 (2014)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat C.H. Wang, M. Liu, P.F. Hu, J.C. Peng, J.A. Wang, Z.M. Ren, G.H. Cao, J. Alloys Compd. 720, 488 (2017)CrossRef C.H. Wang, M. Liu, P.F. Hu, J.C. Peng, J.A. Wang, Z.M. Ren, G.H. Cao, J. Alloys Compd. 720, 488 (2017)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat X.F. Zhao, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda, Acta Biomater. 8, 1990 (2012)CrossRef X.F. Zhao, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda, Acta Biomater. 8, 1990 (2012)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat W.D. Zhang, Y. Liu, H. Wu, M. Song, T.Y. Zhang, X.D. Lan, T.H. Yao, Mater. Charact. 106, 302 (2015)CrossRef W.D. Zhang, Y. Liu, H. Wu, M. Song, T.Y. Zhang, X.D. Lan, T.H. Yao, Mater. Charact. 106, 302 (2015)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat S. Samuel, S. Nag, T.W. Scharf, R. Banerjee, Mater. Sci. Eng. C 28, 414 (2008)CrossRef S. Samuel, S. Nag, T.W. Scharf, R. Banerjee, Mater. Sci. Eng. C 28, 414 (2008)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat H.C. Hsu, S.C. Wu, Y.C. Sung, W.F. Ho, J. Alloys Compd. 488, 279 (2009)CrossRef H.C. Hsu, S.C. Wu, Y.C. Sung, W.F. Ho, J. Alloys Compd. 488, 279 (2009)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat J.R.S.M. Júnior, R.A. Nogueira, R.O. Araújo, T.A.G. Donato, V.E.A. Chavez, A.P.R.A. Claro, J.C.S. Moraes, M.A.R. Buzalaf, C.R. Grandini, Mater. Res. 14, 107 (2011)CrossRef J.R.S.M. Júnior, R.A. Nogueira, R.O. Araújo, T.A.G. Donato, V.E.A. Chavez, A.P.R.A. Claro, J.C.S. Moraes, M.A.R. Buzalaf, C.R. Grandini, Mater. Res. 14, 107 (2011)CrossRef
32.
33.
Zurück zum Zitat D.R.N. Correa, F.B. Vicente, T.A.G. Donato, V.E.A. Chavez, M.A.R. Buzalaf, C.R. Grandini, Mater. Sci. Eng. C 34, 354 (2014)CrossRef D.R.N. Correa, F.B. Vicente, T.A.G. Donato, V.E.A. Chavez, M.A.R. Buzalaf, C.R. Grandini, Mater. Sci. Eng. C 34, 354 (2014)CrossRef
34.
35.
Zurück zum Zitat P.F. Chui, R. Jing, F.G. Zhang, J.H. Li, T. Feng, J. Alloys Compd. 842, 155693 (2020)CrossRef P.F. Chui, R. Jing, F.G. Zhang, J.H. Li, T. Feng, J. Alloys Compd. 842, 155693 (2020)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Z.K. Hu, X.H. Wang, W. Xia, Z.L. Wang, P.B. Zhang, L.G. Xia, K.L. Lin, M. Zhu, J. Biomed. Nanotechnol. 15, 1701 (2019)CrossRef Z.K. Hu, X.H. Wang, W. Xia, Z.L. Wang, P.B. Zhang, L.G. Xia, K.L. Lin, M. Zhu, J. Biomed. Nanotechnol. 15, 1701 (2019)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat J.W. Park, J.H. Jang, C.S. Lee, T. Hanawa, Acta Biomater. 5, 2311 (2009)CrossRef J.W. Park, J.H. Jang, C.S. Lee, T. Hanawa, Acta Biomater. 5, 2311 (2009)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat H. Liu, J.J. Yang, X.Y. Zhao, Y.Y. Sheng, W. Li, C.L. Chang, Q. Zhang, Z.T. Yu, X.J. Wang, Corros. Sci. 161, 108195 (2019)CrossRef H. Liu, J.J. Yang, X.Y. Zhao, Y.Y. Sheng, W. Li, C.L. Chang, Q. Zhang, Z.T. Yu, X.J. Wang, Corros. Sci. 161, 108195 (2019)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat T. Bhardwaj, M. Shukla, N.K. Prasad, Met. Mater. Int. 26, 1015 (2020)CrossRef T. Bhardwaj, M. Shukla, N.K. Prasad, Met. Mater. Int. 26, 1015 (2020)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat T. Akimoto, T. Ueno, Y. Tsutsumi, H. Doi, T. Hanawa, N. Wakabayashi, J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 106, 73 (2018)CrossRef T. Akimoto, T. Ueno, Y. Tsutsumi, H. Doi, T. Hanawa, N. Wakabayashi, J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 106, 73 (2018)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat B.Y. Cai, N. Jiang, P.J. Tan, Y. Hou, Y.B. Li, L. Zhang, S.S. Zhu, RSC Adv. 9, 41311 (2019)CrossRef B.Y. Cai, N. Jiang, P.J. Tan, Y. Hou, Y.B. Li, L. Zhang, S.S. Zhu, RSC Adv. 9, 41311 (2019)CrossRef
42.
43.
