Разработка защитных биосовместимых керамических и полимерных покрытий на поверхности титана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.02, кандидат технических наук Зеличенко, Елена Алексеевна

• Зеличенко, Елена Алексеевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зеличенко, Елена Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ.

1 ФОРМИРОВАНИЕ ПОКРЫТИЙ МЕТОДАМИ АНОДНО-ИСКРОВОГО И МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ БИОМАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ)

1.1 Анодирование в расплавах солей.

1.2 Анодирование в газовой плазме.

1.3 Плазменно-электролитическое анодирование.

1.4 Микродуговое оксидирование.

1.4.1 Основные представления о механизме МДО.

1.5 Костная ткань: структура и функции.

1.6 Материалы, используемые в восстановительной медицине.

1.6.1 Металлы и сплавы.

1.6.2 Биоинертные керамические материалы.

1.6.3 Биоактивные керамические материалы.

1.7 Синтез гидроксиапатита.

1.7.1 Синтез гидроксиапатита из растворов.

1.7.2 Твердофазный синтез гидроксиапатита.

1.7.3 Гидротермальный синтез гидроксиапатита.

1.8 Методы исследований свойств биоматериалов.

1.9 Биологическая активность материалов.

Выводы по главе.

2 СИНТЕЗ БИОЛОГИЧЕСКОГО ГИДРОКСИАПАТИТА.

2.1 Объекты исследований и приборы.

2.2 Методика эксперимента.

2.3 Результаты и обсуждение.

Выводы по главе.

3 РАЗРАБОТКА ЗАЩИТНЫХ БИОСОВМЕСТИМЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНА.

3.1 Методика эксперимента.

3.1.1 Установка микродугового оксидирования.

3.1.2 Подготовка поверхности образцов для нанесения покрытий.

3.1.3 Описание экспериментальной ячейки.

3.1.4 Параметры исследований процесса микродугового оксидирования.

3.2 Результаты эксперимента и обсуждение.

3.2.1 Разработка состава электролита.

3.2.2 Влияние напряжения и времени на свойства и качество покрытия.

3.3 Физико-химические и механические свойства кальцийфосфатного покрытия.

Выводы по главе.

4 КОМПОЗИТНОЕ КАЛЬЦИЙФОСФАТНОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ПОКРЫТИЕ.

4.1 Характеристика хитозана.

4.2 Методика эксперимента.

4.3 Результаты экспериментов и обсуждение.

4.4 Физико-химические и механические свойства кальцийфосфатного полимерного покрытия.

Выводы по главе.

5 ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПОКРЫТИЙ.

5.1 Методика экспериментов и обсуждение результатов.

5.1.1 Санитарно-химические испытания.

5.1.2 Испытания цитотоксичности.

5.1.2.1 Испытания цитотоксичности in vitro.

5.1.2.2 Исследование местного действия после имплантации.

5.1.3 Остеогенность.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка защитных биосовместимых керамических и полимерных покрытий на поверхности титана»

Актуальность работы. Часто причинами различных заболеваний опорно-двигательного аппарата могут быть неблагоприятная экологическая обстановка, заболевания внутренних органов, постоянные стрессы. Развитие медицинского материаловедения направлено на создание новых биоактивных материалов, способных заменить широко применяемые в клинической практике донорские костные ткани. Использование искусственных материалов снимает ряд вопросов, связанных с риском возникновения, иммунных реакций организма на чужеродный белок и позволяет исключить вероятность инфицирования' больных опасными^ заболеваниями- [1]. Проблема состоит в поиске материала для имплантата. В идеальном случае- материал должен быть биологически совместим с тканью, то есть-не быть токсичным, не вызывать отрицательных иммунных и других реакций со1 стороны организма, не отторгаться организмом как инородное тело, быть биологически активным, то есть вступать, в непосредственную связь с биологической системой организма и индуцировать процессы образования костной ткани. Имплантат должен сохранять свои функциональные качества в течение определенного периода времени [2], не изменяя существенно свою структуру и механические свойства.

Наибольший ¡интерес в. этой, области представляют титан, и, сплавы на его основе [3]. Высокая коррозионная стойкость и совместимость с биологическими тканями позволяют использовать их для изготовления искусственных протезов, суставов и дентальных имплантатов в травматологии и стоматологии.

На современном этапе наибольший интерес представляют имплантаты.с модифицированной поверхностью, в частности защитным покрытием. Задача таких покрытий состоит, во-первых, в уменьшении коррозии титана в организме, во-вторых, в образовании быстрой связи между костной тканью и имплантатом. Если для решения первой задачи достаточно сформировать на поверхности титана диэлектрический слой диоксида титана, то для скорейшей адаптации имплантата необходимо иметь в составе покрытия элементы, входящие в состав костной ткани, такие как кальций и фосфор [4]. Данные покрытия должны отвечать жестким требованиям к фазовому и элементному составу, а также механическим и диэлектрическим свойствам. При этом в последнее время наряду с разработкой состава покрытий, их макро- и микроструктурой^ все большее внимание уделяется? морфологии! поверхности: Доказано, что шероховатость поверхности- оказывает существенное влияние на процессы формирования костных клеток на поверхности.

Костная ткань . [2]; представляет собой композиционный' материал с многоуровневой структурной: организацией на основе ультрадисперсного карбонатсодержащего гидроксиапатита и коллагена:

Впервые применение биоактивных покрытий на основе гидроксиапатита было предложено-нидерландским ученым с!е Огоо!в 70; годах-20-го векаи< с техл пор активно развивалось в современных материаловедческих центрах. В России и СНГ следует отметить институт Патона (Киев), белорусское НПО «Порошковая металлургия», . НПО «Композит» . (Москва); и Саратовский государственный технический университет.

В Томске работы по изучению и формированию биоактивных покрытий на основе гидроксиапатита (ГА) были1 инициированы; в институте физики прочности;и*материаловедения' Сибирского>отделения РАН д.т.н., профессором 5 Мамаевым А\ Ш, по синтезу порошка гидроксиапатита для. биоактивных покрытий и технологии, их нанесения Томским политехническим университетом под руководством' д.т.н.,. профессора Верещагина В: Ш В направлении практического использования; имплантатов с покрытиями активно работало КНПО «Биотехника». Тем не менее, до сих пор остаются нерешенными вопросы, связанные с технологическими аспектами получения имплантатов с заданными механическими и биоактивными свойствами.

