|
29.01.2021 - Биокомпозиционные пористые покрытия
Детали из таких материалов, представляющие собой искусственные органы (эндопротезы), имеют сложную форму и часто отличаются малыми размерами и имеют низкую технологичность.Характерными представителями таких деталей являются внутрикостные дентальные (стоматологические) имплантаты (рис. 1.3) [2-5].
Для увеличения нажмите на картинку
Рис. 1.3. Внутрикостные имплантаты с плазмонапыленными высокопористыми биокомпозиционными покрытиями: а – цилиндрические; б - пластинчатые
Исправление дефектов зубных рядов при помощи дентальных имплантатов является одной из важных и перспективных проблем современной стоматологии, т.к. потребность в зубном протезировании имеют до 40% взрослого населения. Дальнейшее развитие имплантологии ставит перед исследователями ряд проблем, связанных с разработкой биологически активных пористо-порошковых покрытий на поверхности имплантатов, вводимых в костную ткань. В последнее время отмечается значительный интерес к изучению возможности использования синтетических аналогов неорганических составляющих костной ткани - гидроксиапатита (ГА) и трикальцийфосфата (ТКФ) для внутрикостной имплантации. Эти материалы (особенно первый) обладают не только прекрасной биосовместимостью, т.к. наиболее близки по составу к минеральному компоненту костной ткани, имеющей стехиометрическое кальций-фосфорное отношение, равное 1,67, но способны легко рассасываться в костной ткани, активно стимулируя при этом костеобразование. Однако их серьезным недостатком является низкая механическая прочность. Поэтому непрерывно ведутся работы по совершенствованию и созданию новых технологий нанесения биоактивных покрытий на основу имплантата. При этом приходится решать сложный комплекс технических, медицинских и биологических проблем: взаимодействие живых тканей с материалом имплантата; токсикологические, канцерогенные и коррозионные свойства; необходимость придания естественной формы и цвета зубному протезу; технологичность при обработке; экономичность; стойкость к истиранию, стерилизуемость, низкая теплопроводность. В целом задача имплантологии состоит в разработке методов получения эффективных композиций для решения конкретной медицинской задачи, т.е. стоит вопрос о создании функциональных металлических имплантатов с особыми свойствами. Как показывают исследования, решить перечисленные проблемы можно путем применения имплантатов сложной структуры, состоящих из металлической основы, системы переходного пористого слоя и тонкого биокерамического слоя. Чтобы костная ткань хорошо прорастала через пористую структуру имплантата, пористость переходного слоя должна быть не менее 30% от общего объема, а размер пор 230-350 мкм. Поры должны быть открытыми и сообщаться друг с другом. Последними исследованиями на подопытных животных при использовании имплантатов с различной пористостью установлено, что остеоинтеграция напрямую зависит как от общей пористости, так и от среднего размера пор покрытия. Т.е. различия в характеристиках пористой структуры и морфологии имплантата вызывают неравномерность врастания костной ткани, что осложняет функционирование протеза в челюсти пациента из-за неравномерности демпфирующих характеристик и, следовательно, неоднозначности восприятия жевательных нагрузок челюстью пациента. Плазменное напыление является наиболее перспективным способом получения биологически активных покрытий на стоматологических имплантатах с требуемым комплексом свойств. Важнейшими требованиями, предъявляемыми к этим покрытиям, являются высокая адгезия к основному материалу, строго определенная пористая структура и суммарная пористость. Установлено, что плазмонапыленные покрытия из гидроксиапатита имеют достаточно высокую адгезию, сопоставимую с таковой для титановых порошков. Считается, что это может быть объяснено получением более развитой поверхности при помощи плазменной технологии. Так, если исходный материал имеет удельную поверхность около 10 м2/г, то у плазмонапыленного покрытия она больше почти в 10 раз [1] при пористости 50-60%. Суммарный объем пор составляет 0,56 см3/г, 78% от которого составляют микропоры с радиусом 0,1-0,01 мкм, хотя присутствуют и поры 200-350 мкм, т.е. структура довольно неоднородная. Изложенное свидетельствует о необходимости изучения влияния технологических режимов напыления на пористую структуру биокомпозиционных покрытий с целью установления возможности их формирования с вполне определенными пористыми и морфологическими характеристиками, что обеспечит их оптимальную интеграцию с костной тканью [1]. При этом необходимо разработать метод изготовления имплантатов, обеспечивающий наряду с высокой пористостью необходимую адгезию и точность размера.
Авторы: Н.В. Протасова, В.М. Таран, А.В. Лясникова, О.А. Дударева, И.П. Гришина "Технологическое обеспечение качества плазменных покрытий на основе применения комбинированных физико-технических методов активации поверхности" Литература 1. Лясникова А.В. Обоснование и реализация комбинированной механической и физико-химической обработки титановых деталей в ультразвуковом поле с учетом электроплазменного напыления композиционных покрытий: дис. ... д-ра техн. наук. – Саратов, 2009. – 320 с. добавить ссылку |
Среди большого разнообразия материалов, используемых в различных областях техники, выделяются материалы, важнейшим требованием к которым является совместимость с живыми тканями биосовместимость), а функционируют они в условиях контакта с достаточно агрессивной биологической средой организма и под воздействием меняющихся по величине и направлению нагрузок. 
