Dalszy rozwój implantów medycznych łączy się z postępem w inżynierii materiałowej, która znajduje coraz szersze zastosowanie w inżynierii biomedycznej. Działalność związana jest wytwarzaniem materiałów o podwyższonej biozgodności z wykorzystaniem nowoczesnych technologii zwłaszcza inżynierii powierzchni. W IMIM PAN prace realizowane są w aspekcie wykorzystania technologii materiałowych do projektowania i wytwarzania funkcjonalnych biomateriałów do kontaktu z krwią. Adhezja i aktywacja komórek do powierzchni materiałów o przeznaczeniu na implanty medyczne jest bardzo istotnym zagadnieniem. Parametry strukturalne wytworzonej powłoki kontaktowej istotnie wpływają na interakcję biomateriału z tkanką łączną.
Powłoki biomateriałów mają zasadniczy wpływ na proliferację komórkową. Celem realizowanych badań jest modyfikacja powierzchni prowadząca do obniżenia trombogenności materiałów przewidzianych do kontaktu z krwią. Planowane jest zaprojektowanie i wykonanie rusztowań komórkowych o zachowaniu bio-neutralnym w kontakcie z tkanką. Realizowane są badania materiałów porowatych o odpowiednio dobranym zespole właściwości mikrostrukturalnych i mechanicznych determinujących optymalizację właściwości bio-medycznych. Prace dotyczą opracowania technologii wytworzenia nowej generacji materiałów na przewody w kształcie rurowym, o zmodyfikowanej antyskrzeplinowej powierzchni wewnętrznej przeznaczonych, do wymuszonego przepływu krwi. Głównym celem jest zmodyfikowanie wewnętrznej powierzchni przewodów polimerowych przeznaczonych do terapii układu krążenia (kaniule, konektory, dreny sterujące). Wewnętrzna powierzchnia elementów rurowych pokrywana jest powłokami, które będą zapobiegały wykrzepianiu lub stymulowały zachodzenie procesów naturalnych w naczyniach, czyli powstanie naturalnej powłoki z komórek endoterialnych zwiększającej biozgodność implantu. Do modyfikacji powierzchni stosuje się materiały warstwowe na bazie węgla, tytanu oraz biopolimerów. Komórkowo-polimerowa struktura imitować będzie struktury natywne, a przez to może być wykorzystywana jako proteza naczynia krwionośnego. Architektura układu powłok określana jako „warstwa po warstwie" prowadzi do układu wielowarstwowego, który znajduje szerokie zastosowanie. Osadzanie tego typu powłok polega na sekwencyjnej adsorpcji dwóch materiałów, które oddziałują ze sobą poprzez różne typy wewnątrz-molekularnych reakcji takich jak oddziaływania elektrostatyczne i wiązania wodorowe. Podłoże jest poddawane naprzemiennej obróbce przeciwnie naładowanych polielektrolitów. Każdy etap osadzania prowadzi do spontanicznej adsorpcji materiału i przyczepiania za pośrednictwem oddziaływań elektrostatycznych. Tego typu obróbka prowadzi do powstania powłok umożliwiających dokowanie białek. Stanowi to znaczne ułatwienie dla konstruktorów implantów, gdyż pozwala na zastosowanie w pełni porowatej struktury w miejscach, gdzie jest to trudne lub niemożliwe Założeniem prowadzonych prac jest uzyskanie informacji wpływu powierzchni modyfikowanego materiału na przeżywalność, które w późniejszych etapach zostaną wykorzystane do wykonania analogów tkankowych.

Cel realizacji tematyki:
a. Modyfikacja powierzchni prowadząca do obniżenia trombogenności materiałów przewidzianych do kontaktu z krwią. Wykorzystanie kanalików migracyjnych wytworzonych metodą ablacji laserowej do analizy odtworzenia włókien mięśniowych gładkich komórkami macierzystymi.
b. Określenie wpływu zróżnicowanej morfologii powierzchni wytworzonej po modyfikacji laserowej na narastanie komórkowe, roli sterylizacji plazmowej i gazowej oraz wielkości ziarna po modyfikacji,
c. Analiza możliwości sterowania procesem narastania komórkowego za pomocą generowanego ładunku i potencjału elektrycznego na modyfikowanej powierzchni.