В настоящее время перед медицинским материаловедением стоит задача получения материала такого химического и фазового состава, который обеспечил бы осуществление передовых методик лечения при проведении операций по восстановлению целостности поврежденной кости. По химическому составу наиболее сходны с естественной костной тканью фосфаты кальция, в частности гидроксиапатит Саю(Р04)б(0Н)2. В связи с этим в качестве костных имплантатов наиболее часто используют плотный или пористый керамический материал. Биоактивность полученного материала оценивается, в-первую очередь с позиции его способности к процессам интеграции с окружающей тканью, с включением механизмов остеоиндукции и остеокондукции. Мезенхимальные стволовые клетки [5-21] способствуют образованию костной ткани на поверхности кальцийфосфатных покрытий.

Предполагается, что быстрое срастание с костью происходит за счет частичного растворения кальцийфосфатной керамики, приводящего к повышению концентрации кальция и фосфора в окружающей среде, что способствует запуску образования вокруг имплантата новых микрокристаллов^ гидроксиапатита. Они, в свою очередь, интегрируются с коллагеном и по типу «ползучего» остеогенеза осуществляют быстрое образование полноценной кости. Следует отметить, что ГА ускоряет начальный биологический отклик на металлический имплантат, в частности, из Тл. Через некоторое время' слой керамики будет полностью или частично растворен [22], а сам титан в данный период сможет образовывать прочную связь с костью, почти такую же как ГА.

В качестве биоактивного материала для покрытий имплантатов служит гидроксиапатит биологического или, искусственного происхождения. Синтез ГА искусственного происхождения осуществляют преимущественно осаждением из водных растворов солей кальция гидрофосфатом аммония. Полученные аморфизированные труднофильтруемые осадки ГА переменного состава, в процессе сушки агломерируются, спекаются и требуют дополнительного измельчения, при этом полностью отсутствует микроэлементный состав биологической кости. ГА биологического происхождения [2, 23-28] получают, главным образом, обжигом костей крупного рогатого скота при температуре 1000-1200 °С (что приводит к структурно-фазовым изменениям) с последующим измельчением.

В настоящее время существуют разнообразные методы формирования керамических и композитных покрытий на поверхности металлов. Наиболее технологичным и применяемым является микродуговой метод (МДО) формирования покрытий в водных растворах электролитов.

К сожалению, не удается получить биоактивные керамические покрытия с необходимой прочностью на основе чистого гидроксиапатита, так как они характеризуются довольно низкой стойкостью к распространению трещин. По этим причинам ведется интенсивный поиск новых композиционных материалов с улучшенными механическими характеристиками.

Получения нанодисперсного гидроксиапатита биологического происхождения, а также биоактивных керамических покрытий, с улучшенными механическими свойствами на> титане и его сплавах, является задачей актуальной и востребованной.

Цель работы. Разработка защитных биосовместимых керамических и полимерных покрытий на поверхности титана.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

• определить режимы и параметры низкотемпературной технологии ультрадисперсного биологического гидроксиапатита;

• установить зависимости морфологического, фазового и* элементного состава кальцийфосфатных соединений от способа их выделения из костной ткани сельскохозяйственных животных, полученных низкотемпературным способом;

• подобрать составы электролитов и режимы для микродугового формирования биоактивных покрытий на поверхности титана на основе низкотемпературного гидроксиапатита с улучшенными физико-механическими характеристиками; исследовать морфологический, фазовый и элементный состав полученных покрытий на титане; провести биологическую аттестацию биоматериалов: титан - кальцийфосфатного и титан - кальцийфосфатного полимерного.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• впервые разработана технология получения на титане биоактивного кальцийфосфатного полимерного покрытия, обладающего способностью деформироваться без отслаивания от металлической подложки;

• определено влияние электрофизических параметров и состава электролита на физико-химические и механические свойства кальцийфосфатных покрытий на титане, сформированных методом микродугового оксидирования;

• установлено, что кальцийфосфатное покрытие, полученное на основе ультрадисперсного, низкотемпературного гидроксиапатита, сформировано из СаР глобул, размером до 150 мкм, фазовый состав на 70 % представлен кристаллической фазой (аморфная фаза соответствует химическому составу гидроксиапатита);

• установлено, что гидроксиапатит, полученный низкотемпературным способом, содержит микроэлементы, характерные для костной ткани со средним размером зерен 15 нм;

• определено, что наиболее близким по стехиометрическому соотношению Са/Р = 1,64 и наибольшую площадь удельной поверхности 8уд = 76,925 м /г имеет порошок, полученный деминерализацией 1 моль/л HCl.

Научная новизна подтверждается положительным решением по 2 заявкам на изобретения.

Практическая значимость работы:

• разработана и используется низкотемпературная технология ГА: биологического происхождения, в котором сохранен фазовый и микроэлементный состав натуральной; кости;

• предложенные составы электролитов на основе ортофосфорной кислоты, природного полимера и ультрадисперсного5 биологического; гидроксиапатита, применяются» для получения;биоактивных покрытий на титановыхимплантатах, которые обладают высокой адгезией и способны к деформации без отслаивания от подложки;

• покрытия на титане, на основе ультрадисперсного- биологического гидроксиапатита, обладающие высокой биологической' активностью,: рекомендованы к использованию в медицинской практике; на что имеются акты внедрения;

• разработана и принята к внедрению технологическая; схема! производства изготовления; медицинских изделий из титана с покрытиями для? травматологии; .

Достоверность научных результатов обусловлена применением! современного программного обеспечения для выполнения расчетов, использованием современных- приборов и методов^, сопоставлением полученных результатов с данными других исследований в области МДО и биокерамики.

