Szkło-krystaliczne biomateriały na bazie likwacyjnych szkieł krzemianowo-fosforanowych


                

Kierownik projektu:

Numer grantu:

  • N N507393135

Data rozpoczęcia:

  • 2008-09-16

Data zakończenia:

  • 2010-09-15

GRANT HABILITACYJNY

OPIS PROJEKTU BADAWCZEGO, METODYKA BADAŃ ORAZ CHARAKTERYSTYKA OCZEKIWANYCH WYNIKÓW

(maks. do 10 stron standardowego maszynopisu)

1.      Cel naukowy projektu  (jaki problem naukowy wnioskodawca podejmuje się rozwiązać, co jest jego istotą, dokładna charakterystyka efektu końcowego)

Projekt stawia sobie za cel opracowanie technologii otrzymywania szkło-krystalicznych biomateriałów poprzez kierowaną krystalizację (dewitryfikację) likwacyjnych szkieł krzemianowo-fosforanowych.

Prekursorami bioaktywnych szkło-krystalicznych materiałów będą, otrzymane w trakcie realizacji poprzedniego projektu, szkła z układu XCaPO4-SiO2 (X = Na+, K+)  z różnymi dodatkami (Al+3, B+3). Szkła krzemianowo-fosforanowe z tych układów należą do grupy tzw. bioaktywnych szkieł, zdolnych do tworzenia wiązań z tkanką. Idealny biomateriał powinien charakteryzować się bardzo dobrą biochemiczną, jak i biomechaniczną zgodnością z tkanką żywą [1]. Biochemiczną zgodność uzyskuje się poprzez odpowiedni dobór składu chemicznego szkła. Niestety cechą charakterystyczną większości szkieł jest ich kruchość, co w znacznym stopniu ogranicza ich zastosowanie. Jednym z głównych problemów jest więc zapewnienie odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej biomateriału. Można to osiągnąć między innymi poprzez wprowadzenie do składu szkła odpowiednich dodatków - najczęściej Al+3. Obecność glinu znacznie poprawia zarówno odporność mechaniczną, jak i chemiczną szkła. Jednakże możliwość wprowadzania glinu jest bardzo ograniczona (max 5% wag) ze względu na jego kancerogenność oraz niekorzystny wpływ na bioaktywność szkła [2,3]. Innym sposobem poprawienia własności mechanicznych bioaktywnego szkła jest przeprowadzenie jego częściowej dewitryfikacji w celu otrzymania szkło-krystalicznego biomateriału. Szkło-krystaliczne materiały pozwalają połączyć zalety materiału amorficznego (łatwość formowania dowolnych kształtów, łatwość regulacji własności poprzez dobór składu chemicznego, możliwość zastosowania różnorodnej metodyki wytwarzania) i krystalicznego (odporność mechaniczna i chemiczna). W związku z czym bioaktywne szkło-krystaliczne biomateriały wykazują znacznie lepsze (w stosunku do bioaktywnych szkieł) własności mechaniczno-biologiczne.