Wykonane w ostatnich latach projekty badawcze

Publikacje w ostatnich latach:

Elastic TiN coatings deposited on polyurethane by pulsed laser, 200(2006) 6340-6345

Surf.Coating Technol. Elsevier, J.M.Lackner, W.Waldhauser, B.Major, J.Morgiel, L.Major, H.Takahasi, T.Shibayama, Growth structure and growth defects in pulsed laser deposited Cr-CrNx-CrCxN1-x multilayer coatings, 200(2006) 3644-3649

Bull.Pol.Ac.Tech., R.Ebner, J.M.Lackner, W.Waldhauser, R.Major, E.Czarnowska, R.Kustosz, P.Lacki, and B.Major, Biocompatibile TiN-based novel nanocrystalline films, 54(2)(2006)167-173

Bull.Pol.Ac.Tech., J.M.Lackner, W.Waldhauser, Ł.Major, J.Morgiel, M.Kot and B.Major, Nanocrystalline Cr/CrN and Ti/TiN multilayer coatings produced by pulsed laser deposition at room temperature, 54(2)(2006)175-180

Bull.Pol.Ac.Tech., B.Major, W.Mróz, M.Jelinek, R.Kosydar, M.Kot, Ł.Major, S.Burdyńska, R.Kustosz, BN-based nano-composites obtained by pulsed laser deposition, 54(2)(2006)181-189

Bull.Pol.Ac.Tech., R.Major, P.Lacki, J.M.Lackner, B.Major, Modelling of nanoidentation to simulate thin layer behavior, 54(2)(2006)189-198

Research Signpost (monograph), J.M.Lackner, W.Waldhauser, Ł.Major, J.Morgiel, M.Kot S.Zimowski and B.Major, Nanocrystalline tribological functionally gradient multilayers in Cr/CrN and Ti/TiN systems, (2006)403-414

Research Signpost (monograph), B.Major, W.Mróz, M.Jelinek, R.Kosydar, T.Kocourek, Ł.Major, R.Kustosz, BN-based nano-composites produced by laser ablation, (2006)309-319

Research Signpost (monograph), Nanocrystalline biocompatibile TiN-based thin layers produced by pulsed laser deposition on polymer substrate, B.Major, R,Ebner, J.M.Lackner, W.Waldhauser, E.Czarnowska, R.Kustosz, R.Majo, (2006)387-401

Inżynieria Materiałowa, W.Mróz, J.Kasperczyk, M.Jelinek, T.Kocourek, S.Burdyńska, A.Janus, B.Major, Powłoki polimerowe uzyskiwane z wykorzystaniem ablacji laserowej w warunkach kriogenicznych metodą MAPLE, 5(153)(2006)1151-1158

Inżynieria Materiałowa, R.Kosydar, M.Kot, S.Zimowski,,W.Mróz, B.Major, Struktura i właściwości tribologiczne warstw na bazie azotku boru osadzonych laserem impulsowym na podłożu polimerowym i metalicznym, 5(153)(2006)1083-1088

Inżynieria Materiałowa, R.Major, P.Lacki, J.M.Lackner, B.Major, Modelowanie i weryfikacja strukturalna cienkich warstw na bazie azotku tytanu uzyskanych na podłożu polimerowym laserem impulsowym, 5(153)(2006)1118-1120

Rudy i Metale Nieżelazne, W.Muzykiewicz, A.Rękas, R.Major, B.Major, R.Kustosz, Tłoczenie elementów komory sztucznego serca z blachy tytanowej, R-51,4(2006)212-218

Inżynieria Materiałowa, B.Major, Wielowarstwowe nanokrystaliczne materiały tribologiczne nowej generacji uzyskiwane laserem impulsowym, 3(151)(2006)486-489

Materiały Konferencji Sympozjum Techniki Laserowej STL 8, REFERATY, B.Major, R.Major, J.M.Lackner, Wykorzystanie ablacji laserowej do wytwarzania nanokrystalicznych wielowarstwowych powłok do zastosowań biomedycznych i tribologicznych, Szczecin-Świnoujście (2006)323-337

Research in Polish Metallurgy at the beginning of XXI CenturyCommittee of Metallurgy of the Polish Academy of Sciences,

Publishing Home „Akapit", B.Major, J.M.Lackner, W.Waldhauser, J.Morgiel, J.Bonarski, R.Major, Ł.Major, R.Kosydar, R.Kustosz, W.Mróz, P.Lacki, Nanocrystalline Advanced Coatings Produced on Metallic and Non-metallic Substrates by Pulsed Laser for Medical and Tribological Applications, Kraków (2006)432-452

Proc.SPIE - The International Society for Optical Engineering, B.Major, R.Major, J.M.Lackner, W.Waldhauser, Using of laser ablation to fabrication nanocrystalline multilayer coatings for biomedical and tribological applications, SPIE 6598 art No 659807 (2007)

Plasma Processes and Polymers, J.M.Lackner, W.Waldhauser, M.Berghauser, D.Hufnagel, R.Major, L.Major, B.Major, Growth Morphology, Adhesion and Mechanical Properties of Room-Temperature Pulsed Laser Deposition Cr-CrN Multilayer Coating

