Studiu experimental și tehnico -economic privind biocompatibilitatea [615898]

UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă, FARMACIE, ȘTIINȚE ȘI TEHNOLOG IE
DIN TÂRGU MUREȘ
FACULTATEA DE INGINE RIE

DEPARTAMENTUL: Inginerie Industrială și Managem ent
PROGRAM DE STUDII DE LICENȚĂ: Inginerie Economică Industrială

PROIECT DE DIPLOMĂ

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFI C: ABSOLVENT: [anonimizat]. STRNAD Gabriela LEPĂDATU Raluca -Roxana

PROMOȚIA
2019

UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă, FARMACIE, ȘTIINȚE ȘI TEHNOLOG IE
DIN TÂRGU MUREȘ
FACULTATEA DE INGINE RIE

DEPARTAMENTUL: Inginerie Industrială și Managem ent
PROGRAM DE STUDII DE LICENȚĂ: Inginerie Economică Industrială

PROIECT DE DIPLOMĂ

Studiu experimental și tehnico -economic privind biocompatibilitatea
suprafețelor modificate cu nanotuburi din oxid de titan
utilizate pentru implanturi medicale

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFI C: ABSOLVENT: [anonimizat]. STRNAD Gabriela LEPĂDATU Raluca -Roxana

PROMOȚIA
2019

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ, FARMACIE, ȘTIINȚE ȘI
TEHNOLOGIE

FACULTATEA DE INGINERIE Proiect de diplomă:

SPECIALIZAREA: IEI Candidat(a):
LEPĂDATU RALUCA
Anul absolvirii: 2019

CONDUCĂTORUL TEMEI: Viza facultății :

Conf. dr. ing. GABRIELA STRNAD

a) Tema proiectului de diplomă:

Studiu experimental și tehnico -economic privind biocompatibilitatea
suprafețelor modificate cu nanotuburi din oxid de titan
utilizate pentru implanturi medicale

b) Probleme principale care vor fi tratate:

1. probleme teoretice privind :
• implanturi dentare ( generalități, rol, tipuri constructive ,
materiale utilizate în implantologia orală )
• titanul și aliajele sale
• osteointegrarea
• biocompatibilitate
• procedee de modificare a suprafețelor implanturilor
• procedeul tehnologic de anodizare electrochimică
2. parte practică cuprinzând :
• studiu experimental și tehnico -economic :
▪ procedeul de anodizare electrochimică a suprafețelor
filetate ale aliajului Ti6Al4V (descrierea instalației
experimentale, a procedurii de lucru, rezultate de
dezvoltare de nanotuburi)
▪ studiu documentar privind standardele de
biocompatibilitate aplicabile dispozitivelor medicale
(ISO 10993, ISO 7405)
▪ studiu economic privind costurile experimentelor de
biocompatibilitate
▪ studiu privind îmbunătățirea dotării cu echipamante
de cercetare a laboratorului de Ingineria Suprafețelor
Biomaterialelor
▪ proiect tehnic d e amplasare pentru laboratorul ISB
modernizat
3. concluzii și contribuții personale;

c) Desene obligatorii:
• elemente relevante privind problema abordată: desene de execuție, de
ansamblu, diagrame, grafice, poster.

d) Softuri obligatorii:
Microsoft Office

e) Bibliografia recomandată:
1. Cimpean A ., Ion R., Ciofrangeanu C., Mitran V, Galateanu B., Iordachescu,
D. – Ghid practic de evaluare in vitro a biocompatibilitătii implanturilor
dentare , 2008, Editura Ars Docendi
2. Emanuel Bratu, Curs de implantologie oral ă, Vasile Goldiș University Press
Arad 2004
3. Carlos Nelson Elias – Factors affecting the success of dental implants ,
Implant dentistry, 2011,
4. Kulkarni M., Mazare A., Schmuki P., Iglic A. – Biomaterial surface
modification of titanium and titanium alloys for medical applications , în
Nanomedicine, One Central Press, 2014
5. Kulkarni M., Mazare A., Gongadze E., Perutkova S., Kralj -Iglic V., Milosev
I., Schmuki P., Iglic A., Mozetic M. – Titanium nanostructures for
biomedical applica tions , Nanotechnology, nr. 26, 2015
https://web.expasy.org/cellosaurus/CVCL_3708
https://www.abmgood.com/Immortalized -Bone -and-Cartilage -Cells.html

f) Termene obligatorii de consultații: săptămânal

g) Locul și durata practicii: UMFST, Laborator de cercetare Ingineria
Suprafețelor Biomaterialelor

Primit tema la data de: 03.10.2018

Termen de predare: iunie 2019

Semnătura directorului de department: Semnătura conducătorului:
Ș.l. dr. ing. SORIN ALBU Conf. d r. ing. GABRIELA STRNAD

Semnătura candidatului:

REZUMAT
Sănătatea și îngrijirea danturii reprezintă un aspect din ce în ce mai important
pentru populație, lucru care a dus la un impact major în dezvoltarea ramurilor
stomatologiei. Datorită problemelor stomatologice apărute, pentru a -și salva aspectul
facial, oamenii apelează la implanturi. Implantu l dentar reprezintă o metodă sigură și
eficinetă de înlocuire a dinților cu probleme , ajut ând pacien tul nu doar din punct de
vedere al funcționalității , dar și al estetic ii și al vorbirii .

Prezenta lucrare descrie generalități legate de domeniul implantologic, dar și
avantajele, tipurile și caracteristicile implanturilor și a materialelor utilizate pentru
realizarea acestora.

Deoarece implantul intră în contact direct cu corpul uman, atenția cercetătoriilor
s-a îndreptat spre studiile de biocompatibilitate dintre diferitele metale utiliz ate în
implantologie și țesutul uman. Suprafața implantului determină osteointegrarea și
durata de viață a acestuia, lucru care a determinat apariția diferite lor modalități de
modificare a suprafeței materialelor utilizate pentru realizarea implanturile d entare.

Studiile materialelor au variat de -a lungul timpului, în prezent titanul fiind unul
dintre cele mai răspândite materiale utilizate în acest domeniu . Datorită proprietățiilor
sale care determină o interacțiune favorabilă între el și corpul uman, acesta este ușor
acceptat în organism având o durată lungă de viață.

Partea practică a pr oiectului de diplomă, descrie procedeul de anodizare
electrochimică, mai exact, de modificare a implantu lui pentru asigurarea unei
biocompatibilități favorabile cu corpul uman.

S-au studiat standardele ISO 7405 și 10993 pentru a se determina tipurile de teste
care se pot realiza cu privire la biocompatibilitate implanturilor dentare, dar, nefiind
posibilită realizarea unui astfel de test în laboratorul de cercetar e al Universității de
Medicină, Farmacie, Științe și Tehnologii s -au studiat din punct de vedere economic
costurile pe care un astfel de experiment le implică.

Ținând cont de obiectivele de cercetare pe care personalul laboratorului le
urmărește, s -a realizat un studiu privind îmbunătățirea dotării cu echipamente a acestuia.
Astfel s -a determinat necesarul de achiziționare a patru dispozitive noi, făcându -se un
studiu referitor la caracteristicile tehnicice ale acestora dar și costurile pe care le implic ă.
De asemenea, apariția noilor echipamente determină necesitatea unui spațiu mai mare
de depozitare și realizare a experimentelor, de aceea a fost propus un proiect care să
descrie spațiul laboratorului modernizat incluzând atât dispozitivele existente cât și cele
care doresc a fi achiziționate.

Astfel, obiectivul prezentului proiect de diplomă este studierea tehnică și
economică a biocomatibilității nanotuburilor din titan, dar și determinarea aparaturii și
spațiului necesar realizării acestor experimente.

SUMMARY
Dental health and care is an increasingly important issue for the population,
which has led to a major impact on the development of dentistry. Because of dental
problems which can appear, to save their facial appearance, people are using the method
of implantation. The dental impl ant is a safe and effective replacement method for
troubled teeth, helping the patient not only in terms of functionality, but also of
aesthetics and speaking.
This writing describes generalities related to implantology, but also the
advantages, types and characteristics of implants and the materials used for their
realization.
Since the implant came in direct contact with the human body, the researchers'
attention turned to biocompatibility studies of various metals used in implantology and
human tissue. T he surface of the implant determines osteointegration and its life span,
which results in the appearance of different modalities of surface modification of the
materials used to make dental implants.
Studies of materials have varied over time, titanium cu rrently being one of the
most widely used materials in this field. Due to its properties that cause a favorable
interaction between it and the human body, it is easily accepted in the body and it have
a long life in this.
The practical part of the diploma project describes the electrochemical
anodization process, namely, the modification of the implant to provide a favorable
biocompatibility with the human body.
ISO 7405 and 10993 have been studied to determine the types of tests that can be
performed regar ding the biocompatibility of dental implants, but because is not possible
to perform such a test in the laboratory of the University of Medicine, Pharmacy,
Sciences and Technologies, it was economically studied the costs involved of this type
of experiment s.
Taking into account the research objectives that the laboratory staff pursues, a
study has been carried out to improve the endowment it with equipment. This
determined the need to get four new devices by conducting a study of their technical
characteris tics and the costs involved. Also, the appearance of new equipment
determines the need for more space for storage and experimentation, so a project has
been proposed to describe the space of the modernized laboratory including existing
devices and those th at want to be purchased.
Therefore , the aim of this diploma project is to study the technical and
economical aspects of the biocompatibility of titanium nanotubes, but also to determine
the equipment and space needed to carry out these experiments.

CUPRINS

1. Partea teoretica ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 1
1.1 Implanturile dentare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 1
1.1.1 Gene ralități ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 1
1.1.2 Tipuri constructive ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 3
1.1.3 Materiale utilizate în implantologia orală ………………………….. ………………………….. ……. 5
1.2 Titanul și aliajele sale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 8
1.2.1 Proprietățiile titanului: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 8
1.2.2 Clasificarea aliajelor de titan: ………………………….. ………………………….. …………………….. 9
1.3 Osteointegrarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 11
1.4 Biocompatibilitatea ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 14
1.5 Proced ee de modificare a suprafețelor implanturilor ………………………….. …………………….. 19
1.5.1 Sablarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 19
1.5.2 Atacul cu acid a suprafe țelor ………………………….. ………………………….. ……………………. 20
1.5.3 Sablarea și atacul chimic al suprafețelor ………………………….. ………………………….. ……. 21
1.6 Procedeul tehnologic de anodizare electrochimică ………………………….. ………………………… 22
2. Partea practică ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 24
2.1 Procedeul de anodizare electrochimică a suprafețelor filetate ale aliajului Ti6Al4V ……….. 24
2.1.1 Descrierea necesarului de lucru ………………………….. ………………………….. ……………….. 25
2.1.2 Descrierea pașilor de lucru: ………………………….. ………………………….. ……………………… 26
2.1.3 Rezultate în urma experimentului ………………………….. ………………………….. ……………. 30
2.2 Studiu documentar privind standardele de biocompatibilitate aplicabile dispozitivelor
medicale (ISO 10993, ISO 7405) ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 33
2.3 Studiu economic privind costurile experimentelor de biocompatibilitate ……………………… 37
2.3.1 Fabricarea nanotuburilor ………………………….. ………………………….. ………………………… 37
2.3.2 Cultura celulelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 37
2.3.3 Morf ologie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 37
2.3.4 Documentare pentru achiziționarea necesarului de materiale pentru studiile de
biocompatibilitate ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 38
2.4 Studiu privind îmbunătățirea dotării cu echipamante de cercetare a laboratorului de
Ingineria Suprafețelor Biomaterialelor ………………………….. ………………………….. ……………………….. 46
2.4.1 Microscopul electronic scanning (SEM) echipat cu sondă EDS (energy -dispersive
spectroscopy) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 47
2.4.2 Difractometru XRD ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 48

2.4.3 Sistem de nanoind entare ………………………….. ………………………….. ………………………… 50
2.4.4 Microscop 3D digital ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 51
2.4.5 Centralizator echipamente ………………………….. ………………………….. ………………………. 53
2.5 Proiect tehnic de amplasare pentru laboratorul de Ingineria Suprafețelor Biomaterialelor
modernizat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 54
3. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 60
4. Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 61

1
1. Partea teoretica

1.1 Implanturile dentare

1.1.1 Generalități

Implanturile dentare reprezintă cea mai modernă și eficientă soluție de înlocuire
a dinților pierduți.
Implantul reprezintă o piesă de titan sau zirconiu, având în general formă de
șurub, care se introduce în maxilar cu scopul de a înlocui dinții pierduți. În lipsa dinților
atât estetica cât și masticația au de suferit. În cazul în care se pierd grupe mari de dinți,
suferă estetica feței. Osul maxilar începe să se resoarbă, iar structuriile feței încep să se
modifice.

Figură 1.1 Resorbția osului maxilar [11]

Implantul dentar este o piesă de titan sau aliaj de titan, de obicei sub formă de
șurub. Acesta înlocuiește rădăcina în osul maxilar, acolo unde dintele lipsește.
Ideea de implant dentar a apărut după ce, în 1952, în suportul dentar al unui
iepure a fost introdusă o bucată de titan și s -a observat că după o perioadă de timp, pe
acesta s -a creat o substanță osoasă.
Rolurile implantului dentrar:
• Înlocuie ște unul sau mai mulți dinți pierdu ți
• Sprijină o lucrarea fixă sau o proteză dentar ă
• Îmbunătățește semnificativ aspectul estetic
• Previne migrarea dinților învecinați
• Diminuează procesul de atrofiere osoasă
• Susține alte lucrări dentare ce înlocuiesc dinții pierduți (punți, proteze)
• Contribuie la recăpătarea funcțiilor masticatorii și fonato rii

2
• Menține sănătatea țesuturilor din jurul său

Implanturile și tehnicile moderne ajută pacienții să obțină o luc rare care arată și
se simte la fel ca dinții naturali, nefiind nevoie să folosească proteze mobile, care creează
un permanent disconfort, sau să sacrifice dinții naturali pentru ancorarea unor lucrări de
tipul punților dentare.
Pe lângă aspectul și senzația de dinți naturali pe care aceast ă tehnică o oferă,
lucrările dentare care se fixează pe implanturi nu se mișcă, altfel că pronunția cuvinte lor
și vorbirea sunt complet redobândite.
Deoarece sunt confecționate din materiale ușoare și rezistente, implanturile
dentare rezistă în țesutul osos câțiva ani.
Sistemul de implant este compus din două segmente: unul intraosos (implantul)
și unul supra osos (bontul protetic). Deasupra bontului se așează o coroană, o punte sau
o proteză .