Положения, выносимые на защиту:

• физико-химические закономерности и технологические основы получения* гидроксиапатита низкотемпературным способом, позволяющие получать, ультрадисперсные порошки с; регулируемой дисперсностью и составом, максимально приближенным к составу костной, ткан и;

• влияние электрофизических параметров и состава электролита на физико-химические и- механические свойства, оксидных кальцийфосфатных покрытий на поверхности титана; сформированных микродуговым методом;

• технологические основы получения биоактивного кальцийфосфатного полимерного покрытия; на титане, на основе биологического ультрадисперсного гидроксиапатита, полученного низкотемпературным способом.

Личный вклад автора состоит в формулировке научно-технической проблемы, выявлении важнейших направлений исследований, постановке и организации экспериментов, проведении исследований, создании лабораторной установки, обработке и изложении результатов исследований в- виде отчетов, докладов, тезисов, статей, заявок на изобретения:

Апробация работы. Основные- положения, диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных, всероссийских и международных конференциях и семинарах: V Ставеровские чтения (Красноярск, 2009); Th. l lth Essen Symposium on Biomaterials and Biomechanics (Дюссельдорф, 2010); Th. 12th Essen Symposium on, Biomaterials and* Biomechanics (Дюссельдорф, 2011); Международная научно-практическая конференция (Томск, 2010); Th. lOthe summit of European Orthopaedic Research -(Davos, 2010); Международная научно-техническая-конференция* (Пенза, 2010); Международный симпозиум и ХГ Международная, конференция, (Усть - Каменногорск, 2010); XI Всероссийская научно-практическая конференция студентов и аспирантов (Томск, 2010).

По материалам диссертации опубликовано более 20 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура иобъем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и. приложений. Работа изложена на 145 страницах, содержит 53 рисунка, 34 таблицы, список цитируемой литературы состоит из 181 наименования.

Заключение диссертации по теме «Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов», Зеличенко, Елена Алексеевна

Выводы по главе

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы.

1 Все испытанные предложенные покрытия являются нетоксичными.

2 Имплантаты из титанового сплава без кальцийфосфатного покрытия являются биоинертным. Материалом СаР и Са-Р/полимер композиты модулируют in vitro и in vivo функциональную активность и дифференцировку стромальных стволовых клеток в остеогенном направлении.

3 Кальцийфосфатные покрытия придают поверхности имплантата остеоиндуктивные свойства, которые определяют остеоиндуктивные свойства имплантата.

4 Добавка хитозана приводит к повышению остеоиндуктивности СаР покрытий с 80 % до 100 %.

5 Поскольку композитное кальцийфосфатное - хитозановое покрытие обладает более высокой пластичностью и более высокой остеоиндуктивностью, ему можно отдавать предпочтение при выборе технологии для нанесения на ортопедические имплантаты.

6 Доклинические испытания показали, что СаР и Са-Р/полимерное покрытия обладают высокой биологической активностью.

7 СаР и Са-Р/полимерное покрытия рекомендованы для проведения клинических испытаний с целью дальнейшего применения в ортопедии, травматологии и стоматологии.

Проведен системный анализ отечественных и зарубежных разработок в области медицинского материаловедения. На основе результатов известных и проведенных автором исследований рассмотрены возможности повышения т

I качества материалов и усовершенствования технологии их получения. I

1 На основании проведенного аналитического обзора литературных данных установлено, что надежность и долговечность имплантата, эндопротеза к определяется главным образом правильным выбором материала, обладающего комплексом свойств, максимально приближенным к живым тканям.

2 Определено, что с целью улучшения биологических свойств имплантатов целесообразно модифицировать поверхность металлов, путем нанесения^ на них биоактивных кальцийфосфатных покрытий, позволяющих не только обеспечивать длительную прочную фиксацию, но и активно влиять на» процессы минерализации костной ткани, поврежденной в результате травмы или заболевания. Лидером среди материалов, используемых в качестве основы для изготовления различных имплантатов для костей, является титан и его сплавы.

3 Определены режимы и параметры низкотемпературной технологии^ биологическогогидроксиапатита. Установлено, что низкотемпературная технология биологического гидроксиапатита позволяет синтезировать ультрадисперсные порошки (средний размер зерен составляет 15 нм), которые по фазовому, элементному и морфологическому составу практически идентичны составу естественного костного минерала. Способ обеспечивает возможность регулирования гранулометрического и фазового состава полученных материалов.

4 Наиболее близким по стехиометрическому соотношению Са/Р = 1,64 и Л наибольшую площадь удельной поверхности 8уд = 76,925 м /г имеет порошок, полученный деминерализацией 1 моль/л раствором HCl.

5 Выбран метод формирования кальцийфосфатных покрытий. Самым простым, отработанным и привлекательным по своей технологичности является метод микродугового оксидирования, позволяющий наносить покрытия, на поверхности различной формы.

6 Установлено, что формирование на титане методом микродугового оксидирования биоактивных кальцийфосфатных покрытий, с заданными характеристиками, наиболее эффективно способствующими' формированию? костной ткани, происходит за 6-7 минут при напряжении 200 В. Кальцийфосфатные покрытия, полученные на основе ультрадисперсного* низкотемпературного гидроксиапатита, сформированы из кальцийфосфатных глобул размером до 150 мкм, фазовый состав на- 70 % представлен кристаллической* фазой (аморфная« фаза соответствует химическому составу гидроксиапатита). 1

7 В процессе исследования влияния электрофизических параметров микродугового формирования покрытий на их физико — химические характеристики выявлены линейные зависимости роста толщины, массы и шероховатости, а так же размеров структурных элементов — сферолитов и пор от напряжения. Определено, что общая пористость покрытий не меняется с ростом напряжения.

8 Разработана и принята к внедрению технология* деформативного Са-Р/полимерного покрытия на титане. Установлено, что добавление природного полимера - хитдзана в кальцийфосфатный электролит позволяет сформировать методом микродугового оксидирования композитное покрытие, способное деформироваться более чем на 90° без отслаивания от подложки.

9 Определено, что введение в состав электролита полимера, приводит к увеличению содержания аморфной фазы до 90 %, что улучшает деформативные свойства покрытия. Толщина покрытия не превышает 40-45 мкм.