Głównym zadaniem, jakie stawia się w niniejszym projekcie, jest przeprowadzenie kontrolowanej dewitryfikacji (otrzymanych w wyniku realizacji poprzedniego projektu) likwacyjnych szkieł krzemianowo-fosforanowych, w celu otrzymania szkło-krystalicznego materiału o ściśle określonych właściwościach. Proces kierowanej dewitryfikacji ma umożliwić otrzymanie szkło-krystalicznego materiału o odpowiednim składzie chemicznym oraz stopniu przekrystalizowania. Bardzo poważnym problemem przy otrzymywaniu biomateriałów na drodze kierowanej krystalizacji bioaktywnych szkieł jest znaczne obniżenie stopnia bioaktywności wyjściowego szkła wywołane pojawieniem się i rozrostem faz krystalicznych [4]. Proces ten w krańcowym przypadku może doprowadzić do otrzymania całkowicie inertnego materiału [5]. Stąd też proces dewitryfikacji musi zapewnić kontrolę nad ilością i wielkością ziaren krystalizujących faz. Problem z niekontrolowanym rozrostem faz krystalicznych podczas dewitryfikacji proponuje się rozwiązać poprzez wykorzystanie zaobserwowanego zjawiska likwacji (separacji faz) w szkłach krzemianowo-fosforanowych [6-8]. Likwacja w szkłach krzemianowo-fosforanowych objawia się występowaniem dwóch faz - kulistych (amorficznych) inkluzji w amorficznej matrycy, różniących się między sobą składem chemicznym. Znaczna różnica w składzie chemicznym matrycy i inkluzji powoduje, że mają one różne temperatury TD, przy których następuje ich gwałtowna krystalizacja (TD – tzw. temperatura dewitryfikacji wyznaczana na podstawie badań DTA) [9]. Można więc doprowadzić do krystalizacji wyłącznie inkluzji przy zachowaniu amorficzności matrycy, lub odwrotnie. Granice fazowe pomiędzy inkluzjami a matrycą będą barierą ograniczającą rozrost kryształów podczas dewitryfikacji. W przypadku prowadzenia kierowanej krystalizacji, mającej na celu doprowadzenie do krystalizacji wyłącznie inkluzji (poprzez odpowiedni dobór temp. dewitryfikacji), rozrost krystalizującej fazy krystalicznej będzie ograniczony do rozmiarów inkluzji. Wykorzystanie stwierdzonego przez nas zjawiska nanolikwacji (inkluzje o rozmiarach nanometrycznych), da możliwość otrzymania szkło-krystalicznego bioaktywnego nanomateriału - szklista matryca z rozproszoną fazą krystaliczną o rozmiarach nanometrycznych. Obecność fazy krystalicznej o rozmiarach nanometrycznych będzie miała bardzo korzystny wpływ na własności mechaniczne oraz odporność chemiczną materiału, przy jednoczesnym zminimalizowaniu negatywnego wpływu na bioaktywność dewitryfikowanego szkła.

Przy projektowaniu procesu kierowanej krystalizacji zostanie również wykorzystane stwierdzone przez nas zjawisko inwersji składu matrycy i inkluzji w szkłach z układu XCaPO4-SiO2-AlPO4 [6-8]. Zjawisko to daje potencjalnie ogromne możliwości sterowania składem chemicznym inkluzji i matrycy szkła, będącego prekursorem szkło-krystalicznego materiału. Taka niewielka zmiana składu chemicznego szkła wyjściowego pozwoli na otrzymanie szkło-krystalicznego materiału o odwróconej relacji matryca – faza krystaliczna.

Prowadzenie procesu kontrolowanej krystalizacji wymaga szczegółowej znajomości zarówno struktury, jak i tekstury szkła będącego prekursorem szkło-krystalicznego materiału. Moje wcześniejsze badania (opis w dalszej części wniosku) pozwoliły określić strukturę i teksturę szkieł krzemianowo-fosforanowych z układu XCaPO4-SiO2 [6-8,10]. Konieczne jest jednak pewne doprecyzowanie interpretacji widm w zakresie środkowej podczerwieni (MIR) oraz widm ramanowskich. Koincydencja pasm związanych z drganiami rozciągającymi wiązania Si-O, P-O i Al-O, sprawia, że nawet dekompozycja widm na pasma składowe nie pozwala na precyzyjne przypisanie niektórych pasm do odpowiednich typów drgań. W celu rozwiązania tego problemu proponuje się przeprowadzenie obliczeń i symulacji, w wyniku których otrzymane będą widma oscylacyjne wszystkich możliwych ugrupowań, które pojawiają się w szkłach krzemianowo-fosforanowych [11]. Proponuje się wykorzystanie do tego metody DFT (Density Functional Theory) z grupy metod ab initio. Uzyskanie widm oscylacyjnych tych ugrupowań, wraz z wizualizacją drgań, pozwoli dokonać jednoznacznego przypisania pasm do odpowiednich typów drgań.

Szczegółowa znajomość struktury szkieł pozwoli przewidywać rodzaj krystalizujących faz podczas dewitryfikacji. Ma to szczególne znaczenie z punktu widzenia bioaktywności szkło-krystalicznego materiału oraz jego własności mechanicznych. Na własności mechaniczne szkieł krzemianowo-fosforanowych zawierających wapń, bardzo korzystanie wpływa obecność krystalicznego wollastonitu (CaSiO3). Długie łańcuchy krzemo-tlenowe, obecne w strukturze tego krzemianu, spełniają rolę „siatki zbrojeniowej”, która znacząco poprawia własności mechaniczne materiału.

