Способ вакуумного нанесения твердых биосовместимых покрытий на основе карбида титана, легированного кальцием и фосфором, на ортопедические и дентальные имплантаты
 
Левашов Е.А., Штанский Д.В.,.
Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Шевейко А.Н., Башкова И.А.. 
Регистрация 198-164-2006 от 18.04.06
 
В перечень подлежащих охране сведений входят:
     - Технологические режимы вакуумного осаждения покрытий на ортопедические и дентальные имплантаты.
Разработан новый метод получения перспективных биоматериалов медицинского назначения. Покрытия Ti-Ca-C-O-(N), Ti-Zr-C-O-(N), Ti-Si-Zr-O-(N), Ti-Ca-Mn-C-O-(N), Ti-Ca-Р-C-O-(N) и были получены путем магнетронного распыления в среде аргона или газовой смеси аргона с азотом композиционных мишеней состава TiC0.5+10%CaO, TiC0.5+20%CaO, TiC0.5+10%ZrO2, TiC0.5+20%ZrO2, Ti5Si3+10%ZrO2, TiC0.5+10%ГАП (гидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2), TiC0.5+10%CaO+2%KMnO4, TiC0.5+10%(CaO+TiO2), TiC0.5+10%Ca3PO4, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Разработаны оптимальные технологические режимы очистки и подготовки поверхности, в частности: использование ПАВ и органических растворителей, использование УЗЧ для очистки в водных растворах; термическая десорбция и обработка поверхности ионным пучком в вакууме. Разработаны оптимальные технологические режимы осаждения покрытий с заданными структурой и свойствами, такие как: давление газа и парциальное давление реакционного газа, скорость распыления мишени, расстояние до подложек, температура подложек, напряжение смещения, время осаждения. Полученные наноструктурные покрытия обладают уникальной комбинацией физических (плотность и КТР близкие к титану), механических и трибологических свойств: твердость до 25 ГПа, упругое восстановление до 70%, коэффициент трения >0.2, и скорость износа >2*10-6 мм3/Н*м (контртело - шарик из оксида алюминия). Использование карбонитрида титана как основы покрытия позволяет, при рекордно низком уровне коррозии, получить электрохимический потенциал покрытий в модельных растворах, близких по свойствам к физиологическим жидкостям организма, близкий к потенциалу титана (материал имплантата), что исключает явление гальваноза (болевое раздражение в тканях при разнице потенциалов более 200 мВ). Наличие в составе покрытия биоактивных компонентов фосфора и кальция выводит покрытия на высокий уровень биосовместимости с тканями организма. Покрытия в РОЦ РАМН исследованы in-vitro, изучены выращенные на покрытии фибробласты Rat-1, эпителиальные клетки IAR-2 и остеобласты MC3T3-E1, показана высокая адгезивность, пролиферация и дифференцировка клеток на поверхности покрытия. Исследования in-vivo выполнены путем имплантации живым мышам тефлоновых пластинок и пластинок титана с покрытиями и анализа размножения клеток на их поверхности, показана высокая биосовместимость в сравнении с титаном и покрытиями из карбида и карбонитрида титана без функциональных добавок. 
Предложены новые биосовместимые покрытия на основе карбонитрида титана, легированного кальцием и фосфором, для ортопедических и дентальных имплантатов.