Модификация структуры и зарядового состояния микродуговых кальцийфосфатных покрытий введением наночастиц AlOH9OH) и ZnO для улучшения функциональных свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Чебодаева Валентина Вадимовна

• Чебодаева Валентина Вадимовна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Чебодаева Валентина Вадимовна

ВВЕДЕНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

1. БИОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ БИОИНЕРТНЫХ СПЛАВОВ И КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ, МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ БИОПОКРЫТИЙ

1.1 Биоматериалы, применяемые в медицине

1.2 Биоинертные металлы и сплавы для медицинских приложений

1.3 Структура и свойства гидроксиапатита

1.4 Кальцийфосфатные биопокрытия и методы их нанесения

1.5 Метод микродугового оксидирования

1.6 Электретные кальцийфосфатные покрытия

1.7 Методы создания электретного состояния покрытий

1.8 Структура и свойства оксидов и гидроксидов некоторых металлов

1.9 Влияние осаждения наночастиц AЮ(OH) и ZnO на свойства биопокрытий

1.10 Постановка цели и задач исследования

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы и объекты исследования

2.2 Формирование биопокрытий методом микродугового оксидирования

2.3 Методика модифицирования покрытий наночастицами AЮ(OH) и ZnO

2.4 Методы исследования структуры, состава и свойств биопокрытий

2.4.1 Растровая электронная микроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

2.4.2 Определение размеров агломератов наночастиц в суспензиях и в покрытиях

2.4.3 Просвечивающая электронная микроскопия

2.4.4 Рентгенофазовый анализ

2.4.5 Метод определения дзета-потенциала

2.4.6 Исследование смачиваемости поверхности покрытий и определение его энергии поверхности

2.4.7 Определение шероховатости поверхности

2.4.8 Определение коррозионной стойкости

3. ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦАМИ ОКСИГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА СВОЙСТВА КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫХ

ПОКРЫТИЙ

3.1. Распределение по размерам наночастиц порошка ЛШ в суспензии

3.2. Гидролиз нанопорошка ЛШ в присутствии КФ покрытия

3.3. Морфология поверхности и пористость покрытий

3.4 Структура поперечного излома покрытий

3.5 Фазовый и элементный составы покрытий

3.6 Микроструктура биопокрытий

3.7 Смачиваемость и энергия поверхности покрытий

3.8 Дзета-потенциал покрытий

3.9 Коррозионная стойкость покрытий

3.10 Электрические свойства покрытий с наночастицами Л10(0Н)

4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦАМИ 2и0

4.1 Распределение по размерам агломератов наночастиц порошка 2п0 в суспензии

4.2 Морфология поверхности и структура покрытий

4.3 Структурно-фазовый и элементный составы покрытий

4.4 Микроструктура покрытий

4.5 Смачиваемость и энергия поверхности покрытий

4.6 Дзета-потенциал покрытий

4.7 Коррозионные характеристики покрытий

4.8 Электрические свойства покрытий с наночастицами Л10(0Н) и 2и0

Выводы

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Пролиферационная и антимикробная активность кальцийфосфатных покрытий на

титане, модифицированных заряженными наночастицами

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Список использованной литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация структуры и зарядового состояния микродуговых кальцийфосфатных покрытий введением наночастиц AlOH9OH) и ZnO для улучшения функциональных свойств»

ВВЕДЕНИЕ

В современной медицине широко используются имплантаты для лечения и замены поврежденной костной ткани. В зависимости от вида биоматериала и конечной цели его применения к имплантируемым материалам предъявляется ряд требований. Такие материалы должны быть биосовместимыми и обладать значительной механической прочностью, в силу постоянного действия динамических нагрузок на костную систему человека [1-5]. На сегодняшний день титан и его сплавы являются наиболее применяемыми материалами для изготовления хирургических имплантатов [2-5].

Для усиления биосовместимости имплантата на поверхности титана формируют биоактивные кальцийфосфатные (КФ) покрытия [5-19]. К представителям биоактивных материалов относится гидроксиапатит (ГА) -Саю(Р04)6(0Н)2, являющийся основной компонентой минеральной составляющей костной ткани [20, 21]. Для формирования таких биопокрытий широко применяют метод микродугового оксидирования (МДО) [5-18, 21-26]. Применение метода МДО позволяет получать на поверхности изделий пористые КФ покрытия с аморфной и кристаллической структурой широкого функционального назначения [27-37]. При этом формирование биопокрытий методом МДО возможно только на поверхностях вентильных металлов и сплавов на их основе.