Końcowym efektem niniejszego projektu, będzie otrzymanie na drodze kierowanej krystalizacji szkło-krystalicznych bioaktywnych (nano)materiałów, o znacznie lepszych własnościach biologiczno-mechanicznych niż wyjściowe szkła.

Idea projektu jest wynikiem dotychczas realizowanego programu badań, jak i bogatego doświadczenia w badaniach struktury oraz tekstury różnorodnych szkieł krzemianowych i krzemiano-fosforanowych, realizowanym w Katedrze Chemii Krzemianów i Związków Wielkocząsteczkowych, Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademii Górniczo-Hutniczej (spis publikacji i realizowanych projektów). Współpraca z uznanymi naukowcami z Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, pozwoli znacznie rozszerzyć możliwości badawcze, a tym samym wzbogacić projekt.

2. Znaczenie projektu (co uzasadnia podjęcie tego problemu w kraju, jakie przesłanki skłaniają wnioskodawcę do podjęcia proponowanego tematu, dlaczego projekt zdaniem autora powinien być finansowany, znaczenie wyników projektu dla rozwoju danej dziedziny i dyscypliny naukowej oraz rozwoju cywilizacyjnego, czy w przypadku pozytywnych wyników będą one mogły znaleźć praktyczne zastosowanie)

W naszych czasach stale wzrasta średni wiek oraz długość życia człowieka. Dlatego też bardzo poważnym problemem staje się zapotrzebowanie na materiały zastępujące funkcje żywych tkanek ludzkiego ciała. Ogólnie można wyróżnić dwa typy tych materiałów: żywe tkanki – używane w transplantologii, oraz sztuczne materiały - niezbędne w implantologii. Sztuczne materiały, nazywane implantami, zastępują żywą tkankę. Jedną z najważniejszych rzeczy w implantologii jest znajomość wzajemnego oddziaływania pomiędzy implantem a żywą tkanką, ponieważ nie istnieją całkowicie inertne implanty [1]. Z tego punktu widzenia wyróżnia się cztery typy implantów: prawie inertne, porowate, resorbowalne oraz bioaktywne [12]. Bioaktywne materiały charakteryzują się zdolnością do tworzenia wiązań z tkanką żywą. Istnieje wiele rodzajów bioaktywnych materiałów, wśród nich bioaktywne szkła i materiały szkło-krystaliczne. Bioaktywne szkła i materiały szkło-krystaliczne są wykorzystywane przede wszystkim do wytwarzania wszczepów o czynnej powierzchni. Na powierzchni implantu zachodzą procesy, które prowadzą do wytworzenia silnego wiązania pomiędzy tkanką a implantem, co eliminuje potrzebę sztucznego mocowania implantu.

Rezultaty niniejszego projektu pozwolą na szczegółowe poznanie procesu dewitryfikacji szkieł krzemianowo-fosforanowych, co ma ogromne znaczenie z punktu widzenia otrzymywania szkło-krystalicznych biomateriałów, o z góry założonych własnościach. Przeprowadzenie procesu kontrolowanej krystalizacji szkieł krzemianowo-fosforanowych w oparciu o zjawisko (nono)likwacji, daje możliwość otrzymania (nano)biomateriałów o unikalnych  własnościach. Materiały takie, w przypadku pozytywnych rezultatów badań in vitro, a w dalszej perspektywie również in vivo, mogą znaleźć praktyczne zastosowanie jako implanty.

Opracowanie technologii otrzymywania bioaktywnych szkło-krystalicznych (nano)materiałów z punktu widzenia powyżej przedstawionych powodów ma potencjalnie duże znaczenia dla   jakości życia ludzi.

Pomysł na wykorzystanie zjawiska likwacji nie ogranicza się wyłącznie do otrzymywania szkło-krystalicznych biomateriałów. Zjawisko to jest dość powszechne w szkłach krzemianowych, stąd istnieje perspektywa otrzymywania (w oparciu o ten pomysł) szkło-krystalicznych materiałów o różnych własnościach.

