ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ ОКСИДА ТИТАНА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Золь-гель методом получены композиционные кальций-фосфатные покрытия на кремниевой подложке (модельная) и на оксидированной поверхности титана. Пленки получали с использованием золь-гель технологии, которая включает в себя следующие технологические операции: приготовление пленкообразующего раствора (включая операцию подготовки растворителя: очистку, осушку); выдержку пленкообразующего раствора для его созревания (образование в растворе золя); нанесение пленкообразующего раствора на подложку (покрываемое изделие), включая операцию подготовки поверхности изделия (очистку, обезжиривание); получение дисперсных материалов; термообработку изделия с покрытием (одновременно может осуществляться отжиг изделия для снятия внутренних напряжений). Пленки получали методом вытягивания и центрифугирования. При получении пленок различными методами меняется характер распределения друзовидных выступов по поверхности образца. Наиболее регулярный характер шероховатости (рельефа) имеют образцы, полученные методом вытягивания, что важно для практического применения покрытий. Рельеф поверхности ниже и наиболее развит с достаточно равномерно расположенными кристалловидными образованиями для образцов, полученных методом вытягивания. Для оксидированной поверхности титана большую часть занимают выступы более 2 мкм с максимальной высотой 6 мкм, при нанесении пленки на оксидированную поверхность титана доля выступов более 2 мкм уменьшается в два раза. Золь-гель покрытие изменяет морфологию оксидированной поверхности титана. Оксидированная поверхность титана имеет ярко выраженный массив выступов, при нанесении золь-гель покрытия происходит дополнение рельефа структурированной золь-гель пленкой. При введении оксида титана в кальций-фосфатную систему происходит выравнивание и дополнение рельефа, усиление адгезионных свойств оксидированной поверхности титана.
Литература
Jmal N., Bouaziz J. Synthesis, characterization and bioactivity of a calcium-phosphate glass-ceramics obtained by the sol-gel processing method. Mater. Sci. Eng. 2017. V. 71. P. 279-288. DOI: 10.1016/j.msec.2016.09.058.
Li H, Chang J. Stimulation of proangiogenesis by calcium silicate bioactive ceramic. Acta Biomaterialia. 2013. N 9. P. 5379-5389. DOI: 10.1016/j.actbio.2012.10.019.
Sadat-Shojai M., Khorasani M., Dinpanah-Khoshdargi E., Jamshidi A. Synthesis methods for nanosized hy-droxyapatite indiverse structures. Acta Biomaterialia. 2013. V. 9. P. 7591-7621. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.04.012.
Yamaguchi S., Nath S., Matsushita T., Kokubo T. Con-trolled release of strontium ions from a bioactive Ti metal with a Ca-enriched surface layer. Acta Biomaterialia. 2014. V. 10. Р. 2282-2289.
Jonauske V., Prichodko A., Skaudžius R., Kareiva A. Sol-gel derived calcium hydroxyapatite thin films on 316L stainless steel substrate: Comparison of spin-coating and dip-coating techniques. Chemija. 2016. V. 27(4). P. 192-201. DOI: 10.1016/j.matlet.2015.11.070.
Dikici B., Niinomi M., Topuz M., Koc S., Nakai M. Synthesis of biphasic calcium phosphate (BCP) coatings on β‒type titanium al-loys reinforced with rutile-TiO2 compounds: adhesion resistance and in-vitro corrosion. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2018. V. 87(3). P. 713-724. DOI: 10.1007/s10971-018-4755-.2.
Castro Y., Mosa J., Aparicio M. Sol-gel hybrid membranes loaded with meso/macroporous SiO2, TiO2–P2O5 and SiO2–TiO2–P2O5 ma-terials with high proton conductivity. Mater. Chem. Phys. 2015. N 149-150. Р. 686-694. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2014.11.028.