Intervenția se face fie după ce locul extracției este vindecat, fie imediat dupa
extracție, printr -o intervenție chirurgicală. Bontul protetic se așează dupa o perioadă de
timp necesară integrării în os (acesta poate fi de la 3 la 6 luni), iar deasupra acestuia se
așează coroana, puntea sau proteza care ține locul dintelui sau dințiilor lipsă.
Implantul propriu -zis
(Are o suprafață perfect
compatibilă, fabricat din
titan medical)
Bontul protetic (realizează legătura
între implant și coroană, se realizează
din titan sau zirconiu) Coroana (realizată din materiale
estetice și biocompatibile, de ex:
ceramică sau zirconiu)
Figură 1.2 Elementele componente ale implantului dentar [ 23]

3

Figură 1.3 a) Proteză pe impl anturi, b) Punte pe implanturi [23]
[11, 8, 23, 24]

1.1.2 Tipuri constructive

În funcție de modul de fixare implanturile se clasifică în 3 categorii: endoosoase,
subperiostale și transosoase .
Implanturile endoosoase (fixare în os) reprezintă cea mai întâlnită metodă.
Rădăcina dintelui căzut se înlocuiește prin înșurubarea implantulu i în os câțiva
milimetri, atât cât implantul să fie stabil și să facă legătura cu osul. Dacă osul s -a retras,
ca urmare a pierderii dinților, este nevoie de o procedură numită adiție de os, care constă
în refacerea acestuia.

Figură 1.4 Implantul edoosos: A -lamă, B -cilindric, C -șurub [31]

Prefixul endo – din numele acestora vine de la faptul că sunt inserate în oasele
maxilarului, de obicei în poziție verticală sau oblică .

4
Clasificarea implanturilor endoosoase este prezentată în schema următoare:

Figură 1.5 Clasificare implanturi endoosoase

Cele de tip rădăcină sunt destinate inserării verticale. Suprafața acestora poate fi
netedă, cu depresiuni, cu orificii, cu filet, etc. La rândul lor acestea se împart în 3
categorii:
a) Cilindrice: prezintă retenții microscopice și suprafață poroasă, acest ea
sunt introduse prin presare sau prin lovirea cu ciocanul
b) Șurub: prezintă retenții macroscopice și au pe suprafața lor un filet , modul
de introducere a acestora fiind prin înșurub are în os
c) Hibride: combină trăsăturile celorlalte doua tipuri prezentate anterior.

Implanturile rădăcină prezintă următoarele componente:
• Corpul implantului: fiind reprezentat de partea care este introdusă în os
• Șurubul de acoperire: porțiunea care se așează spre partea bucală, pentru
a oprii poluarea osoasă din tipul osteointegrării
• Extensia premucozală: este un dispozitiv trans -epitelial care se atașează
corpului implantului și care realizează închiderea etanșă în jurul acestuia
• Stâlpul: este înșu rubat în suprafața implantului și are rolul de a oferii
sprijinul și/sau retenția protezei. Ei se împart în stâlpi drepți și angulați.
• Șurub de acoperire: previne invazia țesuturilor nevindecate încă
• Dispozitivul de transfer: folosit pentru poziționarea im plantelor în
amprentă
• Stâlpul analog: utilizat pentru a reproduce implantul și poziția acestuia
• Capa: asigură legătura între stâlp și proteză.

Pe suprafața segmentelor care pătrund în os, a acestor tipuri de implanturi, se
întâlnesc substanțe care au rolu l de a mări suprafața de contact cu osul sau de a crește
biocompatibilitatea dintre corpul străin inserat și corpul uman.

Implanturile de tip lamă sunt plate și înguste și se utilizează în locurile în care
osul este îngust si nu permite insearea implantu lui de tip șurub. Caracteristica lor este
dată de faptul că lama se unește cu stâlpul printr -un gât.
Implanturile subperiostale (fixare pe os) constau în amplasarea pe os a unui cadru
metalic, scopul acestuia fiind de a stabiliza osul afectat și de a permi te o prindere
eficientă a implantului. Cadrul este montant între os și gingie, urmând ca pe el să se
fixeze proteza dentară. Implanturi endoosoase
Implanturi tip rădăcină Implanturi tip lamă
Șurub Cilindrice Hibride

5
Această metodă este rar folosită, întâlnindu -se la pacienții care și -au pierdut
majoritatea sau toți dinții sau au un grad mare de resorbție osoasă.

Figură 1.6 Implantul subperiosta l [11]

Implanturile transosoase (fixare prin os) sunt rar întâlnite în prezent datorită ratei
mari de insuccese. Această metodă implică penetrarea totală a gingiei și a osului
manibular și plasarea sub os a unei plăci metalice prin care se vor insera și fixa
implanturile. Metoda însă las ă cicatrici deoarece presupune inclusiv penetrarea pielii de
sub bărbie.

Figură 1.7 Implantul transosos [11]
[1,31]
1.1.3 Materiale utilizate în implantologia orală

„Implantele în general sunt confecționate din materiale străine organismului, care
se introduc într -un sistem biologic. Anglosaxonii folosesc temernul de „biomateriale”,
care a fost definit de către European Society of Biomaterials în felul următor:
„Bioma terialele sunt materiale fără viață, utilizate în domenii medicale (de exemplul,
implante dentare), cu scopul de a produce o interacțiune cu sistemul biologic” (Wagner,
1991). ” [1]
„În cursul anilor s -a încercat utilizarea unui număr variabil de materiale pentru
confecționarea implantelor, din care au supraviețuit doar câteva, care posedă anumite
proprietăți obligatorii ce se impun în vederea obținerii unui succes pe termen lung. O

6
condiție obligatorie impusă tuturor biomaterialelor este asigurarea lipsei de nocivitate
locală și generală. Trebuie evitate materialele care au componente toxice, cancerigene,
alergice și/sau radioactive. În general, biomaterialele trebuie să fie compatibi le din punct
de vedere biologic, mecanic, funcțional și să se adapteze ușor unor tehnologii clinice și
de laborator.” [1]
„Aliajele metalice dentare prin proprietățiile lor, trebuie să asigure rezistență la
fenomenele patologice care apar în mediul oral:
– Mătuirea: corespunde unei decolorări sau formării unei pelicule de oxid sau
sulfură pe suprafața materialelor, ea este un prim semn al coroziunii
– Abraziunea: procesul de uzare a suprafețelor dentare care antrenează formarea
unor pelicule metalice ce pot mi gra în organism cu pericol de toxicitate
– Coroziunea: distrugerea suprafețelor dentare prin acțiunea biologică, chimică
și în special electrochimică, cu punerea în libertatea a unor ioni metalici care
difuzează din țesuturile dure (os, dinți), în țesuturile moi, prin salivă în sânge
și în organism cu efecte imprevizibile.
De asemenea aliajele dentare trebuie să posede bio -compatibilitate cât mai bună
caracterizată prin toleranță generală a organismului în contact cu un material străin, fără
a provoca reacții patologice. Sub acest aspect, aliajele metalice sunt superioare me talelor
pure.” [2]
„Primele implanturi dentare au apărut acum mai bine de 4000 de ani pe teritoriul
Chinei. Pe atunci dinții căzuți erau înlocuiți de fragmente de bambus cioplite. Au fost
descoperite de asemenea mumii egiptene cu dinți umani transplantați sau fragmente de
fildeș cioplite sau metale prețioase. În America de Sud implantul dentar consta în scoici
cioplite. În prezent implanturile dentare sunt estetice, procesul este nedureros, iar dacă
persoana în cauză le întreține, se poate bucura de ele ani buni. ” [10]

Din punt de vedere imunologic materialele de implant se clasifică în:
• autologne (provin de la același organism),
• omologne (de la un alt organism, dar al aceleiași specii),
• heterologne (de la un organism din altă specie) și aloplastice (ma teriale
sintetice).

Din cadrul materialelor alopastice fac parte materialele de origine minerală,
metale și materiale de legatură.
Metalele cuprind gurpa titanului: Ti pur și aliajele de titan ( Ti5Al2,5Fe;
Ti6Al4V; Ti6Al7Nb).
Materialele aloplastice prezintă avantaje cum ar fi: disponibilitate nelimitată,
calitate mai ridicată prin standardizarea lor, manipulare mai ușoară, posibilitatea
îmbunătățirii proprietățiilor fizice și chimize.
„Din punct de vedere științific și practic, primul loc ca materi ale pentru
implantele endoosoase îl ocupă aliajele metalice, deoarece, de obicei prin oferta osoasă

7
redusă se impune utilizarea unor forme gracile de implant, dar cu proprietăți rezistive
crescute (rezistența la compresiune, încovoiere, tracțiune etc.), pe ntru a putea prelua și
transmite osului forțele fiziologice care se exercită la acest nivel. În timp ce prin anii ’70
se utilizau aliajele de Co -Cr-Mo și tantalul ca materiale pentru implantele endoosoase,
la ora actuală se preferă implantele confecționate din titan pur și aliaje de titan. ” [1]

Aliajele dentare trebuie să satisfacă o serie de proprietăți cum ar fi: duritate
medie, conductibilitate termică mică, greutatea specifică medie, rigiditate mare,
capacitate mare de șlefuire, rezistență mare la co roziune și biocompatibilitate. În tehnica
dentară se folosesc aliaje dentare nobile și nenobile.

Prețul ridicat al metalelor prețioase cum ar fi: Au, Pt, Pd, Ag etc., a determinat
utilizarea unor aliaje nenobile cu proprietăți bune și biocompatibilitate ridicată: Ni -Cr,
Co-Cr, Fe -Cr, Ti și Ti -Al.

Diversitatea domeniilor de utilizare ale acestor aliaje se poate face prin aplicarea
unor tratamente termice: recoacere, călire etc. Însă, sunt preferate aliajele din titan când
se impun proprietăți metalice su perioare.

[1,2]

8
1.2 Titanul și aliajele sale

Titanul este un metal de culoare gri -arginite, care poate fi găsit în natura în
diferite forme, simplu sau aliat. Titanul și aliajele sale au devenit în ultimul timp de
neînlocuit în multe domenii tehnice, dar și în medicină. Acesta este utilizat în vopsele,
materiale plastice, cerneală, pastă de dinți, etc. dar și în medicină, în operațiile
chirurgicale, datorită proprietățiilor lui favorabile care îl fac a fi aprope ideal în
implantologia endoosoasă stomatologică .
Titanul este cel mai utilizat biom aterial datorită rezistenței mecanice, greutății
specifice scăzute, rezistenței la coroziune și absenței inducerii reacțiilor alergice , prețul
acestuia fiind de patru ori mai mic decât al aurului.
Acesta este folosit sub formă de implanturi de șold, genun chi, în diferite sisteme
ortopedice, de osteosinteză etc.
„Titanul este unul dintre cele mai folosite materiale pentru implanturi dentare.
Potrivit experților, titanul este unul dintre puținele metale acceptate de organism în
structura osoasă a mandibulei sau maxilarului. Având în vedere că durata de viață este
de cel puțin 25 de ani, investiția care poate părea mare inițial este “amortizată” în timp.
” [10]
Perioada medie de viață a unui implant realizat din titan este între 25 și 30 de ani,
lucru extrem de avantajos pentru persoanele care necesită o astfel de intervenție.
O caracteristică importantă a acestui metal este că l a suprafața sa se formează un
strat de oxi zi de titan care asigură rezistența implantului la coroziune și stabilitatea
acestuia pe termen lung. Acesta funcționează ca o interfață între materialul biologic
(țesut, biomolecule) și materialul inert (Ti).
Stratul de TiO 2 ajuta la fixarea celulelor pe suprafața biomaterialului datorită
proprietățiilor chimice și structurale pe care le deț ine.
Implantul din titan este compus din: rădăcina alcătuită din titan și coroana care
este din porțelan.

1.2.1 Proprietățiile titanului:

– Densitate mică 4,5 kg/dm3 (de 4 ori mai mică decât a aurului)
– Conductibilitate termică redusă 22 W/mk
– Raport favorabil între modulul de elasticitate și densitate
– Rezistență mecanică mare, care crește prin aliere
– Rezistență mare la coroziune și în mediu foarte agresiv
– Biocompatibilitate

9
– Imunitatea biologică
– Acțiunea regeneratoare și terapeutică (calitățile cicatr izante ale oxidului de
titan)
– Punctul de topire (poate fi sterilizat fără probleme)
– Rigiditate
În tehnica dentară sunt utilizate 2 tipuri de titan: titanul pur și cel aliat.
Titanul pur este un metal alb, lucios, având o densitate foarte redusă, rezistență
bună, modul de elasticitate redus și reziste nță foarte bună la coroziune.
Cu toate acestea, aliajele de titan au proprietăți favorabile față de titanul pur,
având o rezistență elastică mult mai bună și o rezistență bună la oboseală.