10 Методом ИК- спектрометрического анализа установлено, что в спектре кальцийфосфатного полимерного покрытия на титане не наблюдается сдвига полос поглощения, т. е. химических связей между хитозаном и гидроксиапатитом не образуется, они соединены механически.

11 Микродуговые кальцийфосфатное и кальцийфосфатное полимерное покрытия на поверхности титана, сформированные в электролите на основе ортофосфорной кислоты, биологического низкотемпературного гидроксиапатита и биополимера, обладают высокой биологической активностью и способствуют формированию костной ткани.

12 Все предложенные материалы успешно прошли санитарно — гигиенические испытания в испытательном центре НИИ гигиены г. Новосибирска.

13 Доклинические исследования, полученных материалов, проведенные на базе ЦНИЛ СибГМУ (г. Томск), показали, что они обладают остеогенными и биоактивными свойствами.

14 Получены 2 справки о внедрении в медицинскую практику полученных материалов.

15 Разработана и принята к внедрению технологическая схема изготовления медицинских изделий из титана с покрытиями для травматологии.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору СТИ НИЯУ МИФИ Гузееву В.В. за постоянное внимание к работе, за идеи, полезные советы и помощь в обсуждении результатов. Признательна и благодарна д.т.н., профессору ТПУ Гузеевой Т.И. за проведенные исследования и испытания образцов. Выражает благодарность д.т.н., профессору Буйновскому A.C. за ценные советы при написании работы. Выражает признательность сотрудникам центра коллективного пользования Томского Государственного университета в лице директора Кузнецова В.М. за помощь в исследовании и испытания полученных образцов, за консультации и помощь в обсуждении результатов. Выражает признательность и благодарность сотруднику ООО КНПО «Биотехника» Ильину А.Б., инженеру Сафончику С.И. за помощь при создании лабораторных экспериментальных установок. Признательна и благодарна сотрудникам производственной лаборатории КБ № 81 г. Северск: Рогулиной A.C., Гуровой O.A. за помощь и моральную поддержку при написании работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зеличенко, Елена Алексеевна, 2011 год

1. Миронов С.П. Пути развития травматологии и ортопедии // Вестник РАМН. — 1999.-№9.-С. 48-51.

2. Баринов С.М., Комлев B.C. Биокерамика на основе фосфатов кальция. М.: Наука, 2005. - 204 с: - ISBN 5-02-033724-2.

3. Вересов А.Г., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д. Достижения в области кальцийфосфатных биоматериалов // Российский химический журнал. 2000. Т. XLIV, №6 (ч.2). С. 32-46.

4. Орловский В.П., Суханова Т.Е., Ежова Ж. А., Родичева Г.В. Гидроксиапатитная биокерамика // Ж. Всес. хим. об-ва им. Д:И.Менделеева. 1991. Т. 36, № 10. С. 683-690.

5. Третьяков Ю.Д. Развитие неорганической, химии как фундаментальной основы создания новых поколений функциональных материалов // Успехи химии. 2004. Т. 73, С. 899-916.

6. Orlovskii V.P., Barinov S.M. Hydroxyapatite and hydroxyapatite-matrix ceramics: A survey // Russian J. Inorg. Chem. 2001. V.46, Suppl. 2. P. S129-S149.

7. Третьяков Ю.Д., Брылев O.A. Новые поколения неорганических функциональных материалов // Ж. Росс. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева. 2000. Т.44, №4(ч.1). С. 10-20.

8. Власов A.C., Карабанова Т.А. Керамика и медицина // Стекло и керамика. 1993. №9-10. С. 23-25.

9. Швед С.И. Кальцийфосфатные материалы в биологических средах // Успехи современной биологии. 1995. Т.115, №1. С. 58-73.

10. Безруков В.М., Григорян A.C. Гидроксиапатит как субстрат для костной? пластики. Теоретический и практический аспект проблемы // Стоматология. 1996. Т. 75, №5. С. 7-12.

11. Дорожкин С.В., Агатопоулус С. Биоматериалы: обзор рынка // Химия; и жизнь XXI век. 2002. № 2. С. 8-9.

12. Kay John F., Cook Stephen, D. Biological profile of calciirni-phosfate coatings (Биологические профили" кальций-фосфатных покрытий). Hydraxylapatite Coatings in Orthopaedics Surgery, New York, 1993, 89-106

13. Kay H:D. The chemistry and metabolism; of the compounds of phosphorus // Annu. Rev. Biochem. 1934. Vol. 3. P. 133-150.

14. Саркисов П.Д., Михайленко Н.Ю. Биоактивные неорганические материалы для костного эндопротезирования // Техника и технология силикатов. 1994. Т.1, №2, С.5-11.

15. Tamari N., Mouri M. Kondo J. Electrochemical'plating of HA coating on titanium //J. Ceram. Soc: Jap. 1987. V. 95, № 8. P.806-809.

16. Авцын А.П., Жаворонков A.A., Риш М.А., Строчков JI.C. Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 1991. - 496 с.

17. Мелихов И.В., Комаров В.Ф., Северин A.B., Божевольнов В.Е., Рудин В.Н. Двумерно-кристаллический гидроксиапатит // ДАН. 2000. Т. 373, №3. С. 355.

18. Турова Н.Я., Яновская М.И. Синтез кристаллов гидроксиапатита // Изв. АН СССР. Неорганические материалы.- 1983 Т. 19. № 5. С.693.

19. Вендерма М.А., Кнубовец Р.Г. Замещенные галогениды в структуре гидроксиапатита // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1984 Т. 20! -№6. -С.693.

20. Walsh D., Mann S. // Chem. Mater.- 1996.-V. 8. P. 1944

21. Monma HJ. Processing of synthetic hydroxyapatite // I. Ceram. Soc. Jap. 1980. Vol. 28, N 10. P. 97-102.

22. Эппле Me Биоматериалы и биоминерализация. Перевод с немецкого под. Ред. В.Ф. Пичугина, Ю.П. Шаркеева, И.А'. Хлусова. Томск: издательство «Ветер», 2007.-137 с.