3. Istniejący stan wiedzy w zakresie tematu badań (jaki oryginalny wkład wniesie rozwiązanie postawionego problemu do dorobku danej dyscypliny naukowej w kraju i na świecie, czy w kraju i na świecie jest to problem nowy czy kontynuowany i w jakim zakresie weryfikuje utarte poglądy i dotychczasowy stan wiedzy)

Szkła z układu NaCaPO4-SiO2 z różnymi dodatkami (np. Na+, K+, Mg+2, Al+3, B+3) są znanymi biomateriałami [np.13,14]. Pierwsze bioaktywne szkła (zdolne do utworzenia wiązania z tkanką) z układu SiO2-CaO-P2O5 zostały zaprojektowane przez Hencha [np. 15,16]. Szkła takie, znane pod nazwą Bioglass®, zawierają do 55%mol SiO2, do 50%mol CaO i do 40%mol P2O5. Układ Na2O-CaO-P2O5-SiO2 stanowi bazę do otrzymywania bioaktywnych szkieł krzemianowo-fosforanowych. Bioaktywność i biokompatybilność tych szkieł wynika z obecności fosforu i wapnia [16]. Obecność sodu (kationu modyfikującego więźbę szkła) w znacznym stopniu ułatwia otrzymywanie szkieł. Poza tym, sód odgrywa istotną rolę przy tworzeniu hydroksyapatytu oraz zapewnia (wraz z Ca+2) odpowiednie pH [14,17,18,19]. Obecność kationów modyfikujących jakimi są Na+ i Ca+2 w strukturze szkła krzemianowego doprowadza do depolimeryzacji więźby. Stąd cechą charakterystyczną takich szkieł jest obecność zerwanych mostków krzemotlenowych (Si-O-). Te grupy funkcyjne odgrywają kluczową rolę w bioaktywności szkieł [20].

Problem niezadowalającej wytrzymałości mechanicznej bioaktywnych szkieł nie jest nowy i stale poszukuje się nowych sposobów mających doprowadzić do wyeliminowania (lub przynajmniej ograniczania) tej ewidentnej wady tych materiałów. Jednym z najciekawszych pomysłów jest przeprowadzenie częściowej dewitryfikacji szkła w celu otrzymania bioaktywnych szkło-krystalicznych materiałów, które wykazują własności mechaniczne, zbliżone do materiałów krystalicznych, przy zachowaniu bioaktywności. Szkło-krystaliczne materiały, otrzymywane na drodze kierowanej  krystalizacji  szkła należą do jednych z najciekawszych materiałów ceramicznych charakteryzujących się unikalnymi w właściwościami.

Projektowanie nowych szkło-krystalicznych materiałów wymaga szczegółowej znajomości zarówno struktury, jak i tekstury szkła będącego prekursorem. Moje wcześniejsze prace dotyczące szkieł krzemianowo-fosforanowych pozwoliły stwierdzić (badania na mikroskopie skaningowym) istnienie wyraźnej likwacji oraz dokonać szczegółowej analizy wpływu glinu i kationów modyfikujących (Na+, K+) na teksturę (ilość i rozmiar inkluzji) tych szkieł [6-8]. Wykazano, że niewielki dodatek glinu do szkieł z układu XCaPO4-SiO2  wywołuje homogenizację tekstury (mniejsza ilość inkluzji) oraz gwałtowne zmiany składu chemicznego matrycy i inkluzji (badania na mikroanalizatorze EDX). Stwierdzono, że w szkłach zawierających glin, przy określonych zawartościach XCaPO4, zależnych od rodzaju kationu modyfikującego, następuje inwersja składu matrycy i inkluzji [8]. Istnienie likwacji jest korzystne z punktu widzenia otrzymywania szkło-krystalicznych materiałów, gdyż inkluzje można traktować jako zarodki krystalizacji. Stąd konieczna jest szczegółowa znajomość struktury zarówno matrycy, jak i inkluzji. Szczegółowe badania spektroskopowe (MIR, FIR, Raman, MAS NMR) pozwoliły stwierdzić, że szkła krzemianowe i krzemianowo-fosforanowe, charakteryzują się złożoną budową domenową, których struktura jest zbliżona do odpowiadających im materiałów krystalicznych [6-8,10,21,22]. Znajomość struktury domen ma fundamentalne znaczenie, z punktu widzenia kierowanej krystalizacji szkła. Proces dewitryfikacji szkła polega bowiem na reorientacji domen podczas wygrzewania [23]. Domeny można zatem również traktować jako „zarodki krystalizacji”, które będą decydowały o rodzaju krystalizującej fazy [9]. W przypadku szkieł likwacyjnych, poważnym problemem jest określenie osobno struktury domen matrycy i inkluzji, bowiem metody spektroskopowe jako wynik dają uśrednione widmo. Problem ten rozwiązano poprzez syntezy modelowych szkieł o składzie matrycy i inkluzji. Składy matrycy i inkluzji określono na podstawie badań EDX z wzorcami wewnętrznymi. Analiza widm szkieł wyjściowych, szkieł modelowych, ich krystalicznych odpowiedników oraz widm hipotetycznych, otrzymanych przez sumowanie widm matrycy i inkluzji, pozwoliła na precyzyjne określenie struktury domen inkluzji i matrycy [7]. 