Wiley- VCH Verlag GmbH, Wiley InterScience 4(2007)51-54

Advances in Materials Science, 7 (2007) 37-49, J.M.Lackner, W.Waldhauser, R.Berghauser, B.Major, R.Major, Ł.Major, Emerging Technologies for Deposition of High Adhesive Ti-based Coatings at Room Temperature

Polska Akademia Umiejętności -Wydawnictwo; Prace Komisji Nauk Technicznych PAU tom II (2007) 135-155, B.Major, Laserowa ablacja i osadzanie mono- i wilowarstw laserem impulsowym,

Bull.Pol.Ac.Ser.Techn. 56(2008)223-228, R.Major, F.Bruckert, J.M.Lackner, W.Waldhauser,M.Pietrzyk,B.Major, Kinetics of eucariote cells adhesion under shear flow detachment on the PLD deposited surfaces

Bull.Pol.Ac.Ser.Techn. 56(2008)217-221, R.Kosydar, J.T.Bonarski, M.Kot, S.Zimowski, M.Ferraris, M.Salvo, B.Major, Boron nitride/titanium nitride laminar lubricating coating deposited by pulsed laser ablation on polymer membranes, Arch.Metal.and Mater. 53(2008)39-48

(SOTAMA 2007), B.Major, F.Bruckert, J.M.Lackner, R.Ebner, R.Kustosz, P.Lacki, Coating on TiN and Ti(C,N) basis for biomedical application to blood contact and TiN/CrN multilayered tribological systems produced by pulsed laser deposition, Advances Engineering Materials

(EUROMAT 2007) C51-261 oral, R.Major, F.Bruckert, J.M.Lackner, J.Morgiel, P.Lacki, B.Major, Hybrid Pulsed Laser Deposition and Diagnostics of Gradient TiN and TiCN Coatings for Biomedical Applications, Advances Engineering Materials 7(2008)617-621 Viley-VCH

(EUROMAT 2007)C51-260, L.Major, J.Morgiel, J.M.Lackner, M.Kot, M.Szczerba and B.Major, Microstructure design and tribological properties of Ti/TiN, Cr/CrN and TiN/CrN multilayer films

Advances in Materials Science,7(2007)63-70, B.Major, R.Major, F.Bruckert, J.M.Lackner, R.Ebner, R.Kustosz, P.Lacki, New Gradient Coatings on TiN and Ti(C,N) Basis for Biomedical Application to Blood Contact

Inż.Materiałowa 157-158 (2007)672-676 Ł.Major,J.Morgiel,J.M.Lackner,M.Kot,M.Szczerba,B.Major, Optimization of Ti-Cr-N multilayer wear resistance coatings through microstructure control

Society of Vacuum Coaters,505/857-7188(2007) 74-77, J.M.Lackner, W.Waldhauser, R.Berghauser, M.Kahn, F.Bruckert, R.Major, B.Major, Detachment Kinetics of Eukaryote Cells from Biocompatibile PVD Coatings; 50th Annual Technical Conference Proceedings (2007) ISSN 07375921

Arch.Metallurgy and Materials 53(2008)253-257 ( SOTAMA 2007), M.J.Szczerba, J.Żukrowski, M.S.Szczerba, B.Major, An investigation of Ni-Mn-Ga Single Crystals Compressed at Room Temperature

Prace Szkoły Inżynierii Materiałowej pod red. Prof.J.Pacyny Krynica(2008)333-337, M.J.Szczerba, J.Przewoźnik,J.Żukrowski, Cz.Kapusta, M.S.Szczerba, B.Major, Wpływ wysokotemperaturowego odkształcenia plastycznego na własności magnetyczne monokryształów Ni2MnGa

XXXVI Szkoła Inż.Materiałowej Kraków-Krynica 23-26.09.2008, B.Major /wykład na zaproszenia/ Nauki materiałowe łączące inżynierię i medycynę

Inżynieria Materiałowa,1(2008)47-49, B.Major, E.Bełtowska-Lehman, Projektowanie i wytwarzanie funkcjonalnych materiałów gradientowych; PBZ-KBN-100/TO8/2003

Inżynieria Materiałowa, 6(2008)552-555, Konf.Inżynieria Powierzchni INPO2008 Wisła-Jawornik-Referat plenarny, Ł.Major,

J.M.Lackner, J.Morgiel, M.Kot, B.Major, Microstructure and its defect analysis of titanium nitride and chromium nitride multilayer tribological systems;

Annual Report 2008; Polish Academy of Sciences, Warsaw,46-47, B.Major, Nanostructural materials for cardiovascular biomedical devices

Euromat 2009 /E21, Glasgow FEMS, R.Major, F.Bruckert, J.M.Lackner, P.Wilczek, P.Lacki, W.Waldhauser, B.Major, Relationship between surface morphology and biological cells adhesion in hydrodynamic conditions