1.2.2 Clasificar ea aliajelor de titan:

După modul de prelucrare:
– Aliaje deformabile plastic
– Aliaje pentru turnătorie

După domeniul de utilizare
– pentru aviație și tehnică spațială;
– pentru construcții sudate;
– pentru autovehicule;
– pentru industria chimică și petrochimic ă;
– pentru industria hidrometalurgică
– pentru industria energetică
– pentru medicină ;
– în criogenie;

După proprietăți:
– Aliaje cu plasticitate mare și rezistență medie
– Aliaje suficient de plastice și cu rezistență mare

10
– Aliaje cu rezistenta foarte buna la coroziune;
– aliaje superplastice;
– aliaje amorfe;
– aliaje cu memoria formei;

După structură:
– Aliaje cu structură α (alfa): prin prezența aluminiului, crește rezistența
aliajelor și scade plasticitatea. Nu se durifică prin tratament termic.
– Aliaje cu structur ă α+β (bifazice): sunt cele mai utilizate în prezent și sunt
tratate termic prin călire și revenire. Prezintă caracteristici de rezistență aflate
între cele două tipuri α și β.
– Aliaje cu structură β (beta): prezintă plasticitate ridicată în stare călită,
sudabilitate bună și durificare prin tratament termic.
Tehnologia titanului se consideră a fi dificilă deoarece temperatura de turnarea a
acestuia este de 1670 °C, temperatura se face doar în vaccum sau în atmosferă de argon,
astfel fiind nevoie de aparat e speciale.

[2, 3, 9, 4]

11
1.3 Osteointegrarea

Osteointegrarea reprezintă procesul de creeare a unei legături stabile între os și
materialul inserat în acesta. Cea mai mare provocare pentru medicii stomatologi care
practică implantologia este obținerea osteointegrării, adica acceptarea de către corpul
uman a materialului utilizat. Acest lucru se realizează prin crearea în jurul implantului
dentar a țesutului osos care crește stabilitatea implantului și integrarea sa în organism.

Figură 1.8 Osteointegrarea implantului dentar [25]

„În cazul implanturilor dentare, osteointegrarea se referă la formarea de țesut osos
ce se va depune între spirele implantului dentar, pentru a se crea anchiloza, adica lipsa
de mobil itate a implantului dentar în os.” [12]
Osteointegrarea este influențată de o serie de factori, printre care: factori care
depind de pacient, de implant și chirurgicali.
Factorii care depind de pacient se referă la starea de sănătate a acestuia,
afecțiuni le metabolismului osos, cantitatea și calitatea osului, starea mucoasei orale,
diabetul, care afectează cicatrizarea, viciile (alcoolul și fumatul afectează procesul de
vindecare). De asemena, în cazul paciențiilor tineri se așteapta finalizarea creșterii
osoase.
Factorii chirurgicali sunt legați de durata pentru care osul este supus prelucrărilor
în timpul intervenție. Se acordă o importanță deosebită frezării, deoarece căldura cauzată
de această operație poate duce la necroza osului.
Factorii care depind de implant sunt legați de starea suprafeței materialului, forma
implantului și biocompatibilitatea materialului impla ntat. Implantul șurub se
osteointegrează mai repede decât celelalte tipuri de implanturi și formează o legătură
mai stabilă.
Titanul este materialul cel mai utilizat în implanturi deoarece are cea mai mare
toleranță biologică și prezintă o mare capacitate de osteointegrare, având o rezistență
crescută la atacurile mediului lichid.

12
„După 20 de ani de cercetări fundamentale și clinice, Per In gvar Branemark,
profesor suedez de protetică, a finalizat, un principiu nou diferit de tot ceea ce s -a făcut
până în momentul repsectiv. Principiul reclamă un contact direct între implant și os fără
interpunere de alte țesuturi. Osteointegrarea demonstrată de Branemark devine posibilă
doar prin punerea în repaus a implantelor în grosimea oaselor maxilare, încărcarea lor
făcându -se dupa câteva luni, timp necesar osteointegrării lor.

Fără să știrbim prestigiul lui Branemark trebuie să subliniem faptul că ita lianul
Pasqualini a fost primul care a demonsrtrat apoziția osoasă în jurul unui implant
endoosos, proces pe care l -a denumit „osteogeneză funcțională”. Ulterior Schroder a
semnalat și el același lucru ca și Pasqualini, denumind fenomenul „anchiloză
funcți onală”. Gloria a cules -o însă aproape în exclusivitate Per Ingvar Branemark.
Alberktson, Zarb, Worthington și Erikson în 1986 au enunțat crieriile de succes al unui
implant:
1. Un implant izolat trebuie să fie imobil la testări clinice;
2. În jurul lui nu trebuie să apară pe radiografii retroalveolare zone de
radiotransparență;
3. Pierderile osoase pe an, după primul an de punere în funcțiune trebuie să fie
sub 0,2 mm;
4. Un implant nu trebuie să prezinte simptome persistente sau ireversibile
infecțioase, dureroa se, de parestezie, necroză sau efracție a canalului
mandibular;

Conform acestor criterii implantele osteointegrate având în vedere principiul lui
Branemark, prezintă anumite rate de succes:

Tabel 1.1 Rata de succes a implanturilor dentare
Maxilar După 1 an După 15 ani Eșecuri
Maxilar superior 84% 81% 3% dupa 14 ani
Mandibulă 91% 91% nesemnificativ

Astfel, în timp ce implantele „fibro -integrate” au o durată de viață limitată, soarta
implantelor osteo -integrate se decide în primul an, apoi rezultatele bune sunt stabile și
remarcabile.”

„Singura apreciere corectă a unei osteintegrări este examenul histologic care
trebuie să demonstreze absența țesutului conjuncti v fibros pe aproximativ 90% din
suprafața implantului. Metoda este evident imposibil de realizat. De aceea verificarea
osteointegrării se face radiografic și clinic.

Prima radiografie se efectuează la 10 -15 zile dupa intervenție, cu ocazia
verificării cicatrizării țesuturilor moi și a adaptării protezei provizorii.

Următoarea radiografie se face la aproximativ 3 luni. Cu ajutorul ei se poate
compara statusul radiologic cu cel efectuat postoperator.

13

Din punct de vedere clinic implantul treb uie să fie complet imobil. Percuția lui
cu un instrument metalic trebuie să releve un sunet clar metalic, așa -zisul „sunet de
stâncă”. Dacă implantul nu s -a osteointegrat sunetul este mat și moale. Implantul se va
îndepărta imediat. Înșurubarea energică a unui dispozitiv metalic transgingival (extensie
premucozală) poate meni imobilizarea unui implant – semn că osteointegrarea este
deficitară. Un alt semn bun este considerat „liniștea clinică” a implantului de -a lungul
tuturor etapelor de tratament.

Dacă suprastructura se agregă prin înșurubare, fiecare implant poate fi controlat
prin percuție, iar dacă suprastructura a fost cimentată, controlul osteointegrării se poate
face exclusiv radiologic.

Eșecurile apar de obicei ori în primele 2 săptămâni de la in serare, ori în primele
2 săptămâni de la încărcare. Ultimele se traduc prin dureri la presiune. În acest scop
protezele provizorii joacă și rolul de detecție a osteointegrării. Statisticile mondiale dau
un procent de 5 -10% eșecuri la implantele de stadiul II.”

[1, 12]

14
1.4 Biocompatibilitatea

Biomaterialul este un material, natural sau fabricat de om, care interacționează
cu un sistem biologic și se poate utiliza într -o aplicație medicală, acesta realizând sau
înlocuind o funcție naturală.
Biomaterialele înlocuiesc o parte a corpului care și -a pierdut funcțiile sau o
sprijină în procesul vindecării. Materialele care intră în contact cu pielea, cum ar fi
aparatele auditive, nu sunt biomateriale deoarece pielea joacă un rol de protecție față de
mediul extern .
În domeniul implantologiei, material ele utilizate trebuie să asigure o condiție
obligatorie pentru a putea fi utilizate și anume: lipsa nocivității locale și generale. Se
evită materialele care au componente toxice, cancerigene, alergice și radioactive.
Biomaterialele nu produc iritații țesuturilor care le înconjoară, nu provoacă
inflamații sau r eacții alergice, au o rezistență și o duritate mare. De asemenea, prezintă
o densitate, grad de prelucrare și design tehnic adecvat.
Nici un material străin implantat într -un organism v iu nu este complet com patibil.
Reacțiile care au loc în structura organismului viu în timpul procesului de implantare a
unui element străin, sunt determinate de o serie de factori care duc la acceptarea sau
respingerea implantului. P entru asigurarea unei f uncționări optime a implantului trebuie
urmărite trei caracteristici de bază: biocompatibilitatea, biofuncționalitatea și
biodegradabilitatea.

Biofuncționalitatea reprezintă aptitudinea de a realiza funcția pentru care a fost
introdus în corpul uman o durată cât mai îndelungată de timp.

Biodegradabilitatea este proprietatea implantului de a se degrada fie deodată cu
țesuturile vii din jurul său, fie odată ce și -a terminat de realizat rolul pentru care a fost
introdus.

Biocompatibilitatea este un pro ces complex care implică o serie de factori fizici,
chimici, biologici, medicali, de pr oiectare a materialului implantabil , etc. Aceasta nu
implică doar răspunsurile biomaterialului și a țesutului, ci , și fenomenele de la interfața
implant -țesut gazdă.

„Prin biocompatibilitate se înțelege posibilitatea ca un organism viu să tolereze
în anumite limite, fără a determina apariția unor reacții de apărare, un material străin de
el, inserat în intimitatea lu i. Rateitschack și Wolf au definit biocompatibilitatea astfel:
„un material este compatibil dacă la nivelul unui organism viu produce doar reacții
dorite sau tolerate” sau „un material cu biocompatibilitatea optimă nu produce reacții
nedorite ale țesutului ”. Se înțelege că există mai multe grade de compatibilitate. O
biocompatibilitate absolută este o utopie (Williams) ”.

15

Figură 1.9 Parametrii care influențează biocompatibilitatea materialelor implantabile [4]

În sensul mai restrâns al termenului pot fi luate în considerare doar acele
materiale la care reacțiile mediului vital în care sunt introduse sunt atât de neînsemnate,
încât ac estea nu se influențează negativ reciproc. Un rol determinant îl au procesele
chimice, fizico -mecanice, electrice și cele specifice de suprafață.
Ca etalon în ceea ce privește biocompatibilitatea materialelor folosite în
implantologia endoosoasă, este con siderat în primul rând reacția lor cu osul, cu toate că
comportarea mucoasei în regiunea periimplantară este tot atât de importantă. Acestea se
datorează faptului că majoritatea cercetărilor în legătură cu biocompatibilitatea acestor
materiale provine din domeniul chirurgiei ortopedice, care utilizează doar implante
intraosoase și unde nu se ridică probleme periimplantare la nivel de tegumente sau
mucoase. Materialele din care se confecționează implantele trebuie să determine reacții
fiziologice la nivelul țesuturilor înconjurătoare (osos, conjunctiv, epitelial).
Interacțiunea dintre implant și țesuturile periimplantare nu are voie să inducă, prin
coroziune, liză osoasă și biodegradare la nivelul suprafeței acestuia, modificări în
organism (metaloze) sau o i nstabilitatea biologică a implantului. Nu este permisă decât
utilizarea unor materiale standardizate prin norme internaționale. ” [1]
„Biomaterialele utilizate în implantologia orală trebuie să asigure transmiterea
forțelor ocluzale țesuturilor de susține re. În acest sens, ele trebuie să prezinte o rezistență
mecanică suficientă pentru a nu suferi modificări în cursul exercitării forțelor
fiziologice.

În legătură cu proprietățiile mecanice ale diferitelor materiale utilizate în
implantologie, Newesely af irmă că „țelul cercetărilor tehnologice trebuie să fie
dezvoltarea unui material pentru implante, cu o rezistență mecanică suficientă și
elasticitate adaptată osului”.

16
Parametrii mecanici ai unui material, care atestă aceste calități, sunt modulul de
elasticitate și rezistența la tracțiune. De aici se poate conchide că materialele polimerice
și aliajele pot îndeplini mai bine aceste cerințe, în timp ce materialele cerami ce, fiind
mai fragile și rigide, nu pot îndeplini în aceeași măsură aceste condiții.

La ora actuală, nu este încă pe deplin clarificat, ce fel de modul de elasticitate
este de preferat – mare, mic sau o anume izoelasticitate cu osul ( Rateitschak, Wolf) . ”
[1]

Figură 1.10 Aplicațiile biomaterialelor în medicină [14]

Leziunile provocate de aplicarea unui implant se vindecă în timp , fiind influențate
de:
• Proprietățiile fizico -chimi ce ale materialului din care este realizat implantul,
• Proprietățiile mecanice ale implantului
• Caracteristicile suprafeței materialului
• Forma și design -ul implantului

17
Biomaterialele sunt clasificate după următoarele criterii:

▪ Dupa origine
– Naturale : colagenul, gelatina, păr, lână, mătase, bumbac, celuloză, zinc, titan,
magneziu, plastice
– Sintetice : aliaje metalice și nemetalice, polimeri, materiale ceramice și
compozite

▪ După compoziția chimică
– Metale și aliaje .
Acestea au un domeniu larg de utilizare fiind folosite atât în chirurgia orală și
maxilofacială, cât și în cea cardiovasculară. Printre proprietăți se numără: rezistență
mecanică și rigiditate mare, conductibilitate termică și electrică bună, rezistență la
șocuri. Metalele folosite ca biomateriale includ oțelul inoxidabil, aliajele cobalt -crom,
aliaje pe bază de nichel, titan și metale nobile.
– Polimeri.
Se utilizează în aplicații medicale cum ar fi: piele artificială, înlocuiri de coardă
vocală, pentru lentile de contact, vase de s ânge, piele artificială etc. Se caracterizează
prin rezistență mecanică și conductibilitate termică/electrică slabă, rezistență la șocuri.
Ca și exemple sunt: teflonul, siliconul, nylonul, etc.
– Materiale compozite .
Sunt materiale care au în compoziția lo r mai multe elemente diferite, capabile să
acționeze conferind compozitului proprietăți superioare celor individuale. Acestea au
diferite proprietăți în funcție de formare: metal/metal, metal/polimer, polimer/ceramică,
etc.
– Materiale ceramice biomedicale.
Sunt materiale anorganice, nemetalice, bogate în oxigen, conținând unul sau mai
multe elemente metalice sau semi -metalice. Se utilizează în oftalmologie și
stomatologie la realizarea unor coroane dentare cu aspect deosebit , dar și pentru
obținerea de ind icatoare cum ar fi termometre, eșantioane etc. Printre proprietățiile
ceramicelor se numără: rezistență la uzură, luciul, izolează termic și electric, sunt non –
magnetice, rezistente la oxidare și șocuri termice/chimice.
Acestea se împart în ceramice bioin erte și bioactive.
Cele bioinerte se caracterizează prin duritate și rezistență crescută la uzură. De
exemplu: alumina, zirconia și carbonul.
Cele bioactive sunt caracterizate printr -o compoziție chimică care se apropie
foarte mult de cea o osului natural . Cele mai utilizate fiind hidroxiapatita și fosfatul
tricalcic.