Известно, что электрический заряд и квазистатическое поле электрическое диэлектрических имплантационных материалов влияют на их биоактивность [38, 40-44]. Для придания электрических свойств КФ биопокрытию большой интерес представляет использование заряженных наночастиц. Наноразмерный оксигидроксид алюминия (А10(0Н), бемит) обладает положительным зарядом и проявляет высокие сорбционные свойствами по отношению к клеткам и микроорганизмам [48-58], которые, в свою очередь, несут противоположный отрицательный заряд. Также наночастицы А10(0Н) обладают слоистой структурой и большой энергией поверхности, что усиливает сорбционные свойства модифицируемого материала [48, 49]. Наночастицы оксида цинка ^пО) также имеют положительный заряд и обладают сильным антибактериальным эффектом. Кроме того, цинк входит в состав более 400 ферментов в организме, осуществляющих каталитические функции [60-66]. Цинк принимает участие в

важнейших биологических функциях организма, таких как обмен белков, жиров, нуклеиновых кислот, углеводов и синтез гормонов. Введение в пористое покрытие наночастиц оксида цинка позволит придать ему антимикробный эффект и изменить электрическое состояние.

Степень разработанности темы исследования. В последние десятилетия активно ведутся исследования электрических свойств биоматериалов и их модификации для изменения и управления их зарядовым состоянием. Заметный вклад в исследования, связанные с изучением электрического заряда и модификации биоматериалов внесен учеными как В. С. Быстров, Ю. Дехтяр, S. Itoh, S. Nakamura, Р. Сурменев, В. Пичугин, S. A. M. Tofail, A. A. Gand, N. Hamamoto, I.O. Smith. Несмотря на большое количество публикаций многие механизмы и физические закономерности влияния заряда на биологическую ткань до конца не выявлены и требуют дополнительных исследований.

Целью настоящей работы являлось выявление физических закономерностей модификации структуры, зарядового состояния и свойств микродуговых кальцийфосфатных покрытий при введении наночастиц оксигидроксида алюминия и оксида цинка.

Для достижения цели в работе ставились следующие задачи.

1. Разработать методику модификации микро- и наноструктуры пористых микродуговых кальцийфосфатных покрытий за счет введения заряженных наночастиц AlO(OH) и ZnO для изменения их зарядового состояния.

2. Установить закономерности изменения структурных и морфологических свойств, фазового и элементного составов покрытий в зависимости от длительности ультразвукового диспергирования суспензий порошков AlN и ZnO.

3. Определить смачиваемость, выполнить расчет энергии поверхности покрытий, измерить дзета-потенциал поверхности микродуговых кальцийфосфатных покрытий до и после введения в них заряженных наночастиц AlO(OH) и ZnO и проанализировать закономерности изменения зарядового состояния кальцийфосфатных покрытий при введении заряженных наночастиц.

4. Исследовать влияние вводимых заряженных наночастиц AlO(OH) и ZnO на коррозионную стойкость (скорость биорезорбции) покрытий, на пролиферацию

фибробластов (L929) и антибактериальную активность in vitro на модифицированных КФ покрытиях.

Научная новизна. В работе впервые:

1. Показано, что введение заряженных наночастиц в микродуговое кальцийфосфатное покрытие приводит к изменению его зарядового состояния и увеличению дзета-потенциала покрытий от -63 до -30 мВ и от -63 до -53 мВ, соответственно, для покрытий с наночастицами оксигидроксида алюминия и оксида цинка.

2. Установлено, что основной составляющей энергии поверхности КФ покрытий с наночастицами оксигидроксида алюминия является полярная компонента, отвечающая за полярные химические связи в соединениях с PO4- и OH- группами. В то же время основной вклад в энергию поверхности КФ покрытия с наночастицами оксида цинка вносит дисперсионная компонента, отвечающая за Ван-дер-Ваальсовые взаимодействия. Различие связано с зарядовым состоянием и структурой покрытия, содержащего наночастицы оксигидроксида алюминия или оксида цинка.

3. Установлены корреляционные зависимости краевых углов смачивания покрытий от длительности ультразвукового диспергирования суспензий, шероховатости и пористости покрытий, что позволяет прогнозировать величину смачиваемости поверхности модифицируемых микродуговых кальцийфосфатных покрытий.