Euromat 2009 /B16, Glasgow FEMS, L.Major,J.Morgiel, J.M.Lackner, W.Waldhauser, M.Kot and B.Major, Wear mechanism during ball-on-disc test of Ti/TiN composite multi-layer systems produced by hybrid PLD

Inż.Mater.5(171)(2009)356-358, R.Major, F.Bruckert, J.M.Lackner, R.Ebner, R.Kustosz, P.Lacki, B.Major, Nanostrukturalne powłoki na bazie tytanu do kontaktu z krwią; diagnostyka strukturalna, adhezja komórek w warunkach hydrodynamicznych

Szczecin(2009)26-27Abstrakty STL9, Łukasz Major, Jürgen M.Lackner, Jerzy Morgiel, Marcin Kot, Wolfgang Waldhauser, Bogusław Major, Wielowarstwowe powłoki tribologiczne wytwarzane z wykorzystaniem ablacji laserowej;mikrostruktura i jej defekty

Nowe Materiały 2009, Streszczenie (2009) 86-87, Szczecin/ Politechnika Szczecińska, L.Major,J.Morgiel, J.M.Lackner, W.Waldhauser,M.Kot , B.Major, Nowe tribologiczne powłoki wielowarstwowe typu Ti/TiN; Cr/CrN - mechanizm zużycia w próbie „ball-on-disc"

Arch.of Metal.and Materials 53(2008)979-984, A.Góral, J.Deda, E.Bełtowska-Lehman, B.Major, Analysis of Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats (SWOT) and Prerequisite Tree (PT) for Selected Technologies of Coating and Layer Production

PATENT PL 200599, Sposób wytwarzania ochronnych kompozytowych warstw powierzchniowych na stopach tytanu na implanty kostne, Twórcy: Tadeusz WIERZCHOŃ; Bogusław MAJOR; Waldemat MRÓZ; Elżbieta CZARNOWSKA; Jerzy Robert STOBIECKI

Arch.Metal.,and Materials 34(2009)439-447, M.J.Szczerba, J.Przewoźnik, J.Żukrowski, Cz.Kapusta, M.S.Szczerba, B.Major, The influence of high temperature plastic deformation on magnetic properties of Ni2MnGa type single crystals 

Vacuum 83(2009)302-307, J.M.Lackner, W.Waldhauser, M.Schwarz, L.Mahoney, L.Major, B.Major, Polymer pre-treatment by linear anode layer source plasma for adhesion improvement of sputtered TiN coatings

Bull.Pol.Ac.Ser.Techn.(2010) in press AMT2010 - invited lecture, J.M.Lackner, W.Waldhauser, A.Alamanou, Chr.Teichert, F.Schmied, L.Major, B.Major, Mechanisms for self-assembling topography formation in low-temperature vacuum deposition of inorganic coatings on polymer surfaces

Bull.Pol.Ac.Ser.Techn.(2010) in press AMT201, J.Sarna, R.Kustosz, R.Major, J.M.Lackner, B.Major, Polish Artificial Heart - material, technology, diagnostics

Inż.Materiałowa 175(2010)614-617, AMT2010, Boguslaw Major, Krzysztof Kubiak , Jan Bonarski, Maciej Szczerba, Łukasz Major, Anna Góral, A.Rakowska, Directionally solidified CMSX-4 Nickel Based Superalloys; Microstructure, Orientation, Residual Stress, Microanalysis

Inż.Materiałowa 175(2010)280-283, AMT2010, M.J.Szczerba, B.Major, M.S.Szczerba, A note on the kink bands in compressed Ni2MnGa single crystals

Polish Metallurgy 2006-2010 in Time of the Worldwide Economic Crisis (2010) 455-472; 

Committee of Metallurgy of the Polish Academy of Sciences; Editor K.Świątkowski; Łukasz Major, Marcin Kot, Juergen M.Lackner, Bogusław Major, Tribological Coatings on the Basis of Multilayer Systems

P 371147 „Pompa krwi, zwłaszcza pneumatyczna komora wspomagania serca" Zgłoszenie: Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii, Zabrze; Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH, Graz AT

EP 1 912 687 B1 „Blond Pump in particular heart assist device" Foundation for Cardiac Surgery Development Zabrze, Institute of Metallurgy and Materiale Scence PAS Cracow, JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH, Graz/Leoben

 P 366528 „Sposób wytwarzania ochronnych kompozytowych warstw powierzchniowych na stopach tytanu na implanty kostne"; Zgłoszone na rzecz Politechniki Warszawskiej; Twórcy: T.Wierzchoń, B.Major, W.Mróz, E.Czarnowska, J.R.Sobiecki

PRACE DOKTORSKIE w realizacji: