Návrh přípravku pro uchycení vzorků pro nanoindentor

Vedoucí: Ing. Jakub Kronek, Ph.D.

https://kos.cvut.cz/topics-listed/1248723196305

Cíle práce: 

• Seznámit se s metodami nanoindentace a Ramanovy spektroskopie
• Navrhnout přípravek pro spolehlivé uchycení vzorků (kolmo k hrotu indentoru a všechny vzorky ve stejné výšce)
• Provést zkušební měření vzorků z tzv vysokomolekulárního polyethylenu (UHMWPE) – nanoindentace + Raman

Mikromechanické vlastnosti kloubních náhrad z UHMWPE

Vedoucí: Ing. Vlastimil Králík, Ph.D.

Cíle práce:

• Identifikace nejvíce a nejméně namáhaných míst 
• Měření pomocí nanoindentace spojené s Ramanovou spektroskopií
• Návrh na zpracování výsledků Ramanova spektra – navržení skriptu pro zpracování naměřených spekter např. v Matlabu
• Zhodnocení rozdílu v mechanických vlastnostech v jednotlivých oblastech kloubní vložky

Návrh parametrů experimentu umělého stárnutí UHMWPE

Vedoucí: Ing. Vlastimil Králík, Ph.D.

Motivace: U PE náhrad není známa míra vlivu mechanického zatěžování a míra vlivu působení okolního prostředí na degradaci materiálu (otěr, oxidaci, delaminaci, krystalinitu), které způsobuje celkové selhávání náhrady UHMWPE.

Cíle práce: 

• Rešerše literatury a návrh experimentu umělého stárnutí UHMWPE (peroxid vodíku, ionizační záření)
• Měření změn v materiálu pomocí Ramanovy spektroskopie a nanoindentace
• Ohodnocení vlivu okolního prostředí na degradaci UHMWPE. Korelace navržených parametrů experimentu se změnami struktury materiálu.

Mechanické vlastnosti složek kompozitní cévní náhrady na bázi kolagenu

Vedoucí: Ing. Hynek Chlup, Ph.D.

Spolupráce na projektu: NW24-02-00206 Biomimetická cévní náhrada pro nízké průtoky umožňující fyziologický přenos pulzní vlny

Matrice náhrady bude z rybího kolagenu. Kolagenní gel bude různé koncentrace a modifikován technologicky extruzí nebo beta radiací. To vše ovlivní jeho fyzikální vlastnosti. Výztuha náhrady bude z polyesterové pleteniny, která bude tepelně tvarově modifikována. Technologie pletení a tvarovaná modifikace ovlivní vlastnosti scaffoldu. Jaká bude změna fyzikálních vlastností matrice a scaffoldu cévní náhrady po výše uvedených modifikacích? 

Mechanické vlastnosti kompozitní cévní náhrady pro nízké průtoky a malé světlosti s biologickou matricí.  

Vedoucí: Ing. Hynek Chlup, Ph.D.

Spolupráce na projektu: NW24-02-00206 Biomimetická cévní náhrada pro nízké průtoky umožňující fyziologický přenos pulzní vlny

Matrice náhrady bude z rybího kolagenu. Náhrada bude mít kompozitní, sendvičovou, tavbu stěny. Po limitní dilataci bude v matrici integrován scaffold, pletenina z monofilních polyesterových vláken. Jaká bude změna fyzikálních vlastností tubulární náhrady při různé sendvičové konstrukci stěny? Jak dobrá bude vazba mezi umělým a biologickým polymerem (scaffolf vs matrice)? Jak ovlivní kompozitní trubici míra dívky beta radiace jako simulace sterilizace? 

Vstřebatelná kostní náhrada

Vedoucí: Ing. Kristýna Kubášová

• Cílem projektu je vyvinout novou injektovatelnou resorbovatelnou náhradu kosti pro regeneraci kostních defektů zasažených infekcí
• Osteoinduktivní kostní pasta na bázi fosforečnanu vápenatého, biopolymeru a termocitlivého polymeru
• ČVUT: charakterizace mechanických vlastností několika materiálových variant kostní náhrady
• ČVUT: popis degradačního chování v simulovaných tělních podmínkách
• ČVUT: biomechanická analýza schopností náhrady vytvořit funkční spojení fragmentů kosti (mechanické zkoušky explantovaných kostí)
• Víceoborový projekt, spolupráce prestižních pracovišť, možnost účastnit se in vivo experimentů, spolupráce na projektu s reálným výstupem, výsledky významné pro klinickou praxi
• FN v Motole, CEITEC VUT Brno, FS ČVUT v Praze, ÚEM AVČR, LF v Plzni UK