18

▪ După gradul de tolerare în organism
– Temporare: sonde, proteze esofagiene
– Permanente: proteze cardiace, ortopedice

▪ După localizare
– Intracorporale : reprezintă dispozitive complexe care stimulează procesele
fiziologice: inimă artificială, rinichi artificial, plămân aritificial etc.
– Paracorporale : sunt utilizate la interfața cu mediul biologic
– Extracorporale : utilizate pentru transportul sângelui și a lichidelor
transfuzabile

▪ După funcția realizată
– Înlocuire de țesut dur : se folosesc în stomatologie pentru implanturi sau
coroane, dar și în ortopedie
– Înlocuire de țesut moale : sunt folosite în oftalmologie și în cardiologie la
artere
– Cu funcții specifice : membrană pentru industria farmaceutică și sânge, plămân
artificial, membrane de dializă, stimulare caridacă, etc.

▪ După interacțiunea cu organismul
– Bioinerte: nu interacționează cu țesutul viu, provocând un răspuns minim.
În jurul acestuia se f ormează o capsulă fibroasă care îl izolează de țesutul gazdă. Se
încadrează: oțelul inoxidabil, titanul, alumina, dioxidul de zirconiu și polietilena cu
masă moleculară mare.
– Bioactive: dau răspunsuri benefice, existând interacțiuni fizico -chimice cu
țesutul viu. Odată plasat în organism, acesta interacționează cu țesutul osos și uneori
chiar și cu țesuturile moi.
– Biotolerate: acestea sunt separate de organism astfel încât să nu apară
perturbări de compatibilitate cu acesta, separarea făcându -se printr -o interfață suficient
de groasă
– Bioresorbabile: acestea sunt înlocuite treptat prin avansul țesutului viu.
După introducerea în organism ele sunt supuse unui proces de dizolvare.
– Hibride: presupun asocierea materialului inert cu celule vii.

[4, 13, 26]

19
1.5 Procedee de modificare a suprafețelor implanturilor

Tehnologiile de modificare a suprafe țelor implanturilor sunt utilizate pentru
îmbunătățirea proprietățiilor de biocompatibilitate, creșterea rezistenței la uzură, la
coroziune și la oboseală.
În adeziunea și rezistența țesutului viu de implantul inserat, suprafața acestuia din
urmă poartă un rol important. Caracterizarea suprafeței implantului poartă un rol
semnificativ în înțelegerea și influența biocompatibilității materialelor.
În urma numeroa selor cercetări și experimente s -a constatat că raspunsul corpului
asupra implantului este determinat de suprafața acestuia. O suprafața netedă a
implantului determină o zonă de contact redusă, de aceea odată cu creșterea rugozității
implantului crește dur ata de viață a intervenției.
De asemenea, suprafața poroasă a implantului duce la creșterea celulelor osoase
în porii săi. Astfel se reduce rigiditatea și tensiunile locale.
Modificarea suprafeței implantului se realizează printr -o mulțime de posibilităț i,
de la șlefuirea lui până la anodizarea electrochimcă.
Printre proced eele importante de modificare a suprafețelor se numără: sablarea,
atacul cu acid a suprafețelor, atacul chimic al suprafețelor și anodizarea electrochimică.
[4, 27]
1.5.1 Sablarea

Sablare a reprezintă procedeul mecaninc cel mai utilizat pentru curățarea sau
finisarea oricărui tip de material solid. Operația de sablare se realizează în general
înainte de grunduire sau vopsire.
Sablarea constă în proiectarea cu viteză, pe suprafața material elor care necesită
prelucrare, a unor materiale abrazive sau nisip. Diametrul particulelor abrazive este ales
în funcție de rezultatul care se dorește a fi obținut. Operația se realizează în spații închise
datorită pericolului cauzat de combinația aer comp rimat – nisip la viteze foarte mari.
Sablarea metalelor este una dintre cele mai întâlnite tipuri de salbare. Metalele
suportă diferite grade de curățare prin sablare în funcție de calitatea suprafeței metalelor
care urmează să fie prelucrate.
Tipurile de calitatea inițială a suprafeței metalelor sunt:
• Supr afață de calitatea A – metalul prezintă depuneri puternic aderente rezultate
în urma procesului de laminare sau turnare și nu prezintă urme de oxidare
• Supr afață de calitatea B – metalul este acoperit cu depuneri slab aderente și are
ușoare urme de oxidare
• Suprafață de calitate C – metalul prezintă urme de depuneri și este puternic oxidat
• Suprafață de calitate D – suprafața este corodată în profunzime, metalul fiind
puternic oxidat.

20

Figură 1.11 Sablarea ind ustrială utilizată la repere de dimensiuni mari [15]

Sablarea sticlei reprezintă „mătuirea” suprefeței sticlei în scopul obținerii unui
design spectaculos, a unor modele și imagini inedite care să fie plăcute vizual.
Sablarea pietrei se realizează pentru obținerea diferitelor modele, timpul de
prelucrare fiind mult mai scurt decât la gravarea manuală.
Lemnul este sablat în scopul curățirii acestuia.
În cazul implanturilor, cu ajutorul sablării se poate realiza o rugozitate crescută
prin utilizarea particulelor de diferite forme, dimensiuni, materiale, densități etc.
Rugozitatea crește odată cu creșterea dimensiunii de particule utilizate.
Procesul de sablare induce la formarea unui strat superficial fin, cu strat rezidual.
Suprafața imp lantului suportă microdeformații plastice atunci când este sablat cu oxid
de aluminiu, oxid de titan, oxid de siliciu, fosfat de calciu sau hidroxiapatită.
Pentru a îmbunătății osteointegrarea implanturilor de titan au fost utilizate diferite
metode printr e care se numără și sablarea implanturilor cu particule ceramice dure. Cu
ajutorul aerului comprimat, aceste particule sunt proiectate pe suprafața implantului.
Astfel, în funcție de mărimea particulelor sunt realizate pe suprafața implanturilor
diferite n ivele de rugozitate. Materialele utilizate pentru sablare trebuie să fie stabile
chimic și să fie biocompatibile, printre acestea se numără: particule de aluminiu, oxid
de titan și fosfat de calciu.
[15, 16, 17]
1.5.2 Atacul cu acid a suprafe țelor

În urma atacului cu acid a suprafeței implantului aceasta se corodează, prin
îndepărtare de material. Rugozitatea rezultată depine de microstructura suprafeței de
acid și de timpul de atac acid.
Suprafețele atacate cu acid cresc aderența celulară și forma rea osoasă și sporesc
osteointegrarea.

21
Acizii care se utilizează în mod obișnuit la acest procedeu sunt: acidul fluorhidric
(HF), acidul azotic (HNO3), acidul sulfuric (H2SO4), acidul clorhidric (HCl) sau o
combinație a acestora.

1.5.3 Sablarea și atacul chimi c al suprafețelor

Cercetătorii anului 1990 au descoperit faptul că suprafețele sablate iar mai apoi
atacate chimic au cele mai multe avatantaje, comparând cu celelalte procese de
modificare a suprafețelor implanturilor.
Acest procedeu constă în utilizar ea unor granule, de tipul celor de SiO 2 (dioxid
de siliciu) și Al 2O3 (oxid de aluminiu), pentru a creea o macro -rugozitate pe suprafața
implantului. După procesul de sablare, atacul chimic se relizează cu ajutorul substanțelor
de H 2SO 4 (acid sulfuric) și HCl (acid clorhidric), timp de câteva minute la o temperatură
înaltă, cu scopul de a creea adâncituri mici pe suprafața deja sablată, realizându -se astfel
o suprafață micro -rugoasă.
În urma acestei metode, crește contactul dintre os și implant, acest lucru ducând
la grăbirea și îmbunătățirea procesului de osteointegrare, dar și la mărirea duratei de
viață a implantului.

22
1.6 Procedeul tehnologic de anodizare electrochimică

În domeniul medical au fost folosite o serie de metode pentru a dezvolta
nanostructuri pe suprafața titanului. Una dintre cele mai noi și mai populare metode de
a produce structuri controlate pe suprafața implantului este anodizarea elect rochimică.
Această metodă a fost descoperită și valorificată în u ltimele decenii.
Anodizarea este procedeul de acoperire a suprafeței cu un strat de oxid protector.
Partea care trebuie tratată este folosită pe post de anod, într -o celulă electrolitică în care
se află un electrolit oxidant. Când curentul trece printr -o soluție acidă, hidrogenul este
eliberat din catod și oxigenul formează suprafața ano dizării. Electricitatea și baia de acid
deschid textura suprafeței și structura de cristal și construiesc grosimea stratului de oxid.
Spre deosebire de procesul de placare, unde un strat este aplicat pe suprafață, în
cazul procesului de anodizare se modifică suprafața.
Creșterea nanoporilor se realizează la suprafața barierei de oxid. Soluția
electrochimică produce denivelări ușoare și crăpături la suprafața oxidului. Astfel, în
aceste zone, stratul de oxid se subțiază și determină o creștere a intensității curentului.
Procesul de anodizare se continuă, metalul fiind atacat. Aria de oxidare crește odată cu
adâncimea zonei de atac chimic. Acest lucru duce la disoluția rapidă a oxidului,
adâncind porul și mai mult.
Direcția de creștere a oxidului este influențată de tuburile din jurul acestuia, tubul
de oxid fiind înglobat de tubul vecin cu cel mai mare volum.
Diametrul final al nanotubul ui este strâns legat de rata de creștere a oxidului
raportat la tensiunea aplicată.
Nanotuburile obținute în urma procedeului de anodizare electrochimică pot să
aibă structur ă amorfă sau cristalină. În cazul în care sunt obținute structuri amorfe, se
vor a plica straturi de recristalizare, acestea ducând la creșterea duratei de viață.
Lungimea și diametrul nanotuburilor sunt influențate de durata ciclului de
anodizare.
În urma anodizării se mărește rezistența la coroziune și uzură a suprafeței, iar
vopse lele vor avea o aderență mai bună față de metalul gol. Acest proces modifică
textura microscopică a suprafețelor și structura cristalină. Straturile anodice sunt mult
mai puternice și mai aderente, lucru care le face să fie mai rezistente la desprindere și
uzură.
Prin variația parametrilor de tipul: temperatură, curent, compoziția electrolitului,
potențialul anodic, etc. pot fi schimbate proprietățiile chimice și structurale ale oxizilor.
Oxidul are rezistivitate ridicată față de electrolit și părțile metal ice ale circuitului
electric. Stratul de oxid are o grosime finală care variază aproape linear cu tensiunea
aplicată.
În cazul anodizării titanului, procesul se realizează cu doi sau trei electrozi, având
la anod titanul sau aliajlul de titan, iar la catod : platină, cupru, carbon, oțel inoxidabil.

23
În timpul procesului, suprafața acestuia își modifică culoarea, fără însă a fi folosiți
pigmenți. Culoarea se modifică în funcție de grosimea stratului de oxizi. Cu creșterea
timpului de oxidare, crește și reziste nța la coroziune, însă apar defecte pe suprafața
titanului.
Titanul anodizat este folosit în cazul implantu rilor medicale, fiind îmbunătățite
adeziunea și legarea de os. Un strat de oxid anodizat are între 30 nanometri și câțiva
micrometri grosime. Nanotu burile obținute prin procesul chimic de anodizare
electrochimică au o dimensiune controlabilă, prezintă o bună uniformitate, au o
suprafață mare, se prezintă în stare amorfă.
Procesul de anodizare este unul util și des întâlnit, acesta ajutând la îmbunătă țirea
performanței implantului.
[18, 19, 20, 21]

Schema procesului de anodizare electorchimică este prezentată în figura de mai
jos.

1- Anod
2- Catod
3- Electrolit
4- Sursă de curent
5- Sistem de răcire
6- Termometru
7- Agitator

Figură 1.12 Schema procesului de anodizare electrochimică [22]

24
2. Partea practică

2.1 Procedeul de anodizare electrochimică a suprafețelor filetate ale
aliajului Ti6Al4V

Anodizare este un proce deu de modificare a unui metal prin formarea unui strat
de oxid pe suprafața acestuia, determinând ca metalul să devină mai puternic, durabil, și
rezistent la coroziune.
Rezistența la coroziune presupune rezistența la procesele chimice și
electrochimice a me diului în care este expus, procese care duc la degradarea spontană a
suprafeței metalelor și aliajelor.
Aceasta caracteristică reprezint ă un aspect important al biocompatibilității,
corpul uman fiind un mediu agresiv pentru metalele utilizate în realizare a imp lanturilor,
datorit ă fluidului tisular.
Experimentul descris poartă denumirea de anodizare deoarece partea metalică
care urmează a fi tratată poartă rolul de anod în procesul electrolitic.
Se va anodiza un șurub de titan cu pasul 1,4 mm, utilizat în implanturile dentare.