Znajomość tekstury i struktury szkła dała podstawę do planowania procesu kierowanej krystalizacji. Przeprowadzone badania termiczne (DTA) wykazały, że krystalizacja badanych szkieł przebiega dwustopniowo – osobno krystalizuje matryca i inkluzje. Na podstawie tych badań wyznaczono temperaturę dewitryfikacji inkluzji i matrycy. Badania rentgenograficzne z zastosowaniem kamery temperaturowej potwierdziły, że krystalizacja badanych szkieł przebiega dwustopniowo. Możliwe jest doprowadzenie do krystalizacji matrycy przy zachowaniu amorficzności inkluzji (lub odwrotnie) [9].

Wszystkie przeprowadzone badania dają podstawę do opracowania technologii otrzymywania bioaktywnych szkło-krystalicznych materiałów, poprzez kierowaną krystalizację likwacyjnych szkieł krzemianowo-fosforanowych. W literaturze światowej nie ma informacji o wykorzystaniu tego zjawiska do otrzymywania bioaktywnych szkło-krystalicznych (nano)materiałów.

3. Metodyka badań  (co stanowi podstawę naukowego warsztatu wnioskodawcy i jak zamierza rozwiązać postawiony problem, na czym będzie polegać analiza i opracowanie wyników badań, jakie urządzenia [aparatura] zostaną wykorzystane w badaniach, czy wnioskodawca ma do nich bezpośredni dostęp i umiejętność obsługi)

Przedmiotem badań będą szkło-krystaliczne materiały stąd też dobór metod badawczych musi uwzględniać specyfikę tych materiałów tzn. jednoczesną obecność fazy amorficznej i krystalicznej. Z tego punktu widzenia, jak również zainteresowań kierownika projektu, najwłaściwsze wydaje się wykorzystanie metod spektroskopowych (FTIR, Raman MAS NMR). Metody spektroskopowe, jako jedne z nielicznych, pozwalają badać  zarówno uporządkowanie bliskiego (materiały amorficzne i krystaliczne), jak i dalekiego zasięgu (tylko krystaliczne). Badania spektroskopowe pozwolą określić strukturę otrzymanych dedwitryfikatów oraz ich relacje w stosunku do szkła wyjściowego. Pomiary niskotemperaturowe, poprzez wykorzystanie efektu Rakowa (wyostrzanie się pasm związanych z drganiami pseudosieciowymi), [24] pozwolą na identyfikację pasm związanych z ponadmolekularnymi jednostkami strukturalnymi (tworzące się fazy krystaliczne). Ma to szczególne znacznie dla poznania początkowych etapów krystalizacji (reorientacja domen w szkle). Planuje się również przeprowadzenie badań spektroskopowych z użyciem Mikroskopu IR i Ramana. Pozwolą one na uzyskanie widm - osobno matrycy i inkluzji. Będą one możliwe tylko dla materiałów, w których inkluzje mają rozmiary mikrometryczne (ograniczenia związane z rozdzielczością mikroskopów).