23. Лясников В.Н., Серянов Ю.В., Протасова Н.В., Мазанов К.В. Формирование равномерной пористой структуры титановых и гидроксиапатитовых покрытийна дентальных имплантатах при ультразвуковом плазменном напылении //i

24. Клиническая имплантология и стоматология. 2000. № 3-4 (13-14). С. 114-118.

25. Калита В.И. Физика и химия формирования биоинертных и биоактивных поверхностей на имплантатах. Обзор. // Физика и химия обработки материалов. 2000, № 5, с. 28-45.

26. Валиев Р.З., Семенова>И.П.4, Латыш В.В. и др. Наноструктурный титан для биомедицинских применений: новые разработки и перспективы коммерциализации // Российские нанотехнологии. 2008. Т.З. №9-10. С.80-89.

27. Paul Kovacs and Games A. Davidson "Medical Application of Titanium and its Alloys": The Material and Biological Issues, 1996, p. 163-178.

28. Сафронова T.B., Шихерев M.A., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д. Керамические материалы^ на основе гидроксиапатита, полученные из растворов различной концентрации //Неорг. материалы. 2007, Т.43, № 8, с. 1005-1014.

29. Вересов А.Г., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д. Достижения кальцийфосфатных материалов. Рос. хим. журн. 2004, т.44, с.32-46.

30. Hench L.L. Bioceramics. J. Amer.Ceram.Soc., 1998, v.81, № 7, p. 1705-1728.t

31. Ducheyne P, Cuckler JM. Bioactive ceramic prosthetic coating. Clin. Orthop.Relate.Res. 1992; 276: 102-114.

32. Суминов, И.В., Эпельфельд A.B., Людин В.Б. и др. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование) Mi: Наука, 2005. - 368с

33. Марков Г.А., Белеванцев В.И., Слонова А.И., Терлеева О.П. Стадийность в анодно-катодных микроплазменных процессах // Электрохимия. 1989. Т. 25. Вып. 11. 1473-1479.

34. Миронова М.К. О формировании пленки при анодном микродуговом оксидировании // Защита металлов. 1990. Т. 26. № 2. 320-323.

35. Жуков М.Ф., Дандарон Г.Н., Замбалаев Б.И., Федотов В.А. Исследование поверхностных разрядов в электролите // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1984. № 4. Вып. 1. .100-104. „ V.

36. Баковец В.В., Поляков О.В., Долговесова И.П. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1991. 168 с.

37. А.С. 526961 СССР (НОЮ 9/24). Способ формовки- анодов электрических конденсаторов / Марков Г.А., Маркова Г.В. // Опубл. в БИ № 32. 1976.

38. Марков Г.А., Терлеева О.П., Шулепко Е.К. Электрохимическое окисление алюминия при катодной поляризации // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1983. №7. Вып. 3.31-34.

39. Юнг JI. Анодные оксидные пленки. JI.: Энергия, 1967. 232 с.

40. Тареев Б.М., Лернер М.М. Оксидная изоляция: М.: Энергия. 1975. 187 с.

41. Мс Neil W, Wick R. Effect of various polyvalent metal anion addition to an alkaline magnesium anodizing bath // J. Electrochem. Soc. 1957. V. 104. № 6. P. 356359.

42. Mc Neil W. The preparation of cadmium niobate by an anodic spark reaction // J. Electrochem. Soc. 1958. V. 105. № 9. P. 544-547.

43. Gruss L.L., Mc Neil W. Anodic Spark Reaction Products in Alumínate, Tungstate and Silicate Solutions // Electrochem. Technol. 1963. V. 1. № 9-10. P. 283-287.

44. Mc Neil W., Gruss L.L. Anodic film growth by anion deposition in aluminate, tungstate and phosphate solutions // J. Electrochem. Soc. 1963. V. 110. № 8. P. 853855.

45. Снежко JI.A., Черненко В.И., Павлюс Г. Анодный процесс при формовке силикатных покрытий // Защита металлов. 1984. Т. 20. № 2. 292-295.

46. АС 827614 СССР. Электролит для анодирования вентильных металлов и их сплавов / Черненко В.И., Крапивный Н.Г., Снежко JI.A. // Опубл.вБИ№17. 1981.

47. АС 937583 СССР. Способ электролитического нанесения покрытий на алюминий и его сплавы / Снежко JI.A., Черненко В.И. // Опубл. в БИ № 23. 1982.

48. A.C. 964026 СССР (С 25 D 9/06). Электролит для нанесения керамических покрытий на сплавы алюминия / Снежко JI.A., Черненко В.И. // Опубл. в БИ№ 37. 1982.

49. Гордиенко П.С., Яровая Т.П. Определение параметров процесса микродугового оксидирования по вольт-амперным характеристикам // Электронная обработка материалов. 1990. № 6. 44-48.

50. Гордиенко П.С., Гнеденков СВ., Синебрюхов Л., Завидная А.Г. О механизме роста МДО покрытий на титане // Электронная обработка материалов. 1991. № 2. 42-46.

51. Гордиенко П.С, Скоробогатова Г.М., Хрисанфова O.A., Завидная А.Г., Кандинский М.П. Защита от биметаллической коррозии в паре сталь -титан микродуговым оксидированием // Защита металлов. 1992. Т. 28. № 1. 117-121.

52. Гордиенко П.С, Буланова СБ., Хрисанфова O.A., Вострикова Н.Г. Исследование газопроницаемости титана ВТ 1-0 с МДО покрытиями // Электронная обработка материалов. 1991. № 3. 35-39.

53. Гордиенко П.С, Недозоров П.М., Завидная А.Г., Яровая Т.П. Элементный состав анодных пленок на сплаве НбЦУ, полученных при потенциалах искрения в водных электролитах // Электронная обработка материалов. 1991. № 1. 38-41.

54. Гордиенко П.С, Руднев B.C. О кинетике образования МДО покрытий на сплавах алюминия // Защита металлов. 1990. Т. 6. № 3. С 467-470.

55. Гордиенко П.С, Недозоров П.М., Яровая Т.П. Температурная зависимость электросопротивления анодных оксидных пленок на сплаве ниобия НбЦУ // Электронная обработка материалов. 1990. № 3. 37-41.