Zhao S., Li Y., Li D. Synthesis and in vitro bioactivity of CaO–SiO2–P2O5 mesoporous microspheres. Micropor. Mesopor. Mater. 2010. N 135. Р. 67-78. DOI: 10.1016/j.micromeso.2010.06.012.
Sibte S., Abidi A., Murtaza Q. Synthesis and characterization of nano-hydroxyapatite powder using wet chemical precipitation reac-tion. J. Mat. Sci. Technol. 2014. N 30. P. 307-310.DOI: 10.1016/j.jmst.2013.10.011.
Zhang J., Liu W., Schnitzler V., Tancret F. Calcium phosphate cements for bone substitution: Chemistry, handling and mechanical properties. Acta Biomaterialia. 2014. V. 10. P. 1035-1039. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.11.001.
Popa, A.C., Husanu, M.A., Mercioniu I., Santos L.F. Fernandes H.R., Ferreira J.M.F. Bioglass implant-coating interactions in syn-thetic physiological fluids with varying degrees of biomimicry. In-ternat. J. Nanomed. 2017. V. 12. P. 683-707. DOI: 10.2147/IJN.S123236.
Barinov S.M. Calcium phosphate-based ceramic and composite materials for medicine. Russ. Chem. Rev. 2010. V. 79. N 1. Р. 13-29. DOI: 10.1070/RC2010v079n01ABEH004098.
Ramos A.P., Ybarra G.O., Pazos L.M., Parodi M.B., Rodrí-guez L., Hernández M.L. Manufacture of na-nosized apatite coatings on titanium with different surface treatments using a supersaturated calcification solution. Quimica Nova. 2016. V. 39. P. 1159-1164. DOI: 10.21577/0100-4042.20160161.
Tagaya M., Kobayashi K., Nishikawa M. Additive ef-fect of phosphoric acid on phosphorus-containing meso-porous silica film formation. Mater. Lett. 2016. V. 164. P. 651-654. DOI: 10.1016/j.matlet.2015.11.070.
Matsumoto N., Sato K., Yoshida K., Hashimoto K., Toda Y. Preparation and characterization of β-tricalcium phosphate co-doped with monovalent and divalent anti-bacterial metal ions. Acta Biomater. 2009. V. 5. Р. 3157-3164. DOI: 10.1016/j.actbio.2009.04.010.
Borilo L.P., Lyutova E.S., Spivakova L.N. Study of biological properties of thin-film materials on the basis of the СaО–P2O5–SiO2 system. Key Eng. Mater. 2016. V. 683. P. 427-432. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.683.427.
Xynos I.D., Hukkanen M.V.J. Bioglass 45S5 stimulates osteoblast turnover and enhances bone formation in vitro: Implications and applications for bone tissue engineering. Calcified Tissue Internat. 2000. P. 67321-67329. DOI: 10.1007/s002230001134.
Borilo L.P., Lyutova E.S. The properties of materials based on the system SiO2–СaО–P2O5–TiO2 obtained by the sol-gel method. Glass and Ceramics. 2017. N 9. Р. 39-44. DOI: 10.1007/s10717-017-9887-2.
Borilo L., Lyutova E., Spivakova L., Izosimova E. Properties of calcium phosphate thin film biomaterials with the addition of titanium oxide. AIP Conference Pro-ceedings. 2016. Р. 0200002. DOI: 10.1063/1.4964524.
Mezahi F.Z., Lucas- Girot A., Oudadesse H., Harabi A. Reactivity features of original sol-gel-derived 52S4 glass versus heat treatment temperature. J. Austral. Ceramic Soc. 2018. V. 54. P. 609-619. DOI: 10.1007/s41779-018-0189-0.
Kukueva E.V., Putlyaev V.I., Tikhonov A.A., Safrono-va T.V. Octacalcium phosphate as a precursor for the fabrication of composite bioceramics. Inorg. Materials. 2017. V. 53. N 2. P. 212-219. DOI: 10.1134/S0020168517020066.
