Vědecko-výzkumná laboratoř skupiny Nanokompozitní a nanokrystalické materiály pro implantologii a biomedicínu
V Laboratoři biomateriálů a nanotechnologií se zabýváme studiem zabýváme se přípravou, modfikiací a studiem a studium tenkých vrstev a nanočástic pro implantologii, tkáňové inženýrství a medicínu. Připravované materiály lze označit jako biomateriály, tj. Přírodní nebo umělé materiály určené pro použití v biotechnologiích a medicíně. Biomateriály musí splňovat požadavky na dobře fungující a dlouhodobou životnost implantátů, zejména biokompatibilitu, dobrou odolnost proti opotřebení a požadované biomechanické vlastnosti. V mnoha případech nemůže jediný materiál splnit technické požadavky a pro zlepšení fyzikálních, mechanických a biokompatibilních vlastností povlaků implantátů lze vrstvy dopovat (obohatit) dalšími prvky. V úzké spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR se zabýváme těmito tématy:
- Příprava a studium tenkých vrstev materiálů pro biomedicínu
- Modifikace povrchů implantátů
- Studium interakce UV laserového záření s látkou
- Příprava nanočástic kovů a křemíku

Témata výzkumu
V laboratoři připravujeme a studujeme tenké vrstvy biokompatibilních materiálů, s využítím pro implantologii, tkáňové inženýrství a medicínu:
- Hydroxyapatit pro lepší osseointegraci implantátů jak jsou zubní nebo kyčelní náhrady
- Diamantu-podobný uhlík pro lepší biokompatibilitu (minimalizaci imunitní odpovědi a tření) implantátů jako jsou kloubní náhrady, cévní stent, srdeční chlopně
- Oxid titaničitý pro fotokatalytické aplikace a antibakteriální aplikace pro lékařské
- Stříbro pro antibakteriální aplikace na implantátech
- Organické a polymerní materiály (MAPLE technologie) pro senzory a tkáňové inženýrství Biosklo, zirkon, dopované biokompatibilní vrstvy (stříbro, molybden, chrom, titan, …), nanokrystalické a nanokompozitní vrstvy, atd.

Dále se zabýváme modifikací povrchů implantátů modifikace povrchů implantátů, studiem interakce UV laserového záření s látkou, nebo přípravou nanočástic kovů a křemíku.
Vybavení laboratoře
Fourierovský infračerveným spektrometrem (FT-IR Nicolet 6700)
- Spektrometr FT-IR je určený na rutinní experimenty i pokročilý výzkum.
- Ve skupině je spektroskop je určen pro chemickou analýzu složení připravovaných vrstev a materiálů

3D tiskárna Original Prusa i3 MK3S
- UV-VIS-NIR absorpční spektrofotometr
- Termoelektrický regulátor teploty
- detekční rozsah 185 – 3300 nm
- double-beam
- dvojitý monochromátor s dvojitou mřížkou, velmi nízká úroveň rozptýleného světlatři detektory: fotonásobič (UV-VIS), InGaAs a PbS (blízký IR)

Měřič kontaktního úhlu Kruss DS 100
- Mikroskop je spojený s konfokálním fluorescenčním mikroskopem a dovoluje souběžné monitorování fluorescence a morfologie povrchu
- Cela na biovzorky umožňuje měření na živých buněčných kulturách

Měřič kontaktního úhlu Kruss DS 100
- KrF a ArF excimerové lasery Compex 205F pro přípravu vrstev metodou pulsní laserové depozice
- Mikroskop atomárních sil (Atomic Force Microscope – AFM) Solver Next (NT- MDT) pro měření topografie, elastických vlastností, adheze a mikrotvrdosti
- Přístroj pro metodu rychlého světelného žíhání (Rapid Thermal Annealing) Solaris 75 (Surface Science Integration) pro modifikaci připravených vrstev (rekrystalizace)
- Profilometr Alphastep IQ (KIA Tencor) pro měření tloušťky a drsnosti vrstev
- UV-VIS vláknový spektrometr USB2000+ (Ocean optics) s rozsahem 200-900 nm pro spektrofotometrická (transmisní i reflexní) a fluorescenční měření, včetně integrační koule pro měření difuzních povrchů a suprasilových kyvet pro UV oblast
- Termokamera FLUKE Ti-55 pro studium rozvodu tepla v materiálech a tkáních
- Vakuové interakční komory pro laserovou depozici a hybridní laserovou depozici (kombinace RF výbojů, magnetronu a laserové depozice)
- Magnetronový naprašovací systém Kurt Lesker;
- Iontový zdroj Kaufman-Robinson EH200 s maximální energií 210 eV
- UV zdroje záření (Spectroline Optimax OPX-365UV), a pro fotokatalýzu), měřiče výkonu pro UV oblast: Hamamatsu H9535 s maximem na 250 nm a International Light Technology ILT-1700 s maximem na 365 nm
- Tribometr s možností studia korozních vlastností a opotřebení (Anton Paar Tribometr s rotačním a lineárním testováním včetně možnosti testování v kapalině, doplněný o potenciostat VersaSTAT3)
- Digitální mikroskop VHX-7000 (Keyence) – 2D/3D měření, 4K rozlišení, nastavitelné zvětšení 20x až 6000x
Publikace, spolupráce a řešené projekty
Vybrané publikace
- Jelínek, et al (2017). Hybrid laser technology and doped biomaterials. Applied Surface Science, 417, 73-83
- Kocourek, et al (2017). Diamond-like carbon layers modified by ion bombardment during growth and researched by Resonant Ultrasound Spectroscopy. Applied Surface Science, 417, 213-21
- Písařík, P et al (2015) . Influence of diamond and graphite bonds on mechanical properties of DLC thin films In Journal of Physics: Conference Series Vol. 594, No. 1, p. 012008).
Laboratoř spolupracuje se špičkovými pracovišti v České republice i v zahraničí. Mezi naše významné domácí spolupracovníky patří Fyzikální ústav AV ČR
umístění laboratoře
místnost Bs-104, budova KOKOS, FBMI, Kladno
vedoucí laboratoře
Ing. Petr Písařík Ph.D.
telefon
+420 224 358 798
petr.pisarik@fbmi.cvut.cz