56. Гордиенко П.С, Василевский В.А., Желунов В.А. Исследование внедрения фосфора в оксидные покрытия титана при электрохимическом оксидировании // Физика и химия обработки материалов. 1990. № 6. 110-114.

57. Гордиенко П.С, Яровая Т.П., Хринсанфова O.A., Завидная А.Г., Кайдалова Т.А. Образование рутила и анатаза при микродуговом оксидировании титана в водных электролитах// Электронная обработка материалов. 1990. № 4. 19-22.

58. Жуков СВ., Эпельфельд A.B., Желтухин Р.В. Многофункциональные защитные МДО-покрытия. Тезисы докладов XXXI международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. МГУ, М.: 2001. С 107.

59. Жуков СВ., Кантаева O.A., Желтухин Р.В., Эпельфельд A.B., Бер Л.Б. Исследование физико-механических свойств, структуры и фазового -169-состава покрытий, полученных методом микродугового оксидирования. Приборы. №4. 2008. 28-32.

60. Эпельфельд A.B. Технология микродугового оксидирования. Часть 2 // Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского. Выпуск 4 (76). М : «ЛАТМЭС», 2001. 185-192.

61. Людин В.Б., Эпельфельд A.B., Семенов СВ., Дунькин О.Н. Разработка методики определения сквозной пористости МДО-покрытия // Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского. Выпуск 4 (76). М.: «ЛАТМЭС», 2001. 137-140.

62. Эпельфельд A.B., Гребенюк H.A., Дунькин О.Н., Семенов С В . Оптический метод определения работоспособности электролитов // Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского. Выпуск 4 (76). М.: «ЛАТМЭС», 2001. 442-447.

63. Эпельфельд A.B. Тепловые и диэлектрические свойства электроизоляционных МДО-покрытий // «Инженерный факультет агропромышленному комплексу». Сборник научных трудов. М.: РГАЗУ, 2001. 191-192.'

64. Саакиян Л.С., Ефремов А.П., Эпельфельд A.B. Развитие представлений Г.В. Акимова о поверхностной оксидной пленке и ее влиянии на коррозионно-механическое поведение алюминиевых сплавов // Защита металлов. 2002. Т. 38. №2. 186-191'.

65. Черненко В. И., Литовченко К.П., Папанова И.И. Прогрессивные импульсные и переменно-токовые режимы электролиза. Киев: Наукова думка, 1986. 176 с.

66. Снежко Л.А., Папанова И.И., Тихая Л.С., Черненко В.И. Рост оксида алюминия в растворах силиката натрия в области предпробойных напряжений // Защита металлов. 1990. Т. 26. № 6. 998-1002.

67. Снежко Л.А., Тихая Л.С., Удовенко Ю.З., Черненко В.И. Анодно- искровое осаждение силикатов на переменном токе // Защита металлов. 1991. Т.27.№3. 425-430.

68. Черненко В.И., Снежко Л.А., Чернова СЕ. Электролиты для формовки' керамических покрытий на алюминии в режиме искрового разряда //Защитаметаллов. Т. 18. № 3. 1982. 454-458.

69. Черненко В.И., Снежко Л.А., Бескровный Ю.М. Исследование процесса образования алюмосшгикатных покрытий из водных электролитов в -165130

70. Suchanek W., Yashimura M., Kakicana M. // Ibid. 1997. - V. 80 - № 11. - P. 2805-2813.

71. Hattori T. The characterization of HA precipitation // J. Amer. Ceram. Soc. -1990.- V. 73. № 2. - P. 180-185.

72. Yang X., Wang Z.// J. Mater. Chem.- 1998. V. 8 - № 10. - P. 233-237. Ozgur Engin N., Cuneyt A. // J. European Ceram. Soc. - 1990. - V. 19. - P. 25692572

73. Вольф Е.Г., Сизиков A.M., Бугаенко JI.T. Определение среднего времени жизни пароплазменных пузырьков при микроразряде на алюминиевом вентильном аноде в водном растворе электролита // Химия высоких энергий -1998, Т.32, №6, -с. 450-453.

74. Мамаев А.И., Назаров Б.Ф. Распределение кластеров на поверхности твердого электрода и влияние его на граничные условия и параметры анодного пиеа в инверсионной вольтамперометрии. Томск, 1981. (деп. В ОНИИТЭХИМ. № 100ХП-Д81.)

75. Мамаев А.И., Мамаева В.А. Сильнотоковые микроплазменные процессы в растворах электролитов. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2005. - 255 с.

76. Пасынский А.Г. Коллоидная химия. Москва.- 1959. - 265 с.

77. Путляев В.И. современные биокерамические материалы // Соровский образовательный журнал. 2004. - № 1. - С.44-50.

78. Вересов А.Г., Путляев В.И., Третьяков Ю.Д. Достижения в области керамических материалов // Российский химический журнал. 2000. T. XLIV, №6 (ч.2). С. 32-46.

79. Панасюк А.Ф. Биоматериалы для тканевой инженерии и хирургической стоматологии // Клиническая стоматология. — 2004. № 1.

80. Guild F.J., Bonfield W. // J. Mater. Sei.: Materials in Medicine. 1998. v. 9. P. 497-502.

81. Кирилова И. А. Деминерализованный костный транстплантат как стимулятор остеогенеза: современные концепции // хирургия позвоночника. -2004.-С. 105-110.

82. Голубец В.П., Прощик В.Г., Шуйко J1.B. Защитные свойства стали 40Х с покрытием из нитрида титана // Физико-химическая механика материалов. 1983. Т. 19, №3, С. 105-106.

83. Сидельников А.И. Сравнительная характеристика группы титана, используемых в производстве современных дентальных имплантатов // Инфо-Дент. 2000. - № 5 С. 10-12.

84. Модестов А. Титан материал для современной стоматологии // Зубной техник. - 2003. - № 3.

85. Мороз Л.С., Чечулин Б.Б., Полин И.В.,Буталов Л.В., Шулькин С.М., Горячев А.П. Титан и его сплавы. Технически чистый титан. — Т. 1. -Л.: Наука, 1987.-128 с.

