PN-II-ID-20-RO-FR-2014

Biocompatible medical implants elaborated from nitrided titanium-based superelastic alloys


Romanian coordinator:
Assoc. Prof. Anisoara Cimpean
Phone: 021.318.15.75/int 106
Fax : 021.318.15.75/int 102
E-mail: anisoara.cimpean@bio.unibuc.ro

French coordinator:
Prof. Thierry Gloriant
Tel/Fax : +33.(0)2.2323.8241/8240
E-mail : Thierry.Gloriant@insa-rennes.fr

Partners involved in the project:

•    University of Bucharest, Faculty of Biology, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Romania
•    INSA Rennes, ISCR UMR 6226, Metallurgical Chemistry Lab., France
•    Company AMF (SME), Lury-sur-Arnon, France

Institute of Physical Chemistry “Ilie Murgulescu”, Bucharest (subcontracting institution)

Romanian Contractual Authority: UEFISCDI

French Contractual Authority: ANR

Project code: PN-II-ID-JRP-2012

Project type and number: PN-II-ID-20-RO-FR-2014

Project title: Biocompatible medical implants elaborated from nitrited titanium-based superelastic alloys

Acronym: BIOMIMETIS

Duration: 36 months

Budget allocated by UEFISCDI: 250 000 €

Total project budget: 502 474 €

Summary:
Organs like bone and vessels have a limited capacity for self-repair, and after injury or disease the regenerative power of adult tissue is often not sufficient, leading to non-functional scaring. Despite the vast development and clinical use experienced by the metal implants during the last decades these are far from optimal. The objective of the present BIOMIMETIS project is to design and characterize new highly biocompatible titanium -based alloys for implantable devices in human body. In order to overcome the limited lifespan of the currently used biomedical alloys, the proposed project envisages gas-nitriding treatments of recently developed Ni-free superelastic alloys (Gum-metal Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-O, Ti-24Nb-0.5O and Ti-24Nb-0.5N alloy compositions) which will harden the surface and improve further the biocompatibility. Through a scientific and engineering program organized in 3 complementary tasks, the designed Ni-free nitrided superelastic titanium-based alloys will be deeply characterized to evaluate their functionalities for targeted biomedical applications. The fabrication of bone staple and endovascular stent prototypes by the industrial partner is envisaged as proof of concept in this proposal. It is expected that the new Ti-based alloys will show excellent biocompatibility, high corrosion resistance in SBF and desirable mechanical properties combining the bulk superelastic property and the hard and wear resistant surface. These properties are particularly appreciated for various medical devices and, particularly, for targeted biomedical applications such as cardiovascular stents and orthopaedic bone staples. Furthermore, our expectations are that positive osteoblast response, a better endothelialization and a reduced inflammatory response will be obtained on the corresponding TiN-coated surfaces.

Objectives:
Within the frame of the proposed project the specific objectives are:
i) the deposition of TiN on the newly developed superelastic Ti-based alloys by gas-nitriding method (scientific novelties)

ii) material characterization which will be approached from next points of view:
1. Comparative microstructural, chemical, crystallographic, physical and mechanical characterization of coated and un-coated alloys (original results);
2. Fabrication of the bone staple and endovascular stent prototypes by AMF company (industrial application);
3. The chemical, morphological, electrochemical characterization of the coated alloys’ surfaces before and after soaking in simulated body fluid (scientific novelties);
4. Evaluation of the fatigue behaviour of biomedical dispositives (original results).

iii) biocompatibility testing which will consist of:
1. Cytotoxicity evaluation of the test materials (original results) and in vitro studies concerning the interactions of the osteoblastic type cells with materials’ surfaces (original results);
2. In vitro study to investigate the suitability of uncoated and N-coated superelastic Ti alloys for stent application by studying the endothelial cell behavior (scientific novelties).
3. To compare the material surface population with endothelial progenitor cells (EPCs) and cell behaviour on bare and N-coated superelastic Ti in order to prove their suitability for stent application in the form of metallic bare stents or stents seeded with the EPCs (a potential new avenue opened by completion of this project)

iv) At industrial level, cooperation work will be focused on fabrication of stent and staple prototypes in order to apply designed technologies for industrial application.

