Кальций-фосфатные покрытия, полученные методом микродугового оксидирования (обзор)

В этом литературном обзоре рассматривается тема микродугового оксидирования кальций-фосфатных покрытий, которой в последние годы уделяется значительное внимание в связи с ее потенциальным применением в биомедицинских и инженерных областях. Описаны преимущества метода микродугового оксидирования для получения защитных покрытий. Основное внимание уделяется формированию покрытий при различных режимах процесса микродугового оксидирования и при помощи электролитов, содержащих взвешенные порошки различных элементов и концентрации. В обзоре рассматриваются различные аспекты технологии, включая основополагающие принципы, типы покрытий, которые могут быть получены, и методы, используемые для определения характеристик. Кроме того, в обзоре  рассматриваются потенциальные применения микродугового оксидирования в покрытиях из фосфата кальция в различных областях, таких как биомедицинские имплантаты, аэрокосмические компоненты и тканевая инженерия. В нем обсуждаются преимущества покрытий, такие как улучшенная остеоинтеграция, коррозионная стойкость и защита от износа, а также потенциал включения биоактивных молекул в покрытия для дальнейшего повышения их эксплуатационных характеристик. В целом, в обзоре сделан вывод о том, что кальций-фосфатных покрытий обладает большим потенциалом для различных применений, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять потенциал этой инновационной технологии и оптимизировать ее производительность для конкретных применений.

1. Криштал М.М., Валентинович И.П., Полунин А.В. Применение технологии микродугового оксидирования (МДО) алюминиевых и титановых сплавов для улучшения эксплуатационных характеристик деталей в двигателестроении // Вестник СГАУ. 2011. – № 3-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-tehnologii-mikrodugovogo-oksidirovaniya-mdo-alyuminievyh-i-titanovyh-splavov-dlya-uluchsheniya-ekspluatatsionnyh. (дата обращения: 30.03.2023).

2. Волохова А.А., Солдатова Е.А., Чурина Е.Г., Лапуть О.А., Твердохлебов С.И. Применение электролитов с растворенными биодеградируемыми полимерами для получения биоактивных кальций-фосфатных покрытий методом микродугового оксидирования // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2020. № 19. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-elektrolitov-s-rastvorennymi-biodegradiruemymi-polimerami-dlya-polucheniya-bioaktivnyh-kaltsiy-fosfatnyh-pokrytiy.

3. Bai Y, Zhou R, Cao J, Wei D, Du Q, Li B, Wang Y, Jia D, Zhou Y. Microarc oxidation coating covered Ti implants with micro-scale gouges formed by a multi-step treatment for improving osseointegration. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2017 Jul 1;76:908-917. doi:10.1016/j.msec.2017.03.071. Epub 2017 Mar 14. PMID: 28482606.

4. Шаталов В.К., Штокал А.О., Рыков Е.В., Добросовестнов К.Б. Применение методов микродугового оксидирования при создании конструктивных элементов космических аппаратов // Машиностроение и компьютерные технологии. 2014. – № 6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-metodov-mikrodugovogo-oksidirovaniya-pri-sozdanii-konstruktivnyh-elementov-kosmicheskih-apparatov.

5. Тихоненко В.В., Шкилько А.М. Метод микродугового оксидирования // ВЕЖПТ. 2012. – №13 (56). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-mikrodugovogo-oksidirovaniya.

6. Markov G.A., Markova G.V., USSR Patent 526 961, Bul. Inv. 32 (1976).

7. Rakoch A.G., Bardin I.V. “Microarc Oxidation of Light Alloys.” Metallurgist 54, no. 5-6 (September 2010): 378-83. URL: https://doi.org/10.1007/s11015-010-9309-y.

8. Jiang Xudong, Chunxu Pan. “Microarc Oxidation.” Handbook of Nanoceramic and Nanocomposite Coatings and Materials, 2015, 257–76 URL: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-799947-0.00011-0.