Figură 2.1 Șurubul supus anodizării

25
2.1.1 Descrierea necesarului de lucru

Pentru realizarea experimentului este nevoie de:
• Baie de ultrasunete
• Stereomicrosop
• Etuvă de uscare
• Voltmetru
• Ampermetru
• Surse de curent
• Dispozitiv pentru prinderea pieselor
• Laptop (care să conțină softul NANOSOURCE Varianta 2 necesar
realizării experimentului)
• Soluție de Acid fosforic (H 3PO 4)
• Soluție de Acid fluorhidric (HF) de concentrație 5%
• Recipiente de sticlă

Figură 2.2 Etuvă de uscare

Figură 2.4 Baie de ultrasunete

Figură 2.3 Voltmetru și ampermetru

26
2.1.2 Descrierea pașilor de lucru:

La începerea experimentului se pregătește șurubul: se spală în baie cu ultrasunete
timp de 10 minute și apoi se usucă în etuvă.
Deoarece soluțiile experimentale sunt periculoase, pentru a evita accidentele în
timpul experimentului, la manipularea soluțiilor se utilizează mănuși.
Se pregătește soluția de anodizare , numită soluție electrolitică, prin amestecarea
a 15 ml de acid fosforic – H3PO 4, cu 15 ml de acid fluorhidric – HF. Soluțiile se toarnă
fiecare în câte un pahar Berzelius gradat, asa cum se poate observa în imaginea
următoare , iar d upă măsurarea valorii necesare acestea se toarnă în a celași pahar și se
amestecă .

Figură 2.5 Soluții pentru prepararea șurubului ce urmează a fi anodizat

Elementul esențial care face ca oxidul care se dezvoltă să fie nanotubular este
fluorul, prezent în acidul fluorhidric . În lipsa acestuia s -ar obține doar oxid compact.
De asemenea, concentrația soluțiilor este foarte importantă , deoarece o
concentrație p rea mare duce la coroziunea substratului.

27
Se pornește Softul NanoSource și se reglează parametrii:
• Tensiunea de anodizare: U = 30 V
• Rampa de creștere a tensiuni V = 0,12 V/s .
În urma cercetărilor experimentale făcute în laborator, s -a constatat că r ampa de
creștere nu trebuie să fie mai mare de 0,2 V/s, deoarece la tensiuni mari apar exfolieri
ale stratului de oxid ce se dezvoltă pe suprafața implantului de titan .

Figură 2.6 Softul NanoSource

• Timpul de menținere după ce ajunge la tensiunea stabilită: Hold_time:
1800 s .
După setarea timpului de menținere la tensiunea stabilită, softul calculează timpul
total de realizare a experime ntului și îl afișează pe ecran.
• Numărul de rotații pe minut: n = 10 rot/min .
În soft se introduce numărul 34 în campul destinat rotațiilor, acest număr a fost
determinat experimental și duce la realizarea a 10 rot/min.
Apoi, în instalația destinată experime ntului se prinde anodul și catodul, la o
distanță de 15 mm unul față de ce lălalt, cu ajutorul unor suporți speciali. La anod se va
introduce șurubul destinat implantului dentar, iar la catod se va introduce platină sau
cupru. Materialul introdus la catod nu influențează procesul, acesta având doar rolul de
a degaja hidrogen.

28

Figură 2.7 Stand experimental
Anodul și cadotul sunt apoi scufundați într -o baie de soluție electrolitică.
Se pornește softul. Când curentul trece prin soluția acidă, catodul degajă hidrogen
și se formează oxigen pe suprafața anodului. Astfel se realizează un film de oxizi de
metal care crește pe suprafața șurubului tratat.

Figură 2.9 Anod + catod în soluție electrolitică

Figură 2.8 Șurub + Suport de prindere

29
Metalul își păstrează aspectul natural, dar stratul format pe suprafața acestuia îi
asigură creșterea rezistenței și a duratei de viață.
Softul ne permite pe tot parcursul experimentului să urmărim un grafic în care ne
este prezentată tensiunea și timpul rămas de anodizare. Pe măsură ce crește tensiunea
șurubul își schimbă culoarea, în finalul experimentului revenind la culoarea inițială dar
păstrând ușoare tente de culoare (de exemplu: violet, gălbui, albăstrui etc.)

Figură 2.10 Schimbarea culorii șurubului în timpul procesului de anodizare

Procedeul de anodizare durează aproximativ 30 de minute. Probele sunt apoi
uscate în etuvă sau în aer liber, sunt sigilate într -un recipient destinat experimentului și
sunt trimise la analiză. Examinarea probelor se face cu ajutorul microscopului, probele
fiind examinate la măriri de 1500x, 10000x, 20000x, 35000x, 100000x de ori.

Figură 2.11 Analiza probei

30
2.1.3 Rezultate în urma experimentului

Procesul de anodizare urmărește crearea de nanostructuri pe suprafața șurubului
de titan, care urmează a fi utilizat ca și implant dentar. Astfel acesta prezintă stabilitate
termică și chimică, suprafață mare de contact, dimensiuni controlabile, integrare bună
la nivelul țesutului osos, aspecte care duc la existența unei biocompatibilități excelente.
Stratul anodizat penetrează suprafața metalului neschimbând dim ensiunile finale
ale acestuia.
În urma analizării la microscop a probelor anodizate, se poat e observa în
imaginile prezentate suprafața implantului.

Figură 2.12 Suprafața anodizată a implantului marită de 75 de ori

Figură 2.13 Suprafața anodizată a implantului marită de 1.500

31

Figură 2.14 Suprafața anodizată a implantului mărită de 10.000 de ori

Figură 2. 15 Suprafața anodizată a implantului mărită de 20.000 de ori

Astfel, ca rezultat al experimentului de anodizare se obțin nanotuburile de titan.
Nanotuburile reprezintă un mijloc optim de îmbunătățire a biocompatibilității
implanturilor cu corpul uman datorită proprietățiilor lor unice.
În primul rând, nanotuburile imită nanomorfologia osoasă, sporind interacțiunea
dintre implant și celulele adiacente, lucru care ajută la osteointegrarea implantului și la
rezistența la fixare a acestuia.

32
De asemenea, pereții nanotuburilor prezintă spații care permit schimbul de
substanțe nutritive ș i gaze cu corpul uman.
Lungimea, diametrul și alți parametri a nanotuburilor create pe suprafața
implantului pot fi ușor modificate, procesul de anodizare fiind unul simplu și care nu
implică costuri ridicate.
Pe aproape toate aliajele de titan, în spec ial pe cele care conțin metale
tranziționale, ca Ti6Al4V, Ti6Al7Nb sau aliaje de TiZr, pot fi obținute nanotuburi din
TiO2 și pot fi utilizate în biomedicină. Nanotuburile obținute prin procesul chimic de
anodizare electrochimică au o dimensiune controlabi lă și prezintă o bună uniformitate .

[29, 30]

33
2.2 Studiu documentar privind standardele de biocompatibilitate
aplicabile dispozitivelor medicale (ISO 10993, ISO 7405)

Pentru determinarea testelor c e se pot realiza în scopul evaluării
biocompatibilității elementelor metalice cu corpul uman se studiază standardul ISO
7405 (Evaluarea biocompatibilității dispozitivelor medicale utilizate în stomatologie) și
seria de standarde ISO 10993 (Evaluarea biologi că a dispozitivelor medicale)
Standardul ISO 7405 face referință la evaluare a biocompatibilității dispozitivelor
medicale utilizate în stomatologie. El conține teste speciale, pentru care există o vastă
experiență în stomatologie și care recunosc nevoile s peciale ale acestui domeniu .
Sunt prezentate metode de testare, prioritatea fiind aceea de a minimiza utilizarea
animalelor. Decizia ca testele să se realizeze pe animale, trebuie luată doar dupa ce
cercetătorii se asigură ca testul nu poate fi realizat pr intr-o altă metodă experimentală.
De asemenea, pentru a avea un număr cât mai redus de animale supuse acestor teste,
este precizat faptul că se pot realiza simultan mai multe tipuri de teste pe acelși animal.
În conformitate cu ISO 10993 -2, aceste teste s unt efectuate într-o manieră
eficientă și umană.
Clasificarea dispozitivelor medicale conform standardului ISO 7405 este
următoarea:
1. După natura contactului
– Dispozitive fără contact (sunt acele dispozitive care nu au contact direct
sau indirect cu corpul unei persoane)
– Dispozitive de contact cu suprafața (dispozitivele care intră în contact cu
suprafața intactă sau afectată a pielii, suprafața intactă sau afectată a mucoasei orale, cu
suprafețele exterioare ale țes uturilor dentare dure, inclusiv smalțul, dentina și cimentul)
– Dispozitive de comunicație externă (dispozitive dentare care pătrund și
intră în contact cu mucoasa orală, țesuturi dentare dure, țesut pulpa dentară sau os sau
orice combinație a acestora și su nt expuse mediului oral).
– Dispozitive de implant utilizate în stomatologie
Aceste dispozitive includ implanturi dentare și alte dispozitive dentare care sunt
parțial sau integral încorporate în unul sau mai multe dintre următoarele:
A. țesutul moale, de ex. i mplanturi subperiostatice și implanturi subdermice;
B. os, de ex. implanturi endoosoase și substituenți osoși;
C. sistemul pulpodentinal al dintelui, de ex. materiale endodontice;
D. orice combinație a acestora, de ex. implaturi transosoase.

2. După durata contactulu i
– Dispozitive cu expunere limitată (dispozitive la care utilizarea sau
contactul este de până la 24 de ore)

34
– Dispozitive de expunere prelungite (la care utilizarea sau contactul o
singură dată, de mai multe ori sau pe termen lung depășește 24 de ore, dar nu mai mult
de 30 de zile)
– Dispozitive cu contact permanent (la care utilizarea sau contactul o singură
dată, de mai multe ori sau pe termen lun g depășește 30 de zile).

35
Testarea biocompatibilității se face conform standardelor: ISO 10093 și ISO 7405.

ISO 7405
Tipuri de teste care trebuie luate în considerare pentru evaluarea
biocompatibilității dispozitivelor medicale utilizate în stomatologie

Tabel 2.1 Tipuri de teste pentru evaluarea biocompatibilității c onform ISO 7405
Natura
contactului
cu corpul Durata
contactului A
– Limitat (<
24h) B –
Prelungit (24
h – 30 d) C –
Permanent (>
30 d) Grupa 1 Grupa 2 Grupa 3
Teste de
citotoxicitate

ISO 7405,
6.2 și 6.3 Teste de
citotoxicitate

ISO 10993 -5 Teste de
citotoxicitate

ISO 7405,
Anexa B Hipersensibilitate
de tip întârziat

ISO 10993 -10 Iritație sau
reactivitate
intracutanată

ISO 10993 –
10 Toxicitate
sistemică
acută

ISO
10993 -11 Toxicitatea
sistemică
subacută

ISO
10993 -11 Genotoxicitate

ISO 10993 -3 Implantarea

ISO 10993 –
6 Testul de
utilizare
a pulpei
și a
dentinei

ISO
7405,
6.4
Testul
de
captare
a pulpei

ISO
7405,
6.5 Test de
utilizare
endodontic

ISO 7405,
6.6
Dispozitiv de
suprafață A X X X X
B X X X X O O
C X X X X O X X
Dispozitiv de
comunicație
externă A X X X X X O X
B X X X X X X X X X X
C X X X X X X X X X X
Dispozitiv
implant de
țesut / os A X X X X O X X
B X X X X X X X X X X
C X X X X X X X X X X
NOTA 1 X indică că testul trebuie luat în considerare pentru utilizare;
O Aceste teste suplimentare de evaluare ar trebui abordate în prezentare, fie prin includerea testelor, fie prin raționamentu l pentru omiterea lor.
NOTA 2 Acest tabel e ste un cadru pentru elaborarea unui program de evaluare și nu este o listă de verificare.

36
ISO 10993
Tabel 2.2 Tipuri de teste pentru evaluarea biocompatibilității conform ISO 10993
Clasificarea dispozitivelor medicale
prin: Efectul biologic
Natura contactului cu
corpul: Durata
contactului
A-limitat
(≤24 ore)

B-prelungit
(> 24 h
până la 30
z)

C-
permanent
(> 30 d)

citotoxicitatea

Sensibilizare
Iritație sau reactivitate intracutanată
Toxicitate sistemică acută

Pirogenicitatea mediată de materiale

Toxicitate subacută/sucbronică
Genotoxicitate
Implantarea
hemocompatibilitate
Toxicitate cronică
Efecte cancerigene

Toxicitate pentru reproducere /
dezvoltare
Degradare

Categorie Contact
Dispozitiv
de suprafață
Piele intactă A X X X
B X X X
C X X X
Membrana
mucoasă A X X X
B X X X O O O O
C X X X O O X X O O
Suprafață
afectată sau
compromisă A X X X O O
B X X X O O O O
C X X X O O X X O O O

Dispozitiv
de
comunicație
externă Traseul de
sânge,
indirect
A X X X X O X
B X X X X O O X
C X X O X O X X O X O O
Țesut / os /
dentina
A X X X O O
B X X X X O X X X
C X X X X O X X X O O
Sânge
circulant
A X X X X O O X
B X X X X O X X X X
C X X X X O X X X X O O
Dispozitiv
implant
Țesut / os A X X X O O
B X X X X O X X X
C X X X X O X X X O O
Sânge A X X X X O O X X
B X X X X O X X X X
C X X X X O X X X X O O

X = ISO 10993 -1:2009 puncte finale recomandate pentru examinare
O = Obiective suplimentare recomandate de FDA pentru examinare

[6, 7]

37
2.3 Studiu economic privind costurile experimentelor de
biocompatibilitate

În urma studierii standardelor ISO cu privire la experimentele care se pot realiza
pentru testarea biocompatibilității, s -a decis realizarea unui test de biocompatibilitate în
vitro. Având în vedere că nu s -au putut identifica la Facultatea de Medicină a U MFST
persoane care să aibă experiență și activitate cu rezultate în testarea biocompatibilității
materialelor metalice utilizate pentru implanturi, s -a realizat un studiu documentar al
literaturii de specialitate pentru identificarea unui protocol de lucru simplu și ușor de
utilizat [5]. În urma acestui studiu, metodologia propusă este următoarea:

2.3.1 Fabricarea nanotuburilor

Testele care urmează a fi făcute, sunt teste de biocompatibilitate realizate în vitro.
Acest lucru presupune realizarea testului într -un mediu controlat, altul decât un corp viu.
Primul pas în executarea experimentelor va fi realizarea nanotuburilor din oxid de titan,
prin procedeul de anodizare elect rochimică , desc ris anterior.