Research team

Name and surnamePosition in the project
Cimpean AnisoaraProject director/Senior researcher II
Ion RalucaYoung researcher III
Mitran ValentinaResearch assistant
Neacsu PatriciaResearch assistant (phD student)
Staras AdelaphD student
Serban MirelaResearch assistant

Estimated results:

-dissemination of project results in ISI indexed journals;
-dissemination of project results at national and international conferences with high scientific impact;

elaboration of 1 PhD and 2 Master theses.

ARTICLES

Ion R, Luculescu C, Cimpean A, Marx P, Gordin D-M, Gloriant T. Nitride coating enhances endothelialization on biomedical NiTi shape memory alloy. Mater Sci Eng C, 62, 686–691 (2016). http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493116301217

Castany P, Gordin D-M, Drob SI, Vasilescu C, Mitran V, Cimpean A, Gloriant T. Deformation mechanisms and biocompatibility of the superelastic Ti–23Nb–0.7Ta–2Zr–0.5N alloy. Shap Mem Superelasticity, 2, 18-28 (2016). http://link.springer.com/article/10.1007/s40830-016-0057-0

Mitran V, Vasilescu C, Drob SI, Osiceanu P, Calderon-Moreno JM, Tabirca MC, Gordin DM, Gloriant T, Cimpean A. Biological behaviour and enhanced anticorrosive performance of the nitrided superelastic Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-0.5N alloy. BioMed Res Int, 125, Article ID 261802, http://dx.doi.org/10.1155/2015/261802 (2015).

Drob SI, Vasilescu C, Calderon Moreno JM, Osiceanu P, Neacsu P, Cimpean A, Gordin DM, Gloriant T. Multifunctional “gum metal” titanium-based alloy: Its long-term electrochemical behaviour and macrophage response. Int J Electrochem Sci, 10, 10738-10755 (2015).

Communications to scientific reunions:

     1.D.M. Gordin, D. Busardo, A. Cimpean, C. Vasilescu, D. Hoche, S.I. Drob, V. Mitran, M. Cornen, T. Gloriant. Biocompatibility enhancement of a Ni-free superelastic titanium alloy by ion implantation. International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT), july 2014, Bilbao, Spain – prezentare poster.
     2.D.M. Gordin, D. BusardoA. Cimpean, E. Vasilescu, D. Höche, T. Gloriant. Nitruration par implantation ionique d’un nouvel alliage de titane superélastique pour des applications biomédicales. Matériaux 2014, nov 2014, Montpellier, France – prezentare orala.
     3. T. Gloriant, D.M. Gordin, P. Castany, C. Vasilescu, A. Cimpean. Potentiality of the metastable beta titanium alloys for biomedical applications. 15th International Conference on Rapidly Quenched and Metastable Materials (RQ15), aug 2014, Shangai, China.
     4. T. Gloriant, D.M. Gordin, P. Castany, C. Vasilescu, A. Cimpean. Potentialities of the metastable beta titanium alloys for biomedical applications. Architectured Biomaterials, Medical and Tissue Engineering Symposium, French Embassy in Berlin, dec 2014, Germany – invited lecture.
    5. A.I. Staras, R. Ion, D.M. Gloriant, A. Cimpean, O. Zarnescu. The effects of nitriding treatment of nitinol on endothelial cell behavior. International Seminar on Biomaterials & Regenerative Medicine, BIOREMED 2015, Felix-Bath, Oradea, 17-20 sept, p. 166 – prezentare poster.
     6. A.I. Staras, V. Mitran, A. Cimpean, O. Zarnescu. In vitro biocompatibility assessment of the superelastic beta titanium alloy, Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-0.5N, with nitrided surface. Scientific communication session of the students from Faculty of Biology, Bucharest, 25 mai 2015, p.50 – oral presentation.
7. D.M. Gordin, Y. Bedouin, V. Mitran, A. Cimpean, C. Vasilescu, S.I. Drob, L. Heraud, T. Glorian. Surface nitriding of b-type titanium-based superelastic alloys for biomedical applications. International Conference on processing & manufacturing of advanced materials processing, fabrication, properties, applications (THERMEC 2016), 29 may-3 june, Graz, Austria, p. 202-203 – invited presentation.

