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Impact of Femtosecond Laser Treatment Accompanied with Anodization of Titanium Alloy on Fibroblast Cell Growth

  • Herein, Ti6Al4V alloy is surface modified by femtosecond laser ablation. The microstructure image obtained by secondary electron microscopy reveals a combination of micrometer spikes or cones superimposed by nanoripples (laser‐induced periodic surface structures). To make the surface hydrophilic, anodization is performed resulting in further smoothness of microstructure and a final thickness of 35 ± 4 nm is estimated for oxide produced after anodization at 10 V (scan rate = 0.1 V s−1) versus standard hydrogen electrode. The obtained electrochemically active surface area (ECSA) is approximately 8 times larger compared with flat mirror polished Ti6Al4V surface. Combined chemical analysis by Pourbaix diagram and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses reveal that titanium and aluminum are passivating into TiO2 and Al2O3, but the dissolution of aluminum in the form of solvated ion is inevitable. Finally, cell seeding experiments on anodized and laser‐treated titanium alloy samplesHerein, Ti6Al4V alloy is surface modified by femtosecond laser ablation. The microstructure image obtained by secondary electron microscopy reveals a combination of micrometer spikes or cones superimposed by nanoripples (laser‐induced periodic surface structures). To make the surface hydrophilic, anodization is performed resulting in further smoothness of microstructure and a final thickness of 35 ± 4 nm is estimated for oxide produced after anodization at 10 V (scan rate = 0.1 V s−1) versus standard hydrogen electrode. The obtained electrochemically active surface area (ECSA) is approximately 8 times larger compared with flat mirror polished Ti6Al4V surface. Combined chemical analysis by Pourbaix diagram and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses reveal that titanium and aluminum are passivating into TiO2 and Al2O3, but the dissolution of aluminum in the form of solvated ion is inevitable. Finally, cell seeding experiments on anodized and laser‐treated titanium alloy samples show that the growth of murine fibroblast cells is significantly suppressed due to unique surface texture of the laser‐treated and anodized titanium alloy sample.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:S. A. Lone, M. Muck, P. Fosodeder, C.C. Mardare, Camilo Florian, A. Weth, Jörg KrügerORCiD, C. Steinwender, W. Baumgartner, Jörn BonseORCiD, J. Heitz, A.W. Hassel
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physica Status Solidi A
Jahr der Erstveröffentlichung:2020
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.2 Material- und Oberflächentechnologien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:WILEY-VCH Verlag
Verlagsort:Weinheim, Germany
Jahrgang/Band:217
Ausgabe/Heft:13
Erste Seite:1900838-1
Letzte Seite:1900838-9
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Anodization; Femtosecond laser ablation; Laser-induced periodic surface structures, LIPSS; Ti6Al4V alloys; X-ray photoelectron spectroscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Material
Material / Nano
DOI:https://doi.org/10.1002/pssa.201900838
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-510263
ISSN:1862-6300
ISSN:1862-6319
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International
Datum der Freischaltung:22.07.2020
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:22.07.2020
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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