2.3.2 Cultura celulelor

Pentru testele de biocompatibilitate va fi utilizată l inia celulară MG63 (The Bank
of Cell Type of Culture Collection de la Academia Chineză de Științe, Shanghai, China).
Celulele vor fi cultivate în DMEM cu conținut ridicat de glucoză (Thermo Fisher
Scientific, Waltham, MA , SUA) cu 10% FBS (PAN Biotech GmbH, Berlin, Germania)
și 1% penicilină – streptomicină (Thermo Fisher Scientific) în condiții de cultură standard
(95% umiditate, 5% CO2 și 37°C). Mediul de cultură va fi schimbat o dată la două zile,
iar celulele vor fi pis ate odată ce au ajuns la o confluență de 80%.

2.3.3 Morfologie

Probele trebuie plasate într-un recipient , sub formă de placă cu 24 de godeuri .
Apoi, 1 ml suspensie de celule MG63 (1×105 celule/ml) vor fi însămânța te pe fiecare
probă. Probele vor fi cultivate timp de 1 zi în condiții standard de cultură, iar apoi vor fi
spălate de două ori cu PBS și vor fi fixate cu 2,5% glutaraldehidă (Solarbio Company,
Beijing, China) timp de 2 ore la temperatura de 4°C. După deshidratarea treptată a
probelor cu concentrații de etanol în serie timp de 10 minute la fiecare concentrație
(50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% și 100%), probele trebuie uscate la punctul critic și
acoperite cu Au pentru imagistică cu microscop electronic de scanare (SEM, SU8010;
Hitachi Ltd., Tokyo, Japonia).

38
2.3.4 Documentare pentru achiziționarea necesarului de materiale pentru
studiile de biocompatibilitate

În urma analizări pașilor care trebuie urmați pentru realizaerea experimentului
prezentat , s-a constatat c ă pentru obținerea re zultatelor dorite este necesară
achiziționarea următoarelor materiale și substanțe :
▪ Titan pur sau aliaj de titan
▪ Acetona
▪ Apă deionizată
▪ Etilen glicol
▪ Acid clorhidric
▪ Florură de amoniu
▪ Linia celulară MG63
▪ DMEM cu conținut ridicat de glucoză
▪ Ser de fetus d e bovine
▪ Penicilină -streptomicină
▪ Soluție tamponată cu fosfat
▪ Glutaraldehidă
▪ Etanol
S-a făcut un studiu documentar pe site -ul producătorului și distribuitorului de
produse chimice și biologice „Sigmaaldrich” ( www.sigmaaldrich.com ) și pentru fiecare
din pro dusele menționate în lista de mai sus, s -au analizat caracterisiticile și oferta de
preț și s-a realizat o prezentare a fiec ărui produs și un tabel centralizator cu costurile
fiecăruia, după cum urmează:
Acetona este o substanță incoloră cu un miros spec ific, care în concentrații
ridicate devine înțepător. Este utilizată ca solvent organic și ca reactant într -o serie de
procese. Aceasta se dizolvă în orice proporție cu apa și cu majoritatea solvențiilor.
În cazul experimentului, acetona este utilizată pe ntru curățarea și lustruirea
probelor de titan , atât la începutul procesului de anodizare cât și pe parcursul
experimentului.

Figură 2.16 Ofertă de preț acetonă

39
În urma analizei pe site, a fost găsită o singură variantă pentru procurare, având
cantitatea de 1 litru și prețul de 54,40 Euro.

Apa deionizată este un lichid limpede, incolor. Aceasta se utilizează pentru
prepararea diferitelor soluții, în diverse scop uri industriale și în procese biochimice.
Lipsa impuritățiilor în apă este importantă pentru a menține sistemul curat și a -l
preveni de acumularea bacteriilor și a algelor.

Figură 2.17 Ofertă de preț apă deionizată

Prețul acesteia este de 14,10 Euro pentru o cantitate de 1 litru.
Etilen glicolul reprezintă un lichid inodor, incolor și cu un gust dulceag, având o
toxicitate ridicată. În cazul acestui exp eriment, etilen glicolul a fost folosit pentru reacția
de anodizare.

Figură 2.18 Ofertă de preț etilen glycol

40
Varianta aleasă pentru desfășurarea experimentului este cea cu cantitatea de 100
mililitri, la prețul de 57,40 de Euro.

Acidul clorhidric este o soluție apoasă a hidrogenului, un acid anorganic tare
care face parte din clasa acizilor minerali. Aceasta este o soluție des întâlnită în
laboratoare, în cazul experimentului de față fiind folosită pentru curățare.

Figură 2.19 Ofertă de preț Acid clorhidric

Dintre variantele prezentate, prima variant este optimă petru cultura celulelor.
Astfel, se alege varianta de 100 mililitri, la 35 Euro.

Florură de amoniu este un compus anorganic. Se cristalizează sub forma unor
prisme mici, incolore, având un gust salinic puternic, fiind extrem de solubilă în apă.
Este folosită în analize chimice, în conservarea berii și drept conservant pentru lemn.

Figură 2.20 Ofertă de preț florură de amoniu

41
A fost aleasă varianta de 25 de grame, cu prețul de 111,00 Euro.

MG-63 este linia celulară umană utilizată pentru realizarea diferitelor
experimente de biocompatibilitate.
Celulele aparțin corpului unei persoane de sex masculin, în vârstă de 14 ani.

Linia celulară MG -63 umană este utilizată la:
• investigarea citotoxicită ții extractelor de ciment acrilic osos pe celule MG -63
• fabricarea nișilor tridimensionale (3D) și studierea viabilității celulare, aderenței
și proliferării celulelor MG -63
• ca un control pozitiv pentru procedura de imunizare
• să studieze interacțiunil e și efectele titanului

În urma analizei de pe site, au fost găsite următoarele variante de linii celulare
MG-63, care pot fi achiziționate, în funcție de cantitatea și prețul dorit.

Figură 2.21 Ofertă preț MG -63

Dintre acestea, a fost aleasă prima variantă, având prețul de 332,50 Euro și o
cantitate de 20 UL, echivalentul a 0,02 mililitri.

DMEM (Mediul Eagle modificat de Dulbecco) este cel mai adecvat mediu pentru
culturile de celule și țesuturi. Modificarea Dul becco constă în mărirea conținutului de
aminoacizi și vitamine din mediul original de până la 4 ori. Acesta se poate găsi atât în
format lichid, gata de utilizat, cât și sub formă de publere pentru a putea fi depozitat o
perioadă mai lungă de timp.
În cazul testului efectuat, celulele au fost cultivate în mediu DMEM cu conținut
ridicat de glucoză.

42

Figură 2.22 Ofertă preț DMEM

În urma analizei a fost aleasă varianta de 500 de mililitri, având prețul de 28,10
Euro.

FBS (Ser de fetus de bovine) este un amestec complex de biomolecule cu greutate
moleculară mică, fiind un supliment comun pentu mediile de cultură celulară. Cuprinde
molecule, cum ar fi factori de creștere, vitamine, proteine, hormoni, etc. acestea ajutând
la creșterea și menținerea celulelor.

Figură 2.23 Ofertă preț FBS
Varianta aleasă este cea de 50 de mililitri, cu 75,20 Euro.

43
Penicilină -streptomicină este substanța antibiotică cea mai des utilizată pentru
cultura celulelor. Aceasta este utilizată pentru a menține condițiile sterile pe durata
parcursului culturii celul are, fără a avea efecte adverse asupra celulelor cultivate.
Recipientul trebuie bine închis și păstrat într -un loc uscat și bine ventilat.

Figură 2.24 Ofertă preț penicilină -streptomicină

Varianta aleasă a fost cea de 20 mililitri, cu prețul de 14.50 Euro.

Soluția tamponată cu fosfat este o soluție tampon utilizată în cercetarea
biologică. Aceasta este o soluție de sare pe bază de apă, care ajută la păstrarea unui pH
constant. Concentrați ile de ioni și osmolaritate ale soluțiilor se potrivesc cu cele ale
corpului uman.
Această soluție are o serie de utilizări deoarece nu este toxică pentru celule. În
cazul experimentului soluția a fost utilizată pentru spălarea probelor.

Figură 2.25 Ofertă de preț pentru soluția tamponată cu fosfat

44
În urma analizei pe site, a fost aleasă varianta optima pentru cultura celulelor,
având cantitatea de 1 litru si prețul de 204,00 Euro.
Glutaraldehida este un lichid incolor, uleios și cu miros înțepător. Este
disponibilă sub formă de soluție apoasă și este utilizată pentru dezinfectarea
echipamentelor medicale sau ca și conservant în combinație cu apa.

Figură 2.26 Ofertă de preț glu taraldehidă

Varianta optima este cea de 50 de mililitri la prețul de 160,00 Euro.

Etanol este un compus organic, din clasa alcoolilor. Mai poartă și denumirea de
alcool etilic, sau pur și simplu alcool. Este volatil, inflamabil și incolor și se obține prin
fermentația zaharurilor prin intermediul drojdiilor, sau prin procedee petrochimice.
Acesta se folosește ca și solvent, sursă de combustibil și ca materie primă. În
cazul experimentului dat, etanolul este folosit pentru curățare.

Figură 2.27 Ofertă preț etanol
Varianta aleasă a fost cea de 1 litru, la 204 Euro.

45
În urma analizei soluțiilor utilizate pentru realizarea experimentului și a ofertei
de preț a celor de la Sigmaaldrich, am realizat un tabel cu valoarea produselor și
cantitățiile acestora.

Tabel 2.3 Centraliza tor substanțe și costuri necesarea realizării experimentului
Denumire (engleză) Denumire
(română) Cant . Preț
Euro Lei Lei+TVA
Acetone Acetona 1 L 54,40 261,79 311,53
Deionized water Apă deionizată 1 L 14,10 67,68 80,53
Ethanediol Etilen glicol 100 ML 57,40 275,52 327,86
Hydrochloric acid Acid clorhidric 100 ML 35,00 168,00 199,92
Ammonium fluoride Florură de
amoniu 25 G 111,00 532,80 634,03
MG63 cell line Linia celulară
MG63 20 UL 332,50 1 596,00 1 899,24
High-glucose DMEM
(Dulbecco’s
Modified Eagle’s
Medium) DMEM cu
conținut ridicat
de glucoză 500 ML 28,10 134,88 160,50
FBS (Fetal Bovine
Serum) Ser de fetus de
bovine 50 ML 75,20 360,96 429,54
Penicillin –
streptomycin Penicilină –
streptomicină 20 ML 14,50 69,6 82,82
PBS (Phosphate
buffered saline) Soluție tampon
cu fosfat 1 L 204,00 979,2 1 165,25
Glutaraldehyde Glutaraldehidă 50 ML 160,00 768,00 913,92
Ethanol Etanol 1 L 204,00 979,20 1 165,25
TOTAL 1 290,2 6 193,63 7 370,39

În tabel sunt prezentate sumele totale în lei și euro. Pentru transformarea prețului
în lei, s -a considerat 1 Euro ca fiind egal cu 4,8 lei. Iar, pentru calculul adaosul ui de
TVA s-a adunat un procentaj de 19%.
Astfel, valoarea finală de care este nevoie p entru achizițio narea substanțelor
necesare realizării experimentului de biocompatibilitate în vitro, este exprimată în lei cu
TVA fiind egală cu 7 370,39.
[28, 5]

46
2.4 Studiu privind îmbunătățirea dotării cu echipamante de cercetare a
laboratorului de Ingineria Suprafețelor Biomaterialelor

Din totdeauna, datorit ă unor boli sau accidente, oamenii au fost preocupați de
restaurara anumitor părți din corp. Intervențiile chirurgicale precedente, în general
eșuau, din cauza infecțiilor care apăreau ulterior. Metode și materiale au fost mai apoi
descoperite în urma multo r teste și investigații. De aceea, relizarea și modernizarea unui
laborator, care să conțină dotările necesare cu privire la studierea materialelor și
dispozitivelor medicale care sunt compatibile cu corpul uman, este foarte importantă.
Obiectivele labor atorului de cercetare sunt orientate spre implanturile și
dispozitivele dentare și ortopedice. Dezvoltarea laboratorului se bazează pe faptul că
cercetarea și transferul rezultatelor obținute vor duce la îmbunătățirea proprietățiilor
materialelor biomedica le și a celor din chiurghia oro -maxilo -facială și ortopedică.
Tehnicile de modificare a suprafeței implantului determin ă dezvoltarea procesului de
osteointegrare și creșterea duratei de viață a implantului.
Laboratorul va oferii servicii:
• de proiectare de noi materiale și implanturi/dispozitive biomedicale destinate
sferei oro -maxilo -faciale și ortopedice
• încercări și testări de materiale biomedicale
• realizare de implanturi/dispozitive biomedicale cu suprafețe modificate pentru
creșterea osteointegrării
• consultanță specializată și training.
În ultimii ani , specialiștii laboratorului au realizat o serie de teste și experiemnte
cu privire la modificarea suprafețelor implanturilor obținând în urma acestora suprafețe
microrugoase și nanostructurate.
Acești a și-au demonstrat competența și abilitățiile având următoarele rezultate:
– participarea în 5 proiecte de cercetare câștigate prin competiții naționale derulate de
UEFISCDI;
– 1 cerere brevet de invenție .
– 20 de lucrări științifice publicate (peste 55 de citări, cea mai citată lucrare are 11
citări);
– peste 25 de comunicări la conferințe științifice, din care 5 au fost distinse tip Best
paper.
Cu toate acestea, laboratorul nu dispune de dispozitivele de care colectivul de
cercetare are nevoie pentru a -și îndeplinii obiectivele.
În perioada contemporană , și anume în secolul tehnologiei, tehnicile și aparatu ra
destinată medicinei și cercetării evoluează rapid. Cercetătorii își doresc să țină pasul cu
acestea și să achiziționeze și să util izeze aparatura și tehnicile moderne de cercetare. De
aceea, pentru a fi posibilă realizarea experimentelor actuale de biocompatibilitate a
implanturilor cu corpul uman, personalul laboratorului din cadrul Facultății de
Medicină, Farmacie, Științe și Tehno logie dorește să achiziționeze aparatură modernă și
dotată pentru realizarea acestor tipuri de experimente.

