Послойное покрытие из никеля и титана продлило срок службы имплантатов для зубов и спины
Российские ученые представили результаты структурных и микроскопических исследований перспективного антикоррозионного покрытия для имплантатов. Благодаря ему изделия из титановых сплавов, например, дентальные и спинальные, будут лучше защищены от разрушающего воздействия биологических жидкостей в организме человека. Результаты исследования опубликованы в журнале Surface and Coatings Technology. Исследование поддержано грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда.
Сегодня титановые сплавы широко применяются в стоматологии, ортопедии, остеопластике и других областях медицины для замещения дефектов костных тканей. Они не оказывают негативное влияние на клетки и ткани человеческого организма. Однако у имплантатов из этих сплавов есть довольно серьезный недостаток: перепады температур и воздействие крови, лимфы и других биологических жидкостей при интенсивных нагрузках способны разрушать их поверхность. Это может привести к необходимости замены имплантата на новый.
Ученые из лаборатории медицинских сплавов имплантатов с памятью формы Сибирского физико-технического института Томского государственного университета выяснили, что продлить срок службы титановых имплантатов можно благодаря нанесению на их поверхность тонкого покрытия из нескольких металлов, в котором каждый промежуточный слой содержит несколько компонентов предыдущего. "Градиентное покрытие включает внешний слой из оксидов титана и внутренний слой оксикарбонитридов. Покрытие создается путем поочередного магнетронного напыления на защищаемую подложку слоев титана и никеля толщиной 30–90 нанометров. Суть этого метода заключается в том, что металл мишени распыляется в газовом заряде. Последующий отжиг в аргоне всей конструкции превращает слои в защитное покрытие, которое служит эффективным барьером от разрушения подложки", — объясняет руководитель проекта Екатерина Марченко, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории медицинских сплавов имплантатов с памятью формы Сибирского физико-технического института Томского государственного университета.
Полученное тонкое, но плотное нанокристаллическое покрытие не растрескивается при деформации сверхэластичной подложки и эффективно защищает ее от коррозии. Благодаря надежной связи между ними, новый способ обеспечит долгую и эффективную службу интенсивно нагружаемых дентальных и спинальных имплантатов. Ученые высеивали клеточные культуры на обработанный покрытием образец и показали, что защитный слой не оказывает негативное влияние на организм — клетки активно размножались на его поверхности. На следующем этапе коллектив планирует провести эксперименты на лабораторных животных.
Полученные результаты помогут усовершенствовать используемые в настоящий момент имплантаты из титановых сплавов и уменьшить количество случаев их разрушения в организме пациента.