Pevné částice na bázi Fe v biologickém materiálu

Abstract

Disertační práce je zaměřena na studium pevných částic nejen na bázi železa, které se mohou do organismu dostávat z implantátů v podobě hřebů a dlah. Tyto částice byly studovány v reálných vzorcích tkání u pacientů v průběhu léčby zlomenin dlouhých kostí. Bioptické vzorky tkání pro studium těchto částic byly odebrány u pacientů, kteří podstoupili reoperaci z důvodu komplikací (otok, bolest, selhání implantátu a další). Odebrané tkáně byly charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie s energiově disperzním spektrometrem (SEM-EDS), kdy zjištěné výsledky byly vyhodnoceny statistickými metodami. Dále byly studovány nanometrické částice vznikající při 3D tisku z kovových prášků. Byl proveden odběr částic ze stěn komory 3D tiskárny, používané pro tisk materiálů z práškové nerezové oceli 316L, složením shodné se slitinou používanou pro výrobu kovových implantátů. Odebrané částice byly podrobeny velikostní separaci, pro získání částic pouze nanometrické frakce. Morfologie a prvková analýza nanometrických částic byla provedena za použití skenovací transmisní elektronové mikroskopie (STEM) a dále byla stanovena velikost částic metodou dynamického rozptylu světla. Na takto připravených vzorcích separovaných částic byly provedeny testy imunotoxicity, za účelem zjištění možného rizika plynoucího pro člověka.

The Ph.D. thesis is focused on the study of implants not only of iron-based solid particles, that can enter the body from implants in the form of nails and splints. These particles have been studied in real tissue samples from patients undergoing treatment of long bone fractures. Biopsy tissue samples for the study of these particles were collected from patients who underwent reoperation due to complications (swelling, pain, implant failure, etc.). The collected tissues were characterized by scanning electron microscopy with an energy dispersive spectrometer (SEM-EDS), and the results were evaluated by statistical methods. Furthermore, nanometric particles formed during 3D printing from metal powders were studied. Particles were collected from the walls of the chamber of a 3D printer used for printing materials made of powdered 316L stainless steel, identical in composition to the alloy used for production of metal implants. The sampled particles were subjected to size separation to obtain particles of only the nanometric fraction. The morphology and elemental analysis of the nanometric particles were performed using scanning transmission electron microscopy (STEM) and the particle size was determined by dynamic light scattering. Immunotoxicity tests were carried out on the separated particle samples and, thus, to determine the potential risk to humans.