47
În acest sens, a fost dezvoltat un plan de modernizare a laboratorului, cu aparatura
necesară, care să ajute universitatea să obțină rezultatele dorite.
Pentru a putea realiza experimentele, pe lângă aparatura deja existentă, centrul de
dezvoltare necesită urmatoarele echipamente:
• Microscop electronic scanning echipat cu sondă EDS
• Difractometru XRD
• Sistem de nanoindentare
• Microscop 3D digital

2.4.1 Microscopul electronic scanning (SEM) echipat cu sondă EDS (energy –
dispersive spectroscopy)

Acest microscop este utilizat pentru analiza elementară.
Îndiferent de experimentele realizate, probele supuse anumitor procese trebuie
analizate succesiv: la în ceput, la sfârșit sau chiar în timpul experimentului, cu ajutorul
microscopului, pentru a putea fi observate în am ănunt modificările ap ărute pe suprafața
acestora.

Figură 2.28 Microscop electronic scanning echipat cu sondă EDS

Cerințe de îndeplinit (se precizează în Caietul de sarcini al procesului de
achiziție):

Sistemul să fie compact, mobil și facil de instalat, cu alimentare la rețeaua de
curent alternativ monofazat standard. Să fie dotat cu PC, monitor, tastatură, mouse.
Sistemul să conțină pompă de vid. Sistemul să nu necesite rețea de aer comprimat,
sistem de răcire exterior, gaze de proces – rețea sau butelii.

Dimensiuni exterioare : maxim 400 x 600 x 600 mm
Greutate : maxim 100 kg
Alimentare : 110 – 240V, 50/60Hz
Consum maxim : 600 W
Sursă de electroni: de tip FEG (field emission gun) cu durată de viață de 10000 ore

48
Tensiune de accelerare: implicit: 5, 10, 15 kV; mod avansat: ajustabilă în intervalul 2 –
15 kV
Rezoluție: <3 nm la 15 kV; 10 nm la 3 kV
Detectori: de ele ctroni secundari (SED), de electroni retroîmprăștiați (BSD), EDX
Mărire: 200 – 1.000.000 X
Sistem optic de vizualizare : mărire 20 -134 X
Platformă de așezare probe : cu deplasare motorizată X -Y, controlată de computer;
cursă max. 18 x 18 mm; dimensiuni prob e ce pot fi analizate: diametrul până la 25 mm;
înălțime până 100 mm; suport probe
Caracteristici vacuum : vid înalt 1Pa; mediu 10 Pa; scăzut 60 Pa
Software: dedicat, licențiat, să permită colectare automată de imagini, control în timp
real la distanță, int erfață care să faciliteze autofocus -ul și funcție Never lost navigation

Construcția sistemului să ofere protecție totală la radiații X pentru operator,
echipamentul să fie exceptat de la autorizarea utilizării . Punere în funcțiune, training,
garanție min im 12 luni.

Pentru achiziția acestui tip de echipament s -au primit mai multe oferte, din care
cea care îndeplinește cerințele tehnice și care are cel mai mic preț este cea a firmei: Total
Spectrum SRL .
Pentru această ofertă prețul de achiziție al echipamentului este :
Preț: 160 880 Euro (fara TVA)
Preț cu TVA: 191 447,2 Euro

2.4.2 Difractometru XRD

Acesta este utilizat pentru analiza calitativă și cantitativă și de structură a fazelor
cristaline.

Figură 2.28 Difractometru XRD

49
Cerințe de îndeplinit (se precizează în Caietul de sarcini al procesului de
achiziție):

Sistemul să fie compact, mobil și facil de instalat, cu alimentare la rețeaua de
curent alternativ monofazat standard. Să fie dotat cu PC, tastatur a, mouse, si monitor
integrate în structură. Sistemul să nu necesite rețea de aer comprimat, sistem de răcire
exterior, gaze de proces – rețea sau butelii.

Dimensiuni exterioare : maxim 750 x 750 x 750 mm
Greutate : maxim 100 kg
Alimentare : 90 – 250V, 50 – 60Hz
Consum maxim : 800 W
Goniometru: vertical, geometrie Theta /Theta, poziția probei: orizontală; domeniu
unghiular: -3 … 160° 2Theta; acuratețe ± 0.02° pe tot domeniul de masură; rezoluție: <
0,05° 2Theta (FWHM); pasul minim: 0,005° 2Theta
Componente op tice: c olimatoare Soller de 2.3°; filtru Ni; absorber pentru radiația Cu
(folie Cu, grosime 0,1 mm, atenuare aprox. 1:89 pentru radiatia Cu), fantă divergentă:
0,1mm, 0,2 mm, 0,6 mm, fantă anti -împrăștiere: 3 mm, pentru măsuratori la unghiuri
mici
Suport de probă: rotativ; turație reglabilă în intervalul 1 -80 rot/min; etalon pentru
aliniere; fantă pentru aliniere; fante divergente; ecran anti -împrăștiere
Tub de radiații X : tub ceramic 2,2 kW, anod de Cu, focalizare precisă la distanță, cu
posibilitate de schimbare din focar liniar în focar punctiform; dimensiuni focare: 0,04 x
12 mm și 0,4 x 1,2 mm.
Detector : 1-dimensional "compound silicon strip" pentru măsuratori de difracție
ultrarapide; fereastra activă: 12 x 16 mm; unghi de captură maxim: ~2.5° in 2θ pentru
un cerc de masură cu diametrul de 500 mm; viteza maximă de numarare: >80,000,000
cps; detector cu benzi de siliciu (160 benzi); setările optimizate pentru Cu -K-alpha;
eficiență: >98% pentru radiația Cu; rezoluția în energie: aprox 25%; rezoluția sp ațială:
75 m
Sistem de răcire : intern; să nu necesite accesorii externe suplimentare pentru racire; să
nu existe necesitatea conectării la o sursa externa de racire.
Software : pachet software care să permită controlul flexibil al echipamentului, cu set
de plug-in-uri pentru măsurare și întreținere; software licențiat care să permită
efectuarea rapidă și cu ușurință a evaluării și prezentării datelor de difracție.

Construcția sistemului să ofere protecție totală la radiații X pentru operator,
echipamentul să fie exceptat de la autorizarea utilizării; nivelul debitului dozei de
radiații la 10 cm de orice punct al suprafeței aparatului să fie mai mic de 1µSv/h . Punere
în funcțiune, training, garanție minim 12 luni.

Pentru achiziția acestui tip de echipament s-au primit mai multe oferte, din care
cea care îndeplinește cerințele tehnice și care are cel mai mic preț este a firmei: Rom
Tech SRL.
Pentru această ofertă prețul de achiziție al echipamentului este :
Preț: 75 200 Euro (fara TVA)
Preț cu TVA: 89 488 Euro

50
2.4.3 Sistem de nanoindentare

Sistemul de nanoindentare e ste folosit pentru caracterizarea nanomecanică și
nanotribologică.

Figură 2.29 Sistemul de nanoindentare

Cerințe de îndeplinit (se precizează în Caietul de sarcini al procesului de
achiziție):

Sistemul să fie compact, să aibă propriul stand, să fie facil de instalat, cu
alimentare la rețeaua de curent alternativ monofazat standard. Sistemul să nu necesite
rețea de aer comprimat, sistem de răcire exterior, gaze de proc es – rețea sau butelii.
Dimensiuni exterioare (amprenta la sol): maxim 800 x 800 mm
Alimentare : 220 – 240V, 50/60Hz
Consum maxim : 1600 VA la 8A
Nanoindentare: sarcina de încărcare normală: 75 nN – 10 mN; domeniul de deformații:
0,2 nm – 5 µm
Nanotribologi e: sarcina de încărcare normală: 100 nN – 1 mN
Vizualizare SPM in -situ: forță: <100 nN; volum maxim de scanare: >60 µm x 60 µm
x 4 µm
Masă de poziționare motorizată : cursă: X -Y: 50 mm x 150 mm, axa Z: 50 mm;
rezoluție: 50 nm
Sistemul să conțină: ansamblu traductor (sistem capacitiv, până la 10 nN sarcină de
încarcare); modul de tip SPM – scanning probe microscopy (rezoluție nanometrică,
viteză de scanare variabilă, imagini topografice ); indentor de tip Berkovich; modul de
control digital în config urație Digital Signal Processor (DSP) plus Field Programmable

51
Gate Array (FPGA) cu conectivitate USB 2.0; masă de poziționare motorizată
(construcție rigidă și stabilă dimensional, cu sistem de control); triboscaner (sistem
piezoelectric precaliblat); dispozitiv magnetic pentru fixarea probelor (4 poziții); sistem
de vizualizare optică – color (zoom digital 0.5X – 11X, obiectiv 10X, cameră color
CCD, domeniu de vizualizare: 145 x 109 µm – 3200 x 2400 µm); stație de lucru
dedicată (computer 4GB RAM, 1TB HD, monitor 19”); sistem de amortizare și izolare
împotriva vibrațiilor și altor factori de mediu; pachet de control al feed -back -ului (78
kHz rata buclei de feed -back pentru control precis), software dedicat licențiat (să asigure
setarea parametrilor inițial i, achiziție de date, analiză de date); stand pentru echipament
( dedicat sistemului de nanoindentare care se montează pe stand, să conțină toate
dispozitivele electronice necesare funcționării sistemului pentru minimizarea amprentei
la sol)
Punere în func țiune, training, garanție minim 12 luni.

Pentru achiziția acestui tip de echipament s -au primit mai multe oferte, din care
cea care îndeplinește cerințele tehnice și care are cel mai mic preț este a firmei:
NanoSystems MC .
Pentru această ofertă prețul de achiziție al echipamentului este :
Preț: 155 000 Euro (fara TVA)
Preț cu TVA: 184 450 Euro

2.4.4 Microscop 3D digital

Acesta este un microscop Full HD 3D de ultimă generație.

Figură 2.30 Microscop 3D digital

Cerințe de îndeplinit (se precizează în Caietul de sarcini al procesului de
achiziție):

52
Sistemul să fie compact, mobil și facil de instalat, cu alimentare la rețeaua de
curent alternativ monofazat standard. Să fie dotat cu PC all -in-one cu 27" full HD
touchscreen.
Dimensiuni exter ioare : maxim 400 x 500 x 600 mm
Greutate : maxim 100 kg
Alimentare : 110 – 240V, 50/60Hz
Microscop 3D Digital : CMOS 2.3 Mpx Captor (1920×1200 px); 69,69 Mpx
înregistrare imagini; 50 fps frame rate; full HD video recording; sursă de lumină LED
de mare intensitate și stabilitate cu >30 000 ore durata de funcționare; 3 ieșiri USB 3;
control integrat pentru axa Z; software de măsurare 2D integrat cu upgrade ulterior
fără costuri suplimentare; funcții: statistică, auto particle counting, comparare multi –
screen, high speed auto focus, super high dynamic range (S -HDR), high -contrast ,
anti-halation și anti -vibration; sistem de auto calibrare compatibil pentru recunoașterea
automată a lentilei și măririi; compatibil cu lentile corespunzătoare în domeniul de
mărire 1 X – 10.000 X
Stand microscop: să fie stabil, rigid, bloc motorizat de mare precizie pentru axa Z;
placa de bază
minim 300 x 300 mm, deplasare manuală (rapid/fin): minim 80 mm; deplasare
motorizată: minim 25 mm cu pas de 0,05 m; masă de poziționar e probe – manuală,
cu deplasare pe X minim 70 mm, Y minim 50 mm și rotație 360°; masă de poziționare
probe – motorizată 100 x 100 mm cu pas de deplasare 0,1 m; controler de mare
precizie pentru deplasarea motorizată XYZ
Obiective/adaptoare:
1. Obiectiv trip lu zoom 35X -5.000X cu sistem de auto calibrare, identificare
automată, iluminare multiplă:
• 35X-250X: câmp (H) 8,76 – 1,22 mm; adâncime de câmp 0,72 – 0,072
mm
• 140X -1000X: câmp (H) 2,18 – 0,31 mm; adâncime de câmp 0,09 – 0,007
mm
• 700X -5000X: câmp (H) 0 ,44 – 0,04 mm; adâncime de câmp 0,01 –
0,0007 mm
• distanță de observare: 10 mm pentru 35X – 1000X și 3,5 mm pentru
700X – 5000X
• adaptor pentru lumină direcțională
2. Obiectiv cu zoom 20X – 160X cu sistem de autocalibrare și cap rotativ
• câmp (H) 14,5 – 2 mm; adâncime de câmp 13,3 – 0,25 mm
• distanță de observare: 44 mm
• adaptoare: contact, non -contact, lumină variabilă
• cap rotativ cu vedere 360 

All-in-one PC: procesor cel puțin Intel Pentium Core i5, cel puțin 500 GB HDD, 8
GB RAM, Windows 10, 27" full HD touchscreen
Software: software de măsurare 2D cu multiple funcții integrate și creare de rapoarte
Excel, cu număr nelimitat de licențe și cu upgrade ulterio r fără costuri suplimentare;
3D software care să asigure: one -click -3D Profiling, măsurare de rugozitate, măsurare
de unghiuri și raze pe profile 3D; E -tilting software care să asigure: 2D mapping și
inspectare 3D a suprafețelor mari (panoramă) și scanări multiple XYZ suprapuse întru –
un singur model 3D

53
Punere în funcțiune, training, garanție minim 12 luni.

Pentru achiziția acestui tip de echipament s -au primit mai multe oferte, din care
cea care îndeplinește cerințele tehnice și care are cel mai mic preț este a firmei: Global
Source SRL .
Pentru această ofertă prețul de achiziție al echipamentului este :
Preț: 101 936 Euro (fara TVA)
Preț cu TVA: 121 303,84 Euro

2.4.5 Centralizator echipamente

Tabel 2.4 Tabel centralizator pentru costul de achiziție al echipamentelor necesare
modernizării laboratorului de Ingineria Suprafețelor Biomaterialelor
Echipament Cost echipament
(fără TVA) Cost echipament
(cu TVA)
Microscopul electronic
scanning (SEM) 160 880 191 447,2
Difractometru 75 200 89 488
Sistem de nanoindentare 155 000 184 450
Microscop 3D digital 101 936 121 303,84
TOTAL 493 016 586 689,04

Astfel, pentru realizarea experimentelor pe care cercetătorii laboratorului și le
propun este nevoie de achiziționarea echipamentelor de specialitate descrise anterior.
Cele patru aparate prezentate sunt aparate moderne, de ultimă generație, a căror
caracteristici ajută la executarea obiectivelor propu se. Deoarece ingineria medicală este
o sferă tot mai întâlnită și mai dorită pe piață, universitatea dorește să se specializeze și
să se dezvolte în acest domeniu, a sigur ând personalului laboratorului de Ingineria
Suprafețelor Biomaterialelor dar și studen țiilor săi un mediu optim din punct de vedere
al dotărilor pentru cercetare.
Valoarea totală necesară pentru evoluția laboratorului în acest sens este de 586
689,04 EURO.

