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 5·10^{2 —} 1·10³ нм, высоте профиля (3-6)·10³ нм и толщине биоактивного покрытия порядка 10 нм.

Выявлены дополнительные возможности для комплексного анализа структурно-химического и фазового состояния двумерных покрытий и приграничного слоя подложки методами оже-электронной спектроскопии (ЭОС) и спектроскопии характерных потерь энергии электронов (СХПЭ). Покрытия, в том числе в виде чистого металла и силицидной смеси, были получены на подложке монокристаллического кремния. Их толщина была ограничена субнанометровым диапазоном (<1 nm или <10 ML), и они были выращены физическим осаждением в паровой фазе (ПФО) при двух режимах осаждения: 1) низкотемпературном и, соответственно, 2) высокотемпературном. Для обеспечения этих режимов, была разработана технология осаждения из ленточного источника. Традиционное использование ЭОС и СХПЭ - это определение, согласно данным ЭОС, состава элементов, энергетической структуры валентных электронов и толщины покрытия. И, согласно данным СХПЭ, - определение типа фаз, стадий их образования и плотности валентных электронов. Одновременное использование обоих методов обеспечило дополнительные возможности комплексного исследования субнанометровых и двумерных покрытий за счет выбора равной (и минимальной) энергии первичных электронов (300 эВ) и глубины зондирования (~ 2,5 нм). Использование обоих методов позволило сопоставить состав покрытий и их плотность. Выбранная глубина зондирования позволила адаптировать анализ к субнанометровой толщине двумерных покрытий. При этом можно было использовать толщину покрытия, полученную из данных ЭОС, для вычитания вклада подложки в СХПЭ. Другими полученными здесь возможностями являются использование зависимостей: а) энергии плазмонного сателлита оже-пика в зависимости от толщины покрытия - для анализа изменений электронной плотности в приграничном слое кремния; б) затухания оже-сигнала, генерируемого маркерными атомами на границе раздела между покрытием и подложкой, для локализации мест адсорбции осажденных атомов и в) интенсивности и энергии пиков потерь в СХПЭ от энергии первичных электронов - для профилирования состава покрытий по глубине. Использование двух функций затухания по глубине для двух глубин зондирования обеспечило количественный оже-анализ неоднородных по толщине покрытий. Эти и другие возможности, описанные в этой статье, позволили более полно охарактеризовать как сами двумерные покрытия, так и приграничный слой подложки, а также процессы их образования. И, в частности, это позволило идентифицировать смачивающий нанофазный слой металла на кремниевой подложке.