Получение детонационных биосовместимых покрытий на титановые импланты из порошковых механокомпозитов состава: гидроксиапатит кальция – никелид титана

Актуальность темы исследования
В современной медицинской практике для замены поврежденных или
дефектных участков ткани широко используются имплантаты из титана или
титановых сплавов. Но, применение имплантатов со значительным различием
физико-химических и механических свойств костной ткани и сплава, вызы-
вает активное отторжение у организма человека и, как следствие, дальнейшее
осложнение в лечении. Чтобы уменьшить отрицательное влияние таких фак-
торов необходимо создать между имплантом и костью переходную зону, ко-
торая может иметь прочную связь с материалом имплантата, а так же прием-
лемую для организма макро и микроструктуру. Такая зона должна быть полу-
чена в виде покрытия, имеющего развитую морфологию и определенную пори-
стость для более эффективной приживляемости имплантатов (Параскевич
В.Л., 2002; Робустова Т.Г., 2003).
Предполагается, что состав биосовместимого покрытия нового поколе-
ния должен максимально совпадать с составом натуральной кости человека и
быть способным имитировать костную ткань на своей поверхности. Эту про-
блему можно решить нанесением биосовместимых кальций-фосфатных по-
крытий. В настоящее время в качестве материала для такого рода покрытий
применяют, главным образом, гидроксиапатит кальция (ГА). В результате
приближения фазово-структурного состояния и свойств получаемых покры-
тий на имплантах к параметрам костной ткани можно добиться улучшенной
совместимости между ними. При формировании биосовместимых покрытий
особое внимание уделяется созданию определенного рельефа (шероховато-
сти) на поверхности имплантата. В настоящее время идет поиск новых тех-
нологических решений создания биосовместимой шероховатой поверхности
на имплантатах, обеспечивающей надежную интеграцию имплантата в кост-
ной ткани, так как существующие технологии в полной мере не удовлетво-
ряют современным медицинским требованиям.
Эта проблема решается применением различных методов формирования
покрытий, таких как плазменное напыление, метод микродугового оксидиро-
вания, электрофорез, золь-гель или шликерный метод, биомиметический ме-
тод, метод распылительной сушки, магнетронное распыление, ВЧ-
магнетронное распыление, а также детонационно-газовый метод. Несмотря
на многочисленные исследования в этой области, на сегодня нет четкого
представления о том, какими параметрами должна обладать идеальная по-
верхность имплантата. При разработке новых покрытий необходима их пол-
ная аттестация (исследования морфологии, шероховатости, фазового состава
и т.д.).
Решением проблемы получения имплантатов нового поколения поколе,
работающих под нагрузкой, является нанесение на их поверхность покрытий
с многофункциональными свойствами. Несмотря на многочисленные иссле-
дования в этой области, на сегодня нет четкого представления о том, какими
параметрами должна обладать идеальная поверхность имплантата. При раз-
работке новых покрытий необходима их полная аттестация (исследования
морфологии, шероховатости, фазового состава и т.д.).
Первые работы с применением метода детонационно-газового напыле-
ния (ДГН) порошка гидроксиапатита кальция показали, что он имеет хоро-
шие перспективы использования в области биосовместимых покрытий, но
требуется проведение целого комплекса исследований напыления материа-
лов. Задача создания прочных биосовместимых покрытий может быть реше-
на введением в состав порошковой смеси из гидроксиапатита кальция сверх-
эластичного материала, обладающего высокой биохимической и биомехани-
ческой совместимостью. В данной работе, в качестве такого материала, ис-
пользуется никелид титана. Высокая пористость имплантов никелида титана
(80-90%) способствует хорошему врастанию твердых и мягких тканей орга-
низма. В то же время, введение в композит никелида титана позволяет полу-
чить класс материалов, обладающих высокими механическими характери-
стиками.
В связи с вышеизложенным, данная работа по разработке композитов на
основе гидроксиапатита кальция и исследованию свойств кальций-
фосфатного компазиционного детонационного покрытия является актуаль-
ной.
Исследования по теме диссертационной работы выполнялись:
-в рамках проекта РФФИ № 08-08-99135р,
-в рамках гранта РФФИ по направлению «Мобильность молодых уче-
ных», раздел «Технические науки», открытый конкурс Лот № 1, 2010-1.4-
204-001 тема «Исследование тонкой структуры, рентгенофазовый и спек-
тральный анализ детонационных биосовместимых покрытий из гидроксиапа-
тита кальция»,
-при поддержке г/к № 14.740.12.0853 от 22 апреля 2011 г., контракт за-
ключен в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры
инновационной России» на 2009-2013 годы тема лота: «Проведение поиско-
вых научно-исследовательских работ в целях развития общероссийской мо-
бильности в области физики и астрономии».
Цель работы – получение биосовместимых детонационных покрытий
на титановые медицинские импланты из кальций-фосфатных интерметал-
лидных механокомпозитов и исследование свойств полученных покрытий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Установить закономерности влияния времени механоактивации и со-