Zurück zum Zitat D.V. Bavykin, A.N. Kulak, F.C. Walsh, Cryst. Growth Des. 10, 4421 (2010)CrossRef D.V. Bavykin, A.N. Kulak, F.C. Walsh, Cryst. Growth Des. 10, 4421 (2010)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat Z.J. Guo, N. Jiang, C. Chen, S.S. Zhu, L. Zhang, Y.B. Li, Sci. Rep. 7, 4155 (2017)CrossRef Z.J. Guo, N. Jiang, C. Chen, S.S. Zhu, L. Zhang, Y.B. Li, Sci. Rep. 7, 4155 (2017)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat C.N. Nanev, F.V. Hodzhaoglu, I.L. Dimitrov, Cryst. Growth Des. 11, 196 (2011)CrossRef C.N. Nanev, F.V. Hodzhaoglu, I.L. Dimitrov, Cryst. Growth Des. 11, 196 (2011)CrossRef
47.
Zurück zum Zitat B. Ay, V.C. Mendes, L. Zhang, J.E. Davies, J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 107, 2165 (2019)CrossRef B. Ay, V.C. Mendes, L. Zhang, J.E. Davies, J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 107, 2165 (2019)CrossRef
48.
Zurück zum Zitat B.W. Yang, J.H. Yin, Y. Chen, S.S. Pan, H.L. Yao, Y.S. Gao, J.L. Shi, Adv. Mater. 30, 1705611 (2018)CrossRef B.W. Yang, J.H. Yin, Y. Chen, S.S. Pan, H.L. Yao, Y.S. Gao, J.L. Shi, Adv. Mater. 30, 1705611 (2018)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat J. Xia, Y. Yuan, H.Y. Wu, Y.T. Huang, D.A. Weitz, Biomaterials 248, 120014 (2020)CrossRef J. Xia, Y. Yuan, H.Y. Wu, Y.T. Huang, D.A. Weitz, Biomaterials 248, 120014 (2020)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat J.W. Park, J.Y. Suh, H.J. Chung, J. Biomed. Mater. Res. A 86, 117 (2008)CrossRef J.W. Park, J.Y. Suh, H.J. Chung, J. Biomed. Mater. Res. A 86, 117 (2008)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat P. Xiu, Z.J. Jia, J. Lv, C. Yin, Y. Cheng, K. Zhang, C.L. Song, H.J. Leng, Y.F. Zheng, H. Cai, Z.J. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 17964 (2016)CrossRef P. Xiu, Z.J. Jia, J. Lv, C. Yin, Y. Cheng, K. Zhang, C.L. Song, H.J. Leng, Y.F. Zheng, H. Cai, Z.J. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 17964 (2016)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat W.H. Song, Y.K. Jun, H. Yong, S.H. Hong, Biomaterials 25, 3341 (2004)CrossRef W.H. Song, Y.K. Jun, H. Yong, S.H. Hong, Biomaterials 25, 3341 (2004)CrossRef
53.
Zurück zum Zitat A. Sobolev, A. Valkov, A. Kossenko, I. Wolicki, K. Borodianskiy, ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 39534 (2019)CrossRef A. Sobolev, A. Valkov, A. Kossenko, I. Wolicki, K. Borodianskiy, ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 39534 (2019)CrossRef
54.
Zurück zum Zitat M. Yada, Y. Inoue, A. Sakamoto, T. Torikai, T. Watari, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 7695 (2014)CrossRef M. Yada, Y. Inoue, A. Sakamoto, T. Torikai, T. Watari, ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 7695 (2014)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat S.N. Nayab, F.H. Jones, I. Olsen, J. Biomed. Mater. Res. A 83, 296 (2007)CrossRef S.N. Nayab, F.H. Jones, I. Olsen, J. Biomed. Mater. Res. A 83, 296 (2007)CrossRef
56.
Zurück zum Zitat R. Sawada, K. Kono, K. Isama, Y. Haishima, A. Matsuoka, J. Biomed. Mater. Res. A 101, 2573 (2013)CrossRef R. Sawada, K. Kono, K. Isama, Y. Haishima, A. Matsuoka, J. Biomed. Mater. Res. A 101, 2573 (2013)CrossRef
58.
59.
Zurück zum Zitat G.L. Li, H.L. Cao, W.J. Zhang, X. Ding, G.Z. Yang, Y.Q. Qiao, X.Y. Liu, X.Q. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 3840 (2016)CrossRef G.L. Li, H.L. Cao, W.J. Zhang, X. Ding, G.Z. Yang, Y.Q. Qiao, X.Y. Liu, X.Q. Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 3840 (2016)CrossRef
60.
Zurück zum Zitat X. Xu, Y.L. Li, L.X. Wang, Y. Li, J.J. Pan, X.M. Fu, Z.Y. Luo, Y. Sui, S.Q. Zhang, L. Wang, Y.F. Ni, L. Zhang, S.C. Wei, Biomaterials 212, 98 (2019)CrossRef X. Xu, Y.L. Li, L.X. Wang, Y. Li, J.J. Pan, X.M. Fu, Z.Y. Luo, Y. Sui, S.Q. Zhang, L. Wang, Y.F. Ni, L. Zhang, S.C. Wei, Biomaterials 212, 98 (2019)CrossRef
61.
Metadaten
Titel
Promoting Osseointegration of New Innocuous Ti–18Zr–13Mo Implant Through Constructing Hierarchically Structured Bioactive Coating
verfasst von
Bianyun Cai
Delin Yuan
Guangda Li
Kun Lei
Meng Han
Yizhou Huang
Zhijun Guo
Publikationsdatum
12.05.2023
Verlag
The Korean Institute of Metals and Materials
Erschienen in
Metals and Materials International / Ausgabe 11/2023
Print ISSN: 1598-9623
Elektronische ISSN: 2005-4149
DOI
https://doi.org/10.1007/s12540-023-01455-1

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