PhD thesis on project’s topic: Staras Adela– In vitro biological performance assessment of surface-modified biomaterials (2014-2017)

Master thesis on project’s topic: Noana Doinita- In vitro studies of the osteoblast response to nitrided super-elastic beta-type titanium alloys (2014-2015)

Acest site folosește cookie-uri pentru o mai bună experiență de vizitare. Prin continuarea navigării, ești de acord cu modul de utilizare a acestor informații.

Privacy Settings saved!
Privacy Settings

When you visit any web site, it may store or retrieve information on your browser, mostly in the form of cookies. Control your personal Cookie Services here.


Cine suntem
Site-ul este deținut și administrat de Universitatea din București cu sediul în Bulevardul Mihail Kogălniceanu 36-46, București. Pentru a urmări mai ușor informațiile, trebuie să știţi că ne putem referi la instituția noastră folosind termenii „Universitatea din București”, „nouă”, „nostru” etc, iar la tine, ca utilizator și vizitator al site-ului, folosind termenii „utilizator”, „dumneavoastră”, etc. Această politică descrie informațiile pe care le colectăm atunci când vizitați www.unibuc.ro. Prin utilizarea acestui site web, sunteți de acord cu colectarea și utilizarea informațiilor dumneavoastră personale (în cazul în care acestea sunt furnizate) în conformitate cu această politică. Site-ul poate conține legături către și de pe site-uri web. Dacă urmați un link către oricare dintre aceste site-uri web, rețineți că acestea au propriile politici de confidențialitate. Universitatea București nu are nicio responsabilitate sau răspundere pentru aceste politici sau modul în care aceste site-uri web își gestionează datele. Verificați aceste politici înainte de a trimite orice informații personale acestor site-uri.
Informațiile colectate şi durata de stocare
În cazul în care utilizați site-ul nostru, vom colecta și procesa următoarele date personale despre dumneavoastră:
  • Informații pe care ni le oferiți atunci când completați un formular web sau solicitați trimiterea newsletter-ului. Informațiile pe care ni le furnizați pot include numele, adresa de e-mail, numărul de telefon, etc.
  • Informatiile pe care ni le oferiti in formularul de solicitare de informatii publice (ex. nume, prenume, e-mail) sunt colectate conform Legii nr. 544/2001
  • Informații pe care le colectăm despre dumneavoastră, prin intermediul fişierelor cookie pe care le folosim, în momentul în care accesați site-ul nostru. Pentru detalii suplimentare, consultați informarea privind cookie-urile.
Stocarea datelor de natură personală se realizează pe servere situate în România, atâta timp cât avem consimțămȃntul dumneavoastră.
Cum utilizăm datele personale pe care le furnizați sau le colectăm
Folosim datele personale despre dumneavoastră în următoarele moduri:
  • datele personale furnizate de dumneavoastră prin formularele noastre web vor fi folosite în scopul procesării cererilor dumneavoastră. Prin trimiterea solicitării sunteți de acord cu prelucrarea datelor dumneavoastră de către Universitatea din București.
  • în cazul în care sunteți de acord cu primirea de informații prin newsletter, vă vom trimite noutǎți despre următoarele subiecte:
  • informații despre evenimentele şi activităţile organizate în cadrul Universităţii din Bucureşti
  • informațiile tehnice pe care le colectăm prin utilizarea cookie-urilor vor fi utilizate în scopurile stabilite în “Informarea privind cookie-urile”.
Transferuri internaționale