86. Гнеденков СВ., Синебрюхов СЛ. Строение и морфологические особенности слоев, сформированных на поверхности титана. // Коррозия: материалы, защита. 2004, №2, С. 161.

87. Гнеденков СВ., Хрисанфова O.A., Синебрюхов Л., Пузь A.B., Гнеденков A.C. Композиционные защитные покрытия на поверхности никелида титана. //Коррозия: материалы, защита. 2007, № 2.

88. Гордиенко П.С., Гнеденков СВ. Микродуговое оксидирование титана и его сплавов. Владивосток: Дальнаука, 1997, 186 с.

89. Fritzsch CR. Anodic growth mechanism of oxides with low ionic conductivity // Solid Commun. 1968. V. 6, № 6. P. 341-342.

90. Hench L. Biokeramics // J. Amer. Ceram. Soc. 1998. - V. 81. - № 7. - P. 1705 -1728.

91. Ходаковская Р.Я., Михайленко Н.Ю. Биоситаллы новые материалы для медицины // Журн. Всесоюзн. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева. 1991. Т. 36, № 5. С. 585-593.

92. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. -М.: Металлургия. 1992. -187 с.123« Бобров Г.В. Нанесение неорганических покрытий (теория, технология, оборудование). М.: Интермет Инжиниринг, 20041 624 с .

93. Brogan J.A., Gross К.А., Chen Z., Berndt С.С., Herman H. Investigationof Combustion Sprayed Hydroxyapatite. Polymer Composite Coatings. Proc. 7th Ther. Sp. Conf., 20-24 June 1994; Boston, Masachus., p.159-164.

94. Lugscheider E. Production-of biocompatible coatings of plasma spraying on a air. Mater.Sci.Eng.A, 1991, v.139, No. 1-2, p.45-48.

95. Jic Weng. Integrity andUhermal1 decomposition, of apatits in coatings influenced by underlying titanium' during plasma spraying and- post-heat-treatment. J.Biomed.Mater. Res., 1996, v.30, No.5; p.5.

96. Gross K.A., Berndt C.C. Thermal processing of hydroxyapatite for coating production. J.Biomed.Mater. Res., 1998, v.39, No.4, p.580-587.

97. Гузеева Т.И., Гузеев B.B., Леонова Л.А., Лелюк О.А., Крикуненко А.С., Шатохина Ю.В. Получение порошка гидроксиапатита в ходе жидкофазного синтеза. // Известия^Томского политехнического университета. 2009: - Т. 315. - № 3. Химия. - С. 47-50.

98. Kousopoulos S., Dalas Е. // Ibid. 2000. - V. 216. - P. 450-458.

99. Фомин А.С., Комлев B.C., Баринов С.М., Фадеева И.В., Ренгини К. Синтез порошков гидроксиапатита для медицинских применений' // Перспективные материалы. 2006. - № 2. - С. 51-54.

100. Дубок В.А., Ульянин Н.В. Синтез, свойства и применение остеотропных заменителей костной ткани на основе керамического гидроксиапатита // Ортопедия, травматология и протезирование. 1998. - Т. 6. - № 3. - С. 26-30.

101. Губер Ф., Шмайсер М., Шенк В.П. Руководство по неорганическому синтезу. М.: Мир. - 1983. - 572 с.

102. Шварц Г. Я. Фармакотерапия остеопороза / Г. Я. Шварц. М.: Медицинское информационное агентство, 2002. — 368 с.

103. Ермакова И.П. Биохимические маркерььобмена костной ткашъи их клиническое использование / И.П.Ермакова // Лаборатория. М., 2001.1.-С. 3-5.

104. Мазурова В.И. Актуальные вопросы диагностики и лечения остеопороза /t

105. В.И. Мазурова Е.Г., Зоткина. СПб: Фолиант, 1998. - 95 с.

106. Франке Ю. Остеопороз / Ю.4 Франке, Г. Рунге. М.: Медицина, 1995. -299 с.

107. Рожинская Л.Я. Системный остеопороз / Л. Я. Рожинская. М.: Мокеев, 2000.- 195 с.

108. Gosain, А. К., Song, L., Riordan, Р., Amarante, M: T., Nagy, P. G., Wilson, С. R., Toth, J. M. & Ricci, J. L. (2002) A 1-year study of osteoinduction* in hydroxyapatitederived biomaterials in an adult sheep model: part I. Plast Reconstr Surg, 619-30.

109. Green, J. P., Wojno, T. H., Wilson, M. W. & Grossniklaus, H. A. (1995) Bone formation in hydroxyapatite orbital implants. Am J Ophthalmol, 681-681.

110. Habibovic, P., van der Valk, С. M., van Blitterswijk, C. A., de Groot, K. & Meijer, G. (2004) Influence of octacalcium phosphate coating on osteoinductive properties of biomaterials. J Mater Sci Mater Med, 373-80.

111. Habibovic, P., Yuan, H., van der Valk, С. M., Meijer, G., van Blitterswijk, C. A. & de Groot, K. (2005) 3D microenvironment as essential element for osteoinduction by biomaterials. Biomaterials, 3565-75.

112. Habibovic, P., Sees, T. M., van den Doel, M. A., van Blitterswijk, C. A. & de Groot, K. (2006) Osteoinduction by biomaterials physicochemical and structural influences. J Biomed Mater Res A, 747-62.

113. Habibovic, P., Yuan, H., van den Doel, M., Sees, T. M., van Blitterswijk, C. A. & de Groot, K. (2006) Relevance of osteoinductive biomaterials in critical-sized orthotopic defect. J Orthop Res, 867-76.

114. Klein, C., de Groot, K., Chen, W., Li, Y. & Zhang; X. (1994) Osseous substance formation induced in porous calcium phosphate ceramics in soft tissues. Biomaterials, -P. 31-4.

115. Зеличенко Е.А., Каменчук Я. А., Гузеев В.В. Защитное композитное керамическое покрытие на поверхности металла // Материалы международной научно-технической конференции "Композиционные строительные материалы. Теория и практика". Пенза. 2010: С. 61-63.

