Master's Thesis

Biodegradable iron-based bone implants

Final Thesis 1.46 MB

Author of thesis: Ing. Petra Slotová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Marie Sedlaříková, CSc.

Reviewer: Ing. Miroslav Zatloukal

Abstract:

This paper addresses the topic of biodegradable bone implants. Presently, titanium alloys, known for their ability to reinforce bone structure, are utilized for fracture fixation. Nevertheless, post-healing, their extraction from the body be- comes necessary. Biodegradable implants serve the same purpose but undergo gradual degradation upon exposure to bodily fluids. Consequently, the need for additional surgical procedures for their removal is obviated. The practical part is focused on the preparation of iron-based samples and their subsequent measurement and observation over a longer time horizon.

Keywords:

biodegradable implants, corrosion, iron, magnesium, zinc, polystyrene, SBF, pH, conductivity, corrosion rate, corrosion current, elemental analysis, microscopic observation

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka seznámila státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděla otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky komise k obhajobě: -Jaké části těla mají implantáty nahradit? -Jaká je funkce implantátů? -Jaké bylo složení roztoků pro simulování prostředí v lidském těle? -V prezentaci zmiňujete degradaci - o jakou degradaci se jedná? -Při jakých teplotách se dělaly korozní zkoušky? A jakým způsobem probíhaly? -Proč ke konci testování začal kolísat korozní proud? -Proč je potřeba z těla odstraňovat titanové implantáty?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

Ing. Pavel Čudek, Ph.D. (člen)
Ing. Zdenka Rozsívalová (člen)
doc. Ing. Tomáš Binar, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc. (člen)
Ing. Antonín Šimek (člen)
prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc. (člen)

Diplomantka Bc. Petra Slotová zpracovala diplomovou práci na téma " Biodegradabilní kostní implantáty na bázi železa".
V teoretické části práce popisuje vliv biodegradabilních implantátů na lidský organismus i možnost vzniku  korozních zplodin při jejich aplikaci.
Provedla dlohodobé testy vzorků ponořených do roztoku NaCl a SBL a dílčí výsledky byly konzultovány s vedoucí práce.
Studentka věnovala řešení DP velkou pozornost, s dílčími výsledky se úspěšně zúčastnila studentské soutěže FEKT  EEICT
Práce má 75 stran a má dobrou grafickou úroveň.
Výsledky budou užitečné pro další výzkum v této oblasti.
V práci je uvedeno 45 odkazů na publikace u nás i ve světě. Points proposed by supervisor: 91

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Miroslav Zatloukal

Studentka se ve své diplomové práci zabývala problematikou kostních náhrad, konkrétně biodegradabilními kostními implantáty na bázi železa. Vzhledem k tomu, že se problematika týká biologických procesů, bylo nezbytné, pro získání komplexního pohledu, provést velké množství testů a zkoušek.
V teoretické části jsou poměrně podrobně popsány požadavky na parametry budoucích implantátů, uvedeny jsou popisy vlivů lidského organizmu na chování a změnu implantátů.  Popsány jsou i vlivy rozpuštěných prvků v tělních tekutinách na lidský organizmus. Problematika je v práci popsána přehledně s odpovídajícím rozborem. Poměrně velká část úvodních kapitol je věnována chemickým reakcím v biologickém prostředí s tím, že podrobně jsou rozebrány korozní procesy, včetně jejich chemizmů.
V experimentální části jsou popsány technologické kroky při přípravě testovacích vzorků, a především příprava fyziologických roztoků, s vlastnostmi velmi blízkými reálnému biologickému prostředí. Porovnány jsou účinky „běžného“ fyziologického  roztoku a prostředí, které je bližší složení tělních tekutin (SBF).
Pro získání důležitých parametrů sintrovaných materiálů byly zvoleny elektrochemické metody – vodivost , pH, korozní potenciály, resp. korozní proudy. Tato měření jsou doplněna snímky a prvkovými analýzami z elektronového mikroskopu. Výsledky jsou zpracovány v tabulkách a následně v grafech.
Předložená práce je zpracována přehledně a bez významných jazykových nedostatků – jen u některých formulací, jako jsou jelikož, fotky apod., by bylo dobré použít techničtější vyjádření.
Práce splňuje zadání diplomové práce a hodnotím ji jako VÝBORNOU. Topics for thesis defence:
  1. 1. Je důležité zachovat přesný postup přípravy fyziologických roztoků, např. SBF?
  2. 2. Jak by se teoreticky mohl odstranit vliv nehomogenity při získání vzorků pro elektrochemické testování?
  3. 3. Má vliv na vlastnosti testovacích vzorků teplotní průběh výpalu, resp. lisovací tlak?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová