Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Применение методик исследования материалов и структур электроники в разработке медицинских титановых эндопротезов с повышенной эффективностью фиброинтеграции

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-4-

Аннотация

Разрешенные для клинического применения в нашей стране титановые сплавы широко используются в травматологии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии, в основном для изготовления различных эндопротезов и дентальных имплантатов, т.е. конструкций, внедряемых и устанавливаемых в костных и мягких тканях организма человека, способных как биоинтегрироваться, так и биоадаптироваться в тканях человеческого организма. В области медицинского материаловеденияи в частности в разработках изделий медицинского назначения на основе титана и его сплавов и различных покрытий на поверхности таких изделий успешно используются современные методы и современное оборудование, разработанные для электронной промышленности.

В данной работе методы исследования материалов и структур электроники, используемые применительно к медицинской технике и конкретно в разработке медицинских титановых эндопротезов, позволили разработать основы технологии получения оптимального микрорельефа на поверхности титановых эндопротезов, предназначенных для приживления в мягких тканях (т.е. фиброинтегрируемых) с биоактивным покрытием диоксида титана TiO2 со структурой анатаза, полученным методом атомно-слоевого осаждения. В работе проведены исследования, направленные на выявление оптимальной обработки поверхности таких эндопротезов для достижения улучшенных фиброинтеграционных свойств при их использовании в челюстно-лицевой хирургии.

Показано, что высокая адгезия и фиброинтеграция между титановым эндопротезом и соединительной тканью достигаются при средней шероховатости поверхности (4-8)·102 нм, среднеквадратичной шероховатости 5·102 — 1·103 нм, высоте профиля (3-6)·103 нм и толщине биоактивного покрытия порядка 10 нм.

Об авторах

Астемир Икрамович Шайхалиев
Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова
Россия
доцент кафедры «Челюстно-лицевая хирургия», к.м.н.


Дмитрий Александрович Киселев
НИТУ "МИСиС"
Россия


Список литературы

1. Liu X., Chu P. K., Ding C. Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications, Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 47, pp. 49—121. doi: 10.1016/j.mser.2004.11.001

2. Brunnette D. M., Tengvall P., Textor M., Thomsen P. (Eds.) Titanium in Medicine / Materials Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses and Medical Applications.Springer; Berlin, Germany: 2001, 1019 p.

3. Steinemann S. G. Titanium—The materials of choice? Periodontology 2000. 1998, vol. 17, pp. 7—21. doi.org/10.1111/j.1600-0757.1998.tb00119.x

4. Hauert R., Thorwarth G. B., Thorwarth K. An overview on diamond-like carbon coatings in medical applications, Surface and Coatings Technology, 2013, vol. 233, pp. 119—130, doi.org/10.1007/s10853-015-8833-3

5. Roy R. K, Lee K. R Biomedical applications of diamond-like carbon coatings: a review, J. Biomed. Mater. Res B Appl. Biomater, 2007, vol. 83, no. 1, pp. 72—84, doi: 10.1002/jbm.b.30768

6. Hauert R. A. A review of modified DLC coatings for biological applications, Diamond and Related Materials,2003. vol. 12, no. 3, pp. 583—589, doi: 10.1016/S0925-

7. (03)00081-5

8. Poole Ch., Owens F. Nanotekhnologii [Nanotechnology]. Moscow: Tekhnosfera, 2006, 327 p. (In Russ.)

9. Heinrichs J., Jarmar T., Rooth M., Enqvist H., In vitro bioactivity of atomic layer deposited titanium dioxide on titanium and silicon substrates. Key Engineering Materials. 2008, vol. 361–363, pp. 689—692. doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.361-363.689

10. Alekhin A. P., Markeev A. M., Tetyukhin D. V., Kozlov E.N., Stepanova M.A. Influence of physical and chemical properties of titanium implant surface and methods of their modification on osseointegration indices. Klinicheskaya stomatologiya = Clinical dentistry. 2009, no 3, pp. 3—5.(In Russ.)

11. Alekhin A. P., Vrublevskii A. I., Markeev A. M., Romanov R. I., Nevolin V. N. On the structure and properties of amorphous carbon films formed by the magnetoactive microwave plasma deposition. Poverkhnost' = Surface.1996, no. 10, p. 47.(In Russ.)

12. Zhao G., Schwartz Z., Wieland M., Rupp F., Geis-Gerstorfer J., Cochran D.L.,Boyan B.D., High surface energy enhances cell response to titanium substrate microstructure. J. Biomed. Mater. Res. 2005. vol. 74A, pp. 49—58, doi.org/10.1002/jbm.a.30320

13. Dai Yamamoto, Ikki Kawai, Kensuke Kuroda, Ryoichi Ichino, Masazumi Okido, Azusa Seki, Osteoconductivity and Hydrophilicity of TiO2 coatings on Ti substrates prepared by different oxidizing processes, Bioinorganic Chemistry and Applications, vol. 2012 (2012), Article ID 495218.

14. Russian state standard - GOST19807−91. Wrought titanium and titanium alloys. Grades

15. ASTMF 67Gr3 Standard Specification for Unalloyed Titanium, for Surgical Implant

16. Applications (UNS R50250, UNS R50400, UNS R50550, UNS R50700)

17. Alekhin A. P., Boleiko G. M., Gudkova S. A., Markeev A. M., Sigarev A. A., Toknova V. F., Kirilenko A. G., Lapshin R. V., Kozlov E. N., Tetyukhin D. V. Synthesis of biocompatible surfaces by nanotechnology methods. Rossiiskie nanotekhnologii = Russian nanotechnology.2010, vol. 5, no. 9–10, pp. 128—136.(In Russ.)

18. Shaikhaliev A. I., Krasnov M. C., Yamskova O. V., Sventskaya N. V. Influence of the chemical nature of implantation materials on the course of regenerative processes in the bone bed. Biofizika = Biophysics.2016, vol. 61, no. 4, pp. 813—822.(In Russ.)

19. Shaikhaliev A. I., Stretskii G. M., Krasnov M. S., Rybakova E. Yu., Tikhonov V. E., Yamskova V. P., Yamskov I. A. Effect of new compositions on restoration of bone defects in rats in experiment. Fundamental'nye issledovaniya.2013, no. 9(2), pp. 271—276. (In Russ.)

20. Russian state standard – GOST 25142-82. Surface roughness. Terms and definitions.

21. ISO 4287:1997, Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface texture: Profile method -- Terms, definitions and surface texture parameters.

22. ASME B46.1-1995 Surface Texture (Surface Roughness, Waviness, and Lay).

23. Russian state standard – GOST R ISO 10993.5-99. Medical devices. Biological evaluation of medical devices. Part 5. Tests for cytotoxicity: in vitro methods.

24. Tsentr kollektivnogo pol'zovaniya Materialovedenie i metallurgiya [Center for collective use "Materials Science and Metallurgy»] NUST MISiS. URL: http://misis.ru/business/materials-science/


Для цитирования:


Шайхалиев А.И., Киселев Д.А. Применение методик исследования материалов и структур электроники в разработке медицинских титановых эндопротезов с повышенной эффективностью фиброинтеграции. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2017;20(4). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2017-4-

Просмотров: 46


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)