W celu określenia tekstury, własności mechanicznych oraz stopnia przekrystalizowania otrzymanych szkło-krystalicznych biomateriałów, proponuje się wykorzystanie Mikroskopii Skaningowej wraz z EDX oraz Mikroskopii Sił Atomowych (AFM). Metody Mikroskopowe pozwolą na określenie rozmiarów kryształów faz krystalicznych oraz ich identyfikację (EDX). Pomiary AFM pozwolą na trójwymiarowe zobrazowanie powierzchni próbki, a co za tym idzie bardzo precyzyjne określenie rozmiarów inkluzji w szkłach likwacyjnych i materiałach szkło-krystalicznych ale również na „zmapowanie” szeregu właściwości materiału z rozdzielczością nanometryczną. Tryb pracy AFM umożliwiający pomiary sił tarcia (Friction Force Microscopy) pozwoli na rozróżnienie faz krystalicznych i amorficznych eksponowanych na powierzchni (także we wnętrzu materiału przy skanowaniu przełomów szkieł czy materiałów szkło-krystalicznych). Możliwość badań z rozdzielczością nanometryczną ma kolosalne znaczenie z punktu widzenia kierowanej krystalizacji szkieł, gdyż możliwe staje się zbadanie poszczególnych etapów krystalizacji. Uchwycenie procesu reorientacji domen w szkle daje potencjalnie możliwość kontroli nad ilością i rozmiarem ziaren krystalizującej fazy. W tym zakresie wykorzystane będą także badania rentgenograficzne in situ, z zastosowaniem kamery wysokotemperaturowej, które pozwolą na precyzyjną identyfikację krystalizujących faz na każdym etapie dewitryfikacji. Odpowiednie procedury pozwolą również na określenie rozmiarów ziaren krystalizujących faz.

Tryb tzw. obrazowania fazowego na mikroskopie AFM pozwoli na uzyskanie informacji na temat (nano)heterogeniczności właściwości mechanicznych materiału. Fazy różniące się modułem Younga dają wyraźny kontrast w tym trybie skanowania. Zastosowanie odpowiednich procedur kalibracyjnych pozwoli na wyznaczenie wartości modułów Younga dla poszczególnych faz. Ponadto zastosowanie ostrzy pomiarowych modyfikowanych chemicznie umożliwi „mapowanie” grup funkcyjnych na powierzchni materiału i określenie charakteru chemicznego poszczególnych faz, co ma ogromne znaczenie z punktu widzenia bioaktywności badanego materiału.

Dla otrzymanych dewitryfikatów będzie przeprowadzona również seria badań technologicznych, mających na celu określenie ich „makroskopowej” wytrzymałości.

Stopień bioaktywności oraz odporność chemiczna otrzymanych materiałów będą określone na podstawie badań in vitro w syntetycznym osoczu.

Tematyka projektu jest zgodna z kierunkiem badań prowadzonych od lat w Katedrze Chemii Krzemianów i Związków Wielkocząsteczkowych, Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH. Duże doświadczenie badawcze zespołu, szczególnie w zakresie badań strukturalnych szkieł pozwala na racjonalne zaprojektowanie całego procesu badawczego.

Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki posiada nowoczesną aparaturę badawczą niezbędną do realizacji powyższego projektu – szereg spektrometrów pozwalających prowadzić badania w zakresie bliskiej, środkowej i dalekiej podczerwieni, przystawka ramanowska, przystawka do badań nisko i wysokotemperaturowych, mikroskop IR, aparat do badań rentgenowskich z przystawką wysokotemperaturową, DTA, mikroskop skaningowy z EDX oraz urządzenia do badań wytrzymałościowych.

Pracownicy AGH posiadają dostęp do superkomputerów (Cyfronet AGH) pozwalających prowadzić zaawansowane obliczenia i symulacje. Dostępne jest również specjalistyczne oprogramowanie komputerowe umożliwiające prowadzenie symulacji widm spektroskopowych. Katedra Chemii Krzemianów i Związków Wielkocząsteczkowych posiada na wyposażeniu odpowiednie programowalne piece, umożliwiające precyzyjne prowadzenie procesu kontrolowanej krystalizacji szkła. Posiadamy również niezbędne zaplecze oraz doświadczenie dla przeprowadzenia badań bioaktywności oraz odporności chemicznej otrzymanych materiałów.

Projekt będzie realizowany we współpracy z Uniwersytetem Jagiellońskim (UJ) oraz Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza (UAM) w Poznaniu. Współpraca umożliwi dostęp do unikatowej aparatury oraz kontakt z wysokiej klasy specjalistami. Na Uniwersytecie Jagiellońskim zostaną przeprowadzone wszystkie pomiary AFM (Dr S. Zapotoczny). Współpraca z Wydziałem Fizyki UAM pozwoli przeprowadzić szczegółowe badania MAS NMR (Dr Z. Fojud).