9. Komarova E.G., Sedelnikova M.B., Sharkeev Y.P., Chaikina M.V., Kazanceva E.A. “Lanthanum- and Silicon-Incorporated Calcium Phosphate Coatings Formed by Microarc Oxidation.” AIP Conference Proceedings, 2017. URL: https://doi.org/10.1063/1.5013768.

10. Chebodaeva V., Sedelnikova M., Sharkeev Y. “Modification of Calcium Phosphate Microarc Coatings Surface by Boehmite Nanoparticles.” Key Engineering Materials 743 (July 2017): 124-28. URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.743.124.

11. Лазебная М.А., Храмов Г.В. «Формирование композитных кальций-фосфатных покрытий на титане и его сплавах методом микродугового оксидирования», январь 2009.

12. Sedelnikova M.B., Sharkeev Yu.P., Komarova E.G., Khlusov I.A., Chebodaeva V.V. “Structure and Properties of the Wollastonite-Calcium Phosphate Coatings Deposited on Titanium and Titanium-Niobium Alloy Using Microarc Oxidation Method.”Surface and Coatings Technology 307 (December 2016): 1274-83. URL: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.08.062.

13. Driskell T.D. “Early History of Calcium Phosphate Materials and Coatings.” Characterization and Performance of Calcium Phosphate Coatings for Implants, n.d., 1-1–8. URL: https://doi.org/10.1520/stp25177s.

14. Song W.H, Ryu H.S, Hong S.H. Antibacterial properties of Ag (or Pt)-containing calcium phosphate coatings formed by micro-arc oxidation. J Biomed Mater Res A. 2009 Jan;88(1):246-54. doi: 10.1002/jbm.a.31877. PMID: 18286618.

15. Litvinova L.S., Khaziakhmatova O.G., Shupletsova V.V., Yurova K.A., Malashchenko V.V., Shunkin E.O., Ivanov P.A., Komarova E.G., Chebodaeva V.V., Porokhova E.D., Gereng E.A., Khlusov I.A. Calcium Phosphate Coating Prepared by Microarc Oxidation Affects hTERT Expression, Molecular Presentation, and Cytokine Secretion in Tumor-Derived Jurkat T Cells. Materials (Basel). – 2020 Sep 27;13(19):4307. doi: 10.3390/ma13194307. PMID: 32992463; PMCID: PMC7579201.

16. Dou J, You Q, Gu G, Chen C, Zhang X. Effect of phosphate additives on the microstructure, bioactivity, and degradability of microarc oxidation coatings on Mg-Zn-Ca-Mn alloy. Biointerphases. 2016 Sep 20;11(3):031006. doi: 10.1116/1.4959127. PMID: 27440396.

17. Komarova E.G., Sharkeev Y.P., Sedelnikova M.B., Prymak O., Epple M., Litvinova L.S., Shupletsova V.V., Malashchenko V.V., Yurova K.A., Dzyuman A.N., Kulagina I.V., Mushtovatova L.S., Bochkareva O.P., Karpova M.R., Khlusov I.A. Zn-or Cu-containing CaP-Based Coatings Formed by Micro-Arc Oxidation on Titanium and Ti-40Nb Alloy: Part II-Wettability and Biological Performance. Materials (Basel). 2020 Sep 30;13(19):4366. doi: 10.3390/ma13194366. PMID:33008055; PMCID: PMC7579516.

18. Jeong J., Kim J.H., Shim J.H. et al. Bioactive calcium phosphate materials and applications in bone regeneration. «Biomater Res» 23, 4 (2019). URL: https://doi.org/10.1186/s40824-018-0149-3.

19. Dou J, You Q, Gu G, Chen C, Zhang X. Effect of phosphate additives on the microstructure, bioactivity, and degradability of microarc oxidation coatings on Mg-Zn-Ca-Mn alloy. Biointerphases. 2016 Sep 20;11(3):031006. doi: 10.1116/1.4959127. PMID: 27440396.