(PhysOrg.com) -- Titanium en zijn legeringen hebben een voorsprong op alle andere materialen die worden gebruikt om de orthopedische implantaten te maken die door chirurgen worden gebruikt om beschadigde botten en gewrichten te herstellen. Ze zijn licht, Super sterk, en vrijwel inert in het lichaam. Maar of de implantaten voor uw knie bestemd zijn, je heup, je ruggengraat of je kaak, het zilverachtige metaal heeft één groot nadeel.

“Titanium heeft een spiegelend oppervlak, " zegt Tolou Shokufar, een promovendus in de werktuigbouwkunde-technische mechanica. Cellen hechten er niet goed aan, implantaten worden daarom vaak opgeruwd voordat ze in het lichaam worden geplaatst.

Een goede manier om titanium op te ruwen is door er nanobuisjes in te etsen, omdat ze een uitstekend oppervlak bieden voor botcellen om vast te grijpen als onderdeel van het genezingsproces. Maar het etsen van nanobuisjes in de door chirurgen geprefereerde titaniumlegering is niet goedkoop. Conventionele technieken vereisen platina, die meer dan $ 1 kost, 700 een ons.

Door haar promotiewerk met professor Craig Friedrich, directeur van het Multi-scale Technologies Institute, Shokufar heeft een goedkopere manier ontwikkeld om nanobuisjes in de titaniumlegering te etsen. In een zwakke oplossing van ammoniumfluoride, ze dompelt twee staven onder, een van de legering, een andere van koper, en sluit ze aan op een stroombron. Een elektrische stroom vloeit in het koper, door de oplossing en uit het titanium.

“Het corrodeert de titaniumdioxidelaag op het titanium in de vorm van een buis, "Shokufar zegt, het maken van nanobuisjes van ongeveer zeven micron lang en honderd nanometer in diameter. Het kweken van de ideale buis duurt ongeveer twee uur.

Dan oefent ze warmte en druk uit op de titaniumlegering, het uitgloeien van de nanobuisjes om ze een hydrofiel, kristallijne structuur. Het oppervlak trekt niet alleen water aan, tests tonen aan dat het een vriendelijke plek is voor cellen om te groeien. Shokufar heeft experimenten uitgevoerd met fibroblasten - cellen die littekenweefsel maken - waaruit blijkt dat ze sneller groeien op een laag van haar titaniumdioxide-nanobuisjes dan op het ongewijzigde oppervlak van de titaniumlegering. Volgende, ze wil een soortgelijk experiment doen met botgroeiende osteoblasten.

Omdat de nanobuisjes chemisch identiek zijn aan de titaniumlegering, Shokufar verwacht dat haar innovatie relatief gemakkelijk kan worden goedgekeurd voor medisch gebruik. Het kan ook een breed scala aan andere toepassingen hebben, variërend van medicijnafgifte tot zonnecellen tot waterstofopwekking.

Haar techniek lijkt eenvoudig, maar zo begon het niet. “Het kostte veel tijd om erachter te komen, " ze zegt. "Ik zou dagen en dagen onder de SEM doorbrengen, en toen ik ging slapen, Ik zag nanobuisjes in mijn oogleden.”

Het is de moeite waard geweest om de perfecte vellen nanobuisjes onder haar hoede te zien groeien, echter. "Ik vind ze echt leuk, " ze zegt. "Ze zijn als mijn baby's."