4. Wymierny, udokumentowany efekt podjętego problemu (zakładany sposób przekazu i upowszechnienia wyników - publikacje naukowe oraz referaty na konferencjach w kraju i za granicą, monografie naukowe, rozprawy doktorskie i habilitacyjne, nowe metody i urządzenia badawcze)

Wyniki badań opublikowane zostaną w czasopismach naukowych o zasięgu międzynarodowym oraz przedstawione w formie referatów na krajowych i zagranicznych konferencjach naukowych. Końcowym efektem realizacji powyższego projektu będzie przedstawienie rozprawy habilitacyjnej dr inż. Maciej Sitarza pod roboczym tytułem „Szkło-krystaliczne biomateriały na bazie likwacyjnych szkieł krzemianowo-fosforanowych”. Bardzo prawdopodobne wydaje się również, że w przypadku opracowania technologii otrzymywania szkłokrystalicznych bioaktywnych materiałów na drodze kierowanej krystalizacji szkieł likwacyjnych stanie się ono przedmiotem zastrzeżeń patentowych.

5. Wykaz najważniejszej literatury dotyczącej problematyki wniosku (maks. 25 pozycji)

1. L.L. Hench, E.C. Ethridge, Biomaterials: an Interfacial Approach, Academic Press, New York, 1982.

2. U. Gross, V. Strunz, J. Biomem. Res. 19 (1985) 251

3. O.H. Andersson, K.H. Karlsson, K. Kagasniemi, A. Yli-Urpo, Glasstech. Ber, 61 (1988) 300

4. O. Petil, G. Torre, L.L. Hench, J. Bio. Mater. Res. 30 (1996) 509.

5. P. Li, F. Zhang, T. Kokubo, J. Mater. Sci. Mater. Med. 3 (1992) 452.

6. M. Handke, M. Sitarz, M. Rokita, E.W. Galuskin, J. Mol. Struct. 651-653 (2003) 39.

7, M. Sitarz, J. Mol. Struct. 2008 ”The structure of liquation silico-phosphate glasses” (zaakceptowane do druku).

8. M. Sitarz, J. Mol. Struct. 2008 ”Influence of Modifying Cations on the Structure and Texture of Silicate-phosphate Glasses” (zaakceptowane do druku).

9. M. Sitarz, M. Szumera, J. Thermal Analysis and Calorimetry 2007.

10. M. Sitarz, M. Rokita, M. Handke, E.W. Galuskin J. Mol. Struct. 651-653 (2003) 489.

11. G.D. Cody, B. Mysen, G. Saghi-Szabo, J.A. Tossell, Geochimica et Cosmochimica Acta 14 (2001) 2395.

12. W. Cao, L.L. Hench, Ceram. Int. 22 (1996) 439.

13. R.D. Rawlings, Clinic. Mater. 14 (1993) 155.

14. P. Li, I. Kangasniemi, K. Groot, T. Koubo, A.U. Yli-Urpo, J. Non-Cryst. Solids, 168 (1994) 281.

15. L.L Hench, R.J. Splinter, T.K. Greenlee W.C. Allen, J. Bio. Res. Symp., 2, (1971) 117.

16. L.L Hench, R.J. Splinter, W.C. Allen, T.K. Greenlee, J. Bio. Res., 5 (1972) 117.

[17] I.A. Silver, J. Deas, M. Erecinska, Biomaterials 22 (2001) 175.

[18] J.M. Oliveira, R.N. Correia, M.H. Fernandes, Biomaterials 23 (2002) 371.

[19] L.L. Hench, J. Am. Ceram. Soc. 74 (1991) 1487.

[20] O. Petil, E.D. Zanotto, L.L. Hench J. Non-Cryst. Solids 292 (2001) 115.

[21] M. Sitarz, M. Handke, W. Mozgawa, J. Mol. Struct. 511-512 (1999) 281.

[22] M. Sitarz, M. Handke, W. Mozgawa, Spectrochimica Acta, Part A. 56 (2000) 1819.

[23] Goerlich, Stan szklisty, Skrypty uczelniane AGH nr 1155. Kraków 1989.

[24] Rakow, „Optika i psektroskopija” 13 (1962) 203.