Учёные ТГУ нашли новый способ защиты титановых имплантатов от коррозии
5 Октября 2021

В лаборатории медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы Томского государственного университета группа молодых учёных разработала новое градиентное интерметаллическое нанопокрытие для защиты функциональных имплантатов из титановых сплавов. Покрытие на основе нитрида титана более устойчиво к износу, сохраняет целостность имплантата в организме человека, не деформируется и защищает имплантат от коррозии. Разработкой в рамках проекта РНФ руководит заведующая лабораторией, доцент ФФ Екатерина Марченко.

Интерметаллическое покрытие для имплантатов, разработанное в лаборатории медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы СФТИ ТГУ, продемонстрировало высокую цитосовместимость (совместимость с биологическими жидкостями) и деформационную устойчивость к трещинам. Это принципиально важные характеристики покрытий для биомедицинских целей.

внешний вид клеток на поверхности покрытия.jpg

— Новые покрытия были получены по специально разработанной методике, которая, в отличие от известных аналогов, позволяет сформировать обширную изотропную диффузионную зону — она прочно связывает покрытие с поверхностью имплантата. Результаты испытаний показали, что интерметаллическое градиентное покрытие демонстрирует также высокую электрохимическую коррозионную стойкость в жидких средах, близких к физиологическим, — рассказала Екатерина Марченко.

Как пояснила Екатерина, способ получения градиентного покрытия включает нанесение методом магнетронного осаждения чередующихся нанослоев титана и никеля с последующим реакционно-диффузионным синтезом в специальной газовой среде при температуре плавления перитектики. Реакционный синтез в специальной газовой среде создает условия для градиентной слоистой кристаллизации интерметаллических оксинитридов и стабильных фаз нитрида титана, которые служат надежным барьером на пути диффузии кислорода в подложку.

заведующая лабораторией, канд. физ.-мат. наук Екатерина Марченко.jpg

— Тонкое, но при этом сплошное покрытие характеризуется высокой износостойкостью и прочной адгезией. Ряд экспериментов показал успешность этих покрытий и с точки зрения клеточной совместимости, — добавила Марченко. — В настоящее время завершен второй этап проекта, следующим шагом станет изучение того, как на интерметаллическое покрытие будет влиять смена реакционной атмосферы.

Результаты своего исследования учёные представили на международной конференции по поверхностям, покрытиям и интерфейсам Surf/Coat/Korea–2021 в Республике Корея.

Проект РНФ № 19-72-10105 по реакционному синтезу интерметаллических покрытий на подложке титановых сплавов с применением магнетронного трехслойного напыления соответствует Стратегии научно-технологического развития (СНТР) РФ в части, направленной на переход к персонализированной медицине, высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения.

Фото предоставили сотрудники лаборатории