În vederea oferirii serviciului de newsletter, datele dumneavoastră de identificare și contact sunt transmise către MailerLite, cu sediul în Lituania. Detalii privind măsurile de protectie a datelor adoptate de către MailerLite se găsesc la adresa https://www.mailerlite.com/terms-of-service  şi pe site-ul https://www.privacyshield.gov/welcome Site-ul nostru web utilizează Google Analytics, un serviciu pentru analiza web, precum şi Google Adwords, furnizate de Google. Google Analytics utilizează fișiere de tip cookie pentru a ajuta un anumit site web să analizeze modul în care utilizați respectivul site web. Informațiile generate de fișierele de tip cookie cu privire la utilizarea de către dumneavoastră a site-ului web vor fi transmise și stocate de Google pe servere care pot fi localizate în UE, SEE şi/sau Statele Unite. Google va utiliza aceste informații în scopul evaluării utilizării de către dumneavoastră a site-ului web, elaborând rapoarte cu privire la activitatea site-ului web și furnizând alte servicii referitoare la activitatea site-ului web și la utilizarea internetului. De asemenea, Google poate transfera aceste informații către terți în cazul în care are această obligaţie conform legii sau în cazul în care acești terți prelucrează informațiile în numele Google. Google nu va asocia adresa dumneavoastră IP cu alte date deținute de Google. Informații detaliate cu privire la Google și protecția datelor cu caracter personal (inclusiv modul în care puteți controla informațiile trimise către Google) pot fi găsite la: https://policies.google.com/privacy/partners. Din site-ul nostru web puteţi să distribuiţi un articol utilizând un buton de distribuire în reţelele de socializare (de exemplu: Facebook, Twitter, Youtube). Informații detaliate cu privire la protecția datelor cu caracter personal oferită de aceste organizatii pot fi gasite la adresele: https://www.facebook.com/policy.php https://twitter.com/en/privacy https://www.youtube.com/yt/about/policies/#community-guidelines
Accesați datele dumneavoastră personale
Aveți dreptul să cereți o copie a informațiilor deținute de noi  prin formularea unei solicitări de acces. Pentru a solicita o copie a datelor deținute despre dumneavoastră sau pentru a vă actualiza informațiile, contactați Universitatea din București la adresa de e-mail dpo@unibuc.ro. Datele de natură personală deținute de către Universitatea din București sunt supuse condițiilor din Regulamentul UE 679/2016 care oferă persoanelor vizate dreptul de acces la toate tipurile de informații înregistrate, deținute de operatorul de date, sub rezerva anumitor limitări.
Drepturile persoanei vizate
Conform Regulamentului 679/2016 - GDPR, aveţi dreptul de a solicita Universitaţii din București, în calitate de operator de date de natură personală, rectificarea, ştergerea sau restricţionarea prelucrării datelor personale referitoare la dumneavoastră. De asemenea, aveţi dreptului de a vă retrage consimţământul în orice moment, fără a afecta legalitatea prelucrării efectuate pe baza acestuia, înainte de retragere. Dacă nu mai doriți să primiți newsletter-ul, vă puteţi dezabona prin trimiterea unui e-mail la adresa contact@pr.unibuc.ro sau prin folosirea linkului de dezabonare din cadrul newsletter-ului.
Dreptul de a depune o plângere în faţa Autorităţii de supraveghere
Conform Regulamentului 679 /2016 - GDPR, aveți dreptul de a depune o plângere la Autoritatea Naţională de Supraveghere a Prelucrării Datelor cu Caracter Personal. Mai multe detalii se pot obține accesȃnd adresa http://www.dataprotection.ro/.
  • _ga
  • _gid
  • _gat

Decline all Services
Accept all Services