54
2.5 Proiect tehnic de amplasare pentru laboratorul de Ingineria
Suprafețelor Biomaterialelor modernizat

Prezentul proiet de diplomă a determinat aparatura necesară realizării
experimentelor, costul de achiziție a acestora și spațiul de care este nevoie pentru a se
putea instala și utiliza această aparatură. Astfel, pr oiectul necesită un spațiu de
aproximativ 50 -60 m2 care să cuprindă un centru de consultanță și transfer tehnologic și
un laborator de cercetare.
Pentru a dispune de acest spațiu se propune a fi modificate două încăperi: sălile
A101 și A102. În prezent, sala A101 reprezintă laboratorul de rezistența materialelor,
iar în sala A102 se desfășoară activitățiile de cercetare.

Figură 2.31 Releveul sălilor A101 și A102

55
Ținând cont de aparatura existentă dar și de cea care urmează să fie achiziționată,
pentru aceste săli, propunerea de plan de amplasare este:
– se reamplasează echipamentele existente
– se amplasează în sala A102: microscop electronic SEM+EDS, microscop digital
3D și sistemul de nanoindentare
– se amplasează în sala A101: difractometrul XRD
– se propune mobilier nou pentru ambele săli

Situație actuală
În prezent laboratorul de cercetare este dotat cu următoarea aparatură:
1. Spectrometru OES Foundry Master Optimum – Oxford Instruments

2. Microscop metalografic Optika B – 383 MET
3. Stereomicroscop Optika SZM 1
4. Baie de curatare cu ultrasunete Dr. Mayer 3.0

5. Aparat tip Vickers pentru determinarea duritatii CV -400AAT
Figură 2.32 Spectrometru
Figură 2.33 Microsco ape + baie cu ultrasunete

56
6. Nișă chimică Asalair Carbo 900
7. Sablator Basic Eco, Renfert

8. Conductometru Hanna Instruments HI 5321
9. Ph-metru JK -PHM -004, JKI

10. Rugozimetru Surftest SJ -310, Mitutoyo
11. Mașină de șlefuit și polisat probe metalografice Saphir 310 ATM
12. Sursă programabilă de tensiune BK precision 9184 B
13. Spectrofotometru VIS JKI JK -VS-721N
14. Multimetru digital profesional APPA 505
15. Balanță analitică Adam AEA 100

Figură 2.37 Conductometru
Figură 2.34 Nișă chimică
Figură 2.35 Sablator
Figură 2.36 PH-metru

57

Pe lângă aparatura folosită la experimente, prezentată anterior, centrul de
cercetare cuprinde și mobilier și aparatură auxiliară. Acestea se vor utiliza în
continuarea în noul laborator modernizat, unele dintre ele fiind folosite pentru
amplasarea și susținerea funcționalității noilor achiziții.

Tabel 2.5 Mobilier + aparatură auxiliară sala A101
Nr.
Crt Denumire Buc
A101
1 Masca chiuveta cu 2 usi – 120x75cm + chiuveta de
laborator 1
2 Dulap metalic pt depozitare reactivi – 90x40x190cm 1
3 Masa laborator 120x75cm 1
4 Masa laborator 120x75cm cu raft suspendat cu usi 4
5 Masa laborator 120x75cm cu raft suspendat cu usi
+ dulap de depozitare cu usi sub blat 1
6 Masa de laborator 180x75cm 3
7 Corp mobil laboratoare cu 3 sertare 84,6x50cm 4
8 Scaun de laborator fara spatar 8
9 Scaun de laborator cu spatar 2
10 Cuier cu montaj pe perete 2
11 Masa laborator 120x75cm cu dulap de depozitare cu
usi sub blat 1
12 Masa birou 160x75cm 1
13 Corp mobil birotica cu 3 sertare 45x65cm 1
14 Scaun directorial 1
15 Dulap cu 2 usi, cu rafturi la interior – 90x40xH190cm 1

Figură 2.39 Multimetru digital
Figură 2.38 Balanță analitică

58
Tabel 2.6 Mobilier + aparatură auxiliară sala A102
Nr.
Crt Denumire Buc
A102
1 Masa laborator 120x75cm cu raft suspendat cu usi 4
2 Masa laborator 120x75cm cu dulap de depozitare cu
usi sub blat 1
3 Scaun de laborator cu spatar 2
4 Masa birou 160x75cm 1
5 Corp mobil birotica cu 3 sertare 45x65cm 1
6 Scaun directorial 1
7 Dulap cu 2 usi pline la partea inferioara si 2 usi de
sticla la partea superioara, cu rafturi 2
8 Masa 85x85cm 1
9 Scaun cu spatar 4
10 Cuier cu montaj pe perete 1

Ținând cont de releveul sălilor în care urmează să se facă modificările, de
aparatura și mobilierul existent în acestea, dar și de aparatura care urmează să fie
achiziționată s -a realizat un plan de amplasare a acestora, care să creeze o ideea de
ansamblu asupra modului în care va arăta Laboratorul de Ingineria Suprafețelor
Biomaterialelor modernizat. Așezarea mobilierului în cele două săli trebuie gândită
astfel încât aparatura să aibă suficinet spațiu de funcționare și să poată fi ușor operată de
persona l.
Astfel, î n sala A 101 se vor așeza microscoapele care urmeză a fi achiziționate,
dar și microscopul și stereomicrosopul deja existente. De asemenea, în partea dreapta a
uși se va plasa sistemul de nanoindentare și r ugozimetrul. În mijlocul săli va fi
poziționată o masă pentru discuțiil e, propuneriile și analiza experimentelor. Ca urmare,
sala A101 este destinată observării și analizării rezultatelor, transferului tehnologic ale
acestora și trasării concluziilor.
În sala A 102 se va situa laboratorul de cercetare propriu -zis. Se vor amplasa
soluțiile necesare realizării experimentelor, în recipiente speciale așezate în dulapurile
cu uși situate pe pereții laboratorului. De asemenea, se vor găsi aici recipientele utilizate
dar și aparatura și standurile n ecesară realizării și acestora: etuvă, balanță analitică, baie
cu ultrasunete, conductometru, pH -metru, standul de anodizare, etc. Nișa chimică va fi
în colțul stang, iar la intrarea în laborator o chiuvetă pentru curățarea aparaturii și
instrumentelor, da r și a cercetătoriilor în caz de accidente nedorite.
Amplasarea echipamentelor și mobilierului prezentate este regăsit ă în figur a
următoare:

59

Figură 2.39 Planul de amplasare a l mobilierului și echipamentelor în A101 și A102

Sistem de nanoindentare
Microscop electronic
SEM+EDS
Microscop
digital 3D
Difractometrul
XRD

60
3. Concluzii

Lucrarea de diplomă conține date referitoare la studiul biocompatibilității dintre
materialele utilizate pentru realizarea implanturilor dentare și corpul uman. Scopul
modificării suprafeței implanturilor prin procedeele prezentate este asigurarea
osteoi ntegrării.
Partea teoretică prezintă date generale referitoare la implanturi, materialele cu
care acestea sunt confecționate dar și despre procedeele cu care suprafața lor poate fi
modificată. De asemenea este descris procesul de osteointegrare și concept ul de
biocompatibilitate.
Pentru exemplificarea modului de modificare a suprafețelor implanturilor dentare
s-a realizat un experiment de anodizare electrochimică în urma căruia pe suprafața
acestuia s-au obținut nanotuburile din oxid de titan. Astfel, pri n acoperirea titanului cu
un strat de oxizi protector acesta își îmbunătățește proprietățiile mărindu -și rezistența la
coroziune și uzură.
Testele care pot fi luate în considerare pentru studiul biocompatibilității sunt
prezentate în capitolul 2 al părții practice . În urma acestei analize s -a ales un test care a
fost descris și analizat din punct de vedere economic, obținându -se suma necesară
achiziționării soluților utilizate la realizarea experimentului .
Datorită dotărilor și spațiului insuficient al l aboratorului, s -a realizat un studiu
privind îmbunătățirea aparaturii existente, prin achiziționarea de echipamente moderne,
de ultimă generație; dar și un proiect de mărire a spațiului de cercetare. Astfel se propune
modificarea sălilor A101 și A102 cu sc opul de a obține un laborator de Ingineria
Suprafețelor Biomaterialelor optim și modernizat.

61
4. Bibliografie

[1]-Emanuel Bratu, Curs de implantologie orală , Vasile Goldiș University Press
Arad 2004 pag. 27 -30, 59 -64, 80, 167, 168, 173

[2]-Constantin Baciu, Ioan Alexandru, Radu Popovici, Maria Baciu – Știința
materialelor metalice , Editura Didactică și Pedagogică, R.A., București – pag. 457, 462,
463
[3]-Szekely Melinda Gyongy, Simona Gabriela Mucenic – Materiale dentare ,
University Press Târgu -Mureș, 2011 – pag. 186,
[4]-Cimpean, A ., Ion, R., Ciofrangeanu, C., Mitran, V., Galateanu, B., Iordachescu, D.,
Ghid practic de evaluare in vitro a biocompatibilitătii implanturilor dentare , 2008,
Editura Ars Docendi
[5]- Xingwang Liu, Chen Chen, Hangzhou Zhang, Ang Tian, Junhua You, Lin Wu,
Zeming lei, Xi li, Xizhuang Bai, Shiyi Chen – Biocompatibility evaluation of
antibacterial Ti –ag alloys with na notubular coating – International Journal of
Nanomedicine – 2019:14 457 – 468
[6]-Standardul ISO 10093
[7]-Standardul ISO 7405
[8]-https://www.csid.ro/dentalhealth/totul -despre -implantul -dentar -10576687
[9]-http://www.rasfoiesc.com/educatie/fizica/TITANUL -SI-ALIAJE -PE-BAZA -DE-
T52.php
[10]-https://poise.ro/implantul -dentar/
[11]-https://www.implantodent.ro/implantul -dentar/
[12]-https: //netdent.ro/dictionar -medical/despre -osteointegrare
[13]-https://ro.wikipedia.org/wiki/Biomaterial
[14]-https://www.scribd.com/doc/130540489/Biomateriale -Si-Biocompatibilitatea –
Acestora -Cu-Organismul -Uman
[15]-https://despretot.info/sablare -dex-
definitie/ ?fbclid=IwAR3X4nrvL2tztTeb_At_68KggPxYjlHyaW23eiD7npy7ytk1VFiw
-qAAOFw
[16]-http://www.sablare.com/aplicatii.php?fbclid=IwAR3jEL7uyY –
1Ai2KohlPdkfqALR8J1uQiBdFhdMnub_uxgocX9_ONIUlhMw

62
[17]-https://medium.com/@draristide/implanturile -din-titan-6269b56e1fc2
[18]-http://www.phys.uaic.ro/wp/scoala -doctorala/sustineri -teze-doctorat/teodorescu –
soare -claudia -teodora/teodorescu -soare -claudia -teodora -rezumat -teza-doctorat.pdf
[19]-https://www.bijuteriidintitan.net/ce -este-titanul -anodizat/
[20]-http://www.tsocm.pub.ro/BursePostDoctoraleID54785/suportcurs/Activitatea%20
A.2.1/Curs%2014.pdf
[21]-https://www.analkoaluminium.ro/procesul -de-anodizare/
[22]-https://www.researchgate.net/figure/Schematic -diagram -of-the-anodizing –
apparatus -electrolytic -cell-and-multi -titanium_fig1_11906109
[23]-http://www.xanaclass.ro/index.php/home -4/implantologie
[24]-https://www.revistagalenus.ro/practica -medicala/implantul -dentar -intre-rol-si-
beneficii/
[25]-https://www.infodentis.com/implant -dentar/osteointegrare.php
[26]-http://www12.tuiasi.ro/users/112/V.%20Bulancea -Biomateriale.pdf
[27]-http://www.rasfoiesc.com/educatie/fizica/TEHNOLOGII -DE-MODIFICARE –
ASUPR57.php
[28]-https://www.sigmaaldrich.com/technical -service -home/product -catalog.html
[29]-https://ro.routestofinance.com/6743 -what -is-anodizing -2340009 -951786
[30]- https://www.analkoaluminium.ro/procesul -de-anodizare/#prettyPhoto
[31] – https://www.drnassar.ro/tipuri -de-implanturi -dentare.html