ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДЕТОНАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Процесс остеоинтеграции в значительной степени зависит от шероховатости поверхности, структуры, химического состава и механических характеристик покрытия. В связи с этим важным направлением в развитии медицинских материалов является разработка новых технологий модификации поверхности и создания биоактивных керамических покрытий. Кальций-фосфатные материалы на основе гидроксиапатита предлагаются в качестве биоактивных керамических покрытий на титановых имплантатах для эффективного ускорения заживления костной ткани. В статье рассмотрены результаты исследования процесса формирования гидроксиапатитового покрытия на титановой подложке при детонационном напылении. Порошки для напыления и полученные покрытия из гидроксиапатита были исследованы методами рамановской спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. Было определено, что появление фаз α-Ca₃(PO₄)₂ характерно для покрытия из чистого гидроксиапатита, полученного детонационным напылением, но фаза гидроксиапатита сохраняется в составе покрытия. Результаты, полученные с помощью рамановской спектроскопии, указывают на то, что гидроксиапатит является основной фазой в покрытиях. Морфология напыленных покрытий была охарактеризована с помощью СЭМ, а также был проведен анализ элементного состава покрытий с помощью ЭДС. Анализ ЭДС показал, что элементный состав полученных покрытий аналогичен элементному составу исходного порошка, что очень важно для характеристик биосовместимости и сохранения срока службы покрытий.

1. Properties of gas detonation ceramic coatings and their effect on the osseointegration of titanium implants for bone defect replacement / N.I. Klyui et al // Ceramics International. – 2021. – Vol. 47(18). – P. 25425-25439. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.05.265.

2. In vitro and in vivo osteogenic activity of titanium implants coated by pulsed laser deposition with a thin film of fluoridated hydroxyapatite / L. Chen et al // International Journal of Molecular Sciences. – 2018. – Vol. 19(4). – P. 1127. https://doi.org/10.3390/ijms19041127.

3. Enhanced osseointegration of titanium implants in a rat model of osteoporosis using multilayer bone mesenchymal stem cell sheets / Y. Duan et al // Experimental and Therapeutic Medicine. – 2017. – Vol. 14. – P. 5717-5726. https://doi.org/10.3892/etm.2017.5303.

4. Effect of milling conditions on the properties of HA/Ti feedstock powders and plasma-sprayed coatings / G. Zhao et al // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 251. – P. 38-47. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.02.028.

5. Porous titanium-hydroxyapatite composite coating obtained on titanium by cold gas spray with high bond strength for biomedical applications / J. Guillem-Marti et al // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. – 2019. – Vol. 180. – P. 245-253. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.04.048.

6. Review of functionally graded thermal sprayed coatings / L. Łatka et al // Applied Sciences. – 2020. – Vol. 10. – P. 5153. https://doi.org/10.3390/app10155153.

7. Mohseni E. Comparative investigation on the adhesion of hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V implant: a review paper / E. Mohseni, E. Zalnezhad, A.R. Bushroa // International Journal of Adhesion and Adhesives, – 2014. – Vol. 48. – P. 238-257. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2013.09.030.

8. Dorozhkin S.V. Calcium orthophosphates as bioceramics: state of the art / S.V. Dorozhkin // Journal of Functional Biomaterials. – 2010, – Vol. 1. – P. 22-107. https://doi.org/10.3390/jfb1010022.

9. Moore B. Deposition methods for microstructured and nanostructured coatings on metallic bone implants: a review / B. Moore, E. Asadi, G. Lewis // Advances in Materials Science and Engineering. – 2017. – P. 1-9. https://doi.org/10.1155/2017/5812907.

10. Gan J.A. Nanocomposite coatings: thermal spray processing, microstructure and performance / J.A. Gan, C.C. Berndt // International Materials Reviews. – 2015. – Vol. 60. – P. 195-244.