Komplexní in vitro, ex vivo a in vivo experimentální studie osteoindukčního fosfátového lepidla určeného pro lepení kostních zlomenin a provádění artrodéz

Vedoucí: Ing. Kristýna Kubášová

• Je možné použít injekční resorbovatelné kostní lepidlo ke spojení malých kostních fragmentů, které po zpevnění v kombinaci s vnitřní fixací umožní okamžité zatížení poraněné končetiny?
• Tlakové zkoušky různých typů cementových lepidel v různých simulovaných tělesných prostředích po různou dobu degradace
• Ohybové zkoušky kostí a hodnocení adheze (kadaverozní modely)
• Možnost BP/DP – práce v LMZ, účast na in vivo implantacích/explantacích, účast při přípravě lepidla…

Nanovlákenné nitě jako nosiče antibiotik 

Vedoucí: doc. Ing. Tomáš Suchý, Ph.D.

• Cílem projektu je otestovat nové nanovlákenné chirurgické nitě laboratorně vyráběné metodami střídavého elektrostatického zvlákňování, zjistit jejich potenciál pro funkcionalizaci a otestovat jejich mechanické, fyzikálně-chemické a biologické vlastnosti
• světově jedinečná technologie střídavého elektrického zvlákňování, nanovlákenné příze
• ČVUT: charakterizace mechanických vlastností několika materiálových variant čistě nanovlákenného šicího materiálu
• ČVUT: popis degradačního chování v simulovaných tělních podmínkách
• ČVUT: korelace pracovních diagramů s obrazovým záznamem z elektronového mikroskopu (orientace svazků vs. mechanika)
• TUL, FS ČVUT, Ústav experimentální medicíny AVČR

Výzkum a vývoj stabilizačních kotvících systémů pro zajištěnou intramedulární osteosyntézu

Vedoucí: Ing. Adam Kratochvíl, Ph.D.

• Vývoj stabilizace a kotvícího systému intramedulárního hřebu – zajištění šroubem do biodegradovatelného polymeru / samorozevírací mechanismus
• Zavedení postupné dynamizace zlomeniny v průběhu hojení, tak jak je tomu u dlahování i do hřebování a to pomocí vložek z biodegradabilního polymeru, který si sami tiskneme
• Práce v LMZ: Mechanické testování biodegradabilního polymeru v různých fázích degradace, mechanické testování nových designů humerálního hřebu v rozsahu akreditace
• Možnost BP/DP – BP – degradace biokompatibilního polymeru

Využití umělé inteligence v konstrukci custom-made implantátů aneb vývoj nástroje pomocného autonomního konstrukčního nástroje

Vedoucí: prof. RNDr. Matej Daniel, Ph.D.

• Vývoj AI (deep learning) konstrukčního nástroje, který by na základě CT pacienta vybral vhodný implantát z databáze, a pokud by nevyhovoval sériově vyráběný kus, navrhnul geometrii nového custom-made implantátu
• Možnost rozšíření na algoritmus pro sériovou výrobu a pevnostní výpočty daného kusu
• Možnost rozšíření na algoritmus pro různé druhy materiálů – algoritmus vybere různé moduly z různých druhů materiálů (3D tisk v kombinaci s konvenční výrobou)
• Možnost DP a případné pokračování na Disertační práci
• Spolupráce s firmou MEDIN a ProSpon – případná možnost DPP

Mechanická a marketingová analýza portfolia formy MEDIN

Vedoucí: Ing. Kristýna Kubášová, Ing. Veronika Drátovská

• Výběr implantátu z portfolia firmy MEDIN (např. dlaha distálního radia)
• Pevnostní výpočty na reálném modelu (MKP) a/nebo Experimentální analýza v laboratoři mechanických zkoušek – následný návrh nové geometrie nebo materiálu
• Rešerší práce daného implantátu na trhu – analýza geometrií a použití 
• Možnost BP/DP – spolupráce s výrobcem traumatologických implantátů, práce v laboratoři/práce v MKP softwaru, marketingová studie 
• Spolupráce s firmou MEDIN – případná možnost DPP

Využití metody konečných prvků při vývoji zdravotnických prostředků

Vedoucí: Ing. Lukáš Zach, Ph.D.

Využití MKP mj. při pevnostních analýzách, optimalizaci tvarů, simulaci zatížení a v kombinaci s dalšími matematickými výpočty např pro predikci remodelace kosti (součást Grantu FW06010215 Výzkum a vývoj stabilizačních kotvících systémů pro zajištěnou intramedulární osteosyntézu (2023-2026).

A další v naleznete v KOSu 

(KOS – Státní zkoušky – Vypsaná témata závěrečných prací – zaškrtnout pole: Zobrazit témata celé fakulty – a nakonec v seznamu vyhledávat, např. biomechanika + filtrovat B a N program)