116. Зеличенко Е.А.,. Каменчук Я.А, Дружинина Т.В., Гузеев В.В. , Рогожкина Ю.И. Многоуровневое Са-Р покрытие для остеосинтеза и исследование его свойств при лечении переломов длинных трубчатых костей. Биотехнология. 2010. №5, с. 89-96.

117. Зеличенко E.A., Каменчук Я.А., Гузеев В.В., Рогулина A.C., Гурова О: А. Биоактивная керамика для ортопедии и травматологии // Материалы, конференции Молодых атомщиков Сибири. Томск, с. 57-59.

118. Зеличенко Е.А., Гузеев В.В., Каменчук Я.А. Композиционное покрытие для защиты металлических поверхностей // Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов

119. Химия и химическая технология в XXI веке» Томск, 2010 г., с. 57-58.

120. Felt О., Furrer P., Mayer J.M., Plazonnet В., Buri P., Gurny R. Topical use of chitosan in1 ophtalmology: tolerance assessment and evaluation of precorneal retention, Int. J. Pharm. 180 (1999) 185-193.

121. Patashnik S., Rabinovich L, Golomb G. Preparation and evaluation of chitosan^ microspheres containing biphosphonates, J. Drug Targ. 4 (1997) 371-380.

122. He P., Davis S.S., Ilium L., In vitro evaluation of the mucoadhesive properties of chitosan microspheres, Int. J; Pharm. 166 (1998) 75-88.

123. Biagini G., Muzzarelli-R.A.A., Giardino R., Castaldini C. Biological materials, for wound healing,, in: C.J. Brine, P.A. Sandford, J.P. Zikakis (Eds.);, Advances in Chitin and Chitosan, vol. 1, Elsevier Science, Barking, 1992, pp. 16-24.

124. Hlady V, Furedi-Mihofer H (1979). Adsorption' of human serum albumin on precipitated hydroxyapatite. J Colloid Interface Sci 69:460^-68.

125. Hauschka PV, Carr SA (1982). Calcium-dependent alpha-helical structure in osteocalcin. Biochemistry 21:2538-2547.

126. Yamaguchi I; Tokuchi K, Fukuzaki H, Koyama Y, Takakuda K, Monma H, et al. (2001). Preparation1 and> microstructure analysis of chitosan/hydroxyapatite nanocomposites. J Biomed Mater Res 55:20-27.

127. Xu HH, Quinn JB, Takagi S, Chow LC (2002). Processing and properties, of strong and non-rigid calcium phosphate cement. J Dent Res 81:219-224.

128. Зеличенко Е.А., Каменчук Я. А., Гузеев В.В. Защитное керамическое покрытие для атомной1 промышленности // Тезисы Северск 2010 г.

129. Хлусов И. А., Карлов А. В., Чайкина М. В., Панкратов Е. В., Никифоров С. Б., Дружинина Т. В. // Влияние альфа-фетапротеина и наноразмерных частицгидроксилапатита на колониеобразующую активность костного мозга Бюл.

130. ВСЩ СО РАМН.-2007.-№4.- С. 135-139.

131. Дружинина Т. В. и др.. Дистантные маркеры остеосинтеза при переломах длинных трубчатых костей // Иолитравма : диагностика, лечение: и профилактика осложнений : материалы II Всерос. науч.-практ. конф. -Новосибирск, 2007. С. 112-113.

132. Дружинина^ Т. В. и др. // Маркеры остеогенеза в периферической? крови-как предикторы системных эффектов имплан гатов для остеосинтеза. Клеточные и нанотехнологии н биологии и медицине : материалы: Всерос науч.-практ. конф. Курган, 2007. - С. 33-34.

133. Дружинина Т. В.; Чайкина М. В., Хлусов И. А. // Эффект наноразмерных частиц гидроксилапатита на1 кроветворные прекурсоры костного мозга in vitro Рений ортопедии. 2007. - № 2. - С. 61-64;

134. Дружинина Т. В. и др. Дистантные маркеры остеосинтеза при переломах длинных трубчатых костей.Актуальные вопросы лучевой, функциональной и лабораторной диагностики : материалы науч.-практ. конф. Северск, 2007. - С. 17-18.

135. Дружинина Т. В и др. Биохимические маркеры репаративной регенерации. • кос гной ткани у здоровых жителей Томской области, актуаьные вопросы лучевой; функциональной и лабораторной диагностики : материалы науч.-практ. конф. Северск, 2007. - С. 21-23;

136. Дружинина Т. В. и др.. Маркеры остеогенеза в периферической крови как патогенетические факторы и предикторы системных эффектов имплантатов для остеосинтеза.Гений ортопедии. 2007. - № 4. - С. 83-88.

137. Проведенные токсикологические испытания гидроксиапатита показали, что он не токсичен. Результаты исследований на биологическую совместимость положительные.

138. Проделанная работа представляет практический интерес и может быть рекомендована к внедрению.

139. Зеличенко Елены Алексеевны1. СПРАВКАоб использовании результатов исследований диссертационной работы Зеличенко Елены Алексеевны

140. Заместитель директора по перспективному развитию и науке

141. Техническое задание для создания участка биоинертных, биоактивных и пластичных биоактивных имплантатов на основетитана методом МДО

142. Для реализации получения указанных покрытий требуется 3/ ванны; МДО с разным составом электролитов. .

143. Схема; технологического; процесса получения биоинертных, биоактивных и пластичных биоактивных покрытий на имплантатах методом МДО для одной автооператорной линии приведена на рисунке 1.

144. Биоинертные покрытия предусмотрены для шурупов из титана. Биоактивные и пластичные биоактивные покрытия предназначаются для: спиц, пластин и стержней из титана.

145. Процесс завески титановых спиц в количестве 120 штук на одну подвеску производится вручную.

146. Размеры .спиц длина 200 - 400 мм; диаметр - 1; 1,5 и 2,0 мм; Масса одной спицы - 5 г.

147. В целях обеспечения надёжности крепления спиц в подвеске целесообразно иметь подвески под каждый типоразмер спиц.

148. Для надёжности и удобства завески спиц в подвеску последняя должна быть разъёмной.

149. Время операции завески спиц в подвеску порядка 15 минут. Одновременно в техпроцессе задействованы две подвески по 120 спиц.