4. Установлено на примере фибробластов L929, что введение наночастиц оксигидроксида алюминия в кальцийфосфатное покрытие повышает пролиферационную активность клеток, а введение наночастиц оксида цинка понижает. В тоже время, покрытия с наночастицами оксида цинка обладают более высокими антибактериальными свойствами в сравнении с немодифицированными покрытиями и с покрытиями, содержащими наночастицы оксигидроксида алюминия.

Теоретическая значимость. Представленные результаты вносят вклад в развитие представлений о методах управления электрическим состоянием биопокрытий за счет введения заряженных наночастиц. Полученные экспериментальные данные расширяют представления о влиянии

модифицирования низкоразмерными частицами микродуговых кальцийфосфатных покрытий на их физико-химические характеристики.

Практическая значимость. Установленные закономерности влияния параметров модифицирования кальцийфосфатных покрытий заряженными наночастицами на их структурно-морфологические и физико-химические свойства позволяют получать микродуговые кальцийфосфатные покрытия на поверхности титана с заданным зарядовым состоянием. Полученные методом микродугового оксидирования пористые биопокрытия, модифицированные наночастицами бемита и оксида цинка, могут быть использованы в качестве покрытий на имплантатах из титана и его сплавов, а также других биоинертных сплавов, для остеосинтеза с повышенными биоактивностью и антибактериальными свойствами.

По результатам работы получен патент РФ №2693468 «Способ получения модифицированного биопокрытия на имплантате из титана (варианты)», опубликован 25.03.2019.

Методология и методы исследования. Для изучения структуры и свойств исследуемых материалов в диссертационной работе применялись следующие методы исследования: растровая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия, контактная профилометрия, измерение краевых углов смачивания, измерение дзета-потенциала и коррозионной стойкости.

Положения, выносимые на защиту

1. Степень диспергирования агломератов наночастиц и их характер взаимодействия с покрытием и его поровой структурой определяют изменение пористости поверхностного слоя и шероховатости покрытия, что позволяет изменять зарядовое состояние и свойства покрытий.

2. Характер изменения краевого угла смачиваемости и величины энергии поверхности модифицированных кальцийфосфатных покрытий определяются типом и формой наночастиц, их формой, площадью поверхности покрытия, занятого частицами, а также шероховатостью и величиной пористости поверхностного слоя покрытий. При этом энергия поверхности покрытий, модифицированных наночастицами Л10(0Н), увеличивается в два раза после повышения длительности ультразвукового диспергирования суспензии от 10 до 60

минут за счет роста ее полярной компоненты, тогда как энергия поверхности покрытий с введенными наночастицами ZnO уменьшается в 1,4 раза при определяющем вкладе дисперсионной компоненты.

3. Введение в микродуговое кальцийфосфатное покрытие заряженных наночастиц AlO(OH) и ZnO, изменяет зарядовое состояние путем компенсации отрицательного заряда исходных покрытий и повышает дзета-потенциал покрытий от -63 до -30 мВ и от -63 до -53 мВ для покрытий, соответственно, с наночастицами оксигидроксида алюминия и оксида цинка. Максимальный эффект достигается в случае частиц оксигидроксида алюминия с элементами поверхности с малой кривизной.

Достоверность полученных в работе результатов исследований обеспечиваются применением современного поверенного оборудования и методов экспериментальных, статистически значимыми достоверными

экспериментальными результатами, согласованностью полученных результатов с данными других авторов.

Апробация работы. Результаты, приведенные в диссертационной работе, представлены на следующих конференциях: Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, 2015 и 2016), Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике» (г. Томск, 2015-2017), Всероссийская молодежная научная конференция «Новые материалы и технологии: состояние вопроса и перспективы развития» (г. Саратов, 2014), Международная конференция «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» (г. Томск, 2015, 2018, 2019), Международная конференция «Nanoparticles, Nanostructured Coatings and Microcontainers: Technology, Properties, Applications» (г. Томск, 2016), Международная конференция "Physics of cancer: interdisciplinary problems and clinical applications" (Томск, 2017), Международная научно-практическая конференция «Молекулы и системы для диагностики и адресной терапии» (г. Томск, 2017), Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Современные технологии и материалы новых поколений» (г. Томск, 2017), Международная конференция "Gas Discharge Plasmas

and Their Applications" (г. Томск, 2019), Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (г. Симферополь, 2019), Международная научная конференция «Полифункциональные химические материалы и технологии» (г. Томск 2019).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 8 работах, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, и 4 статьи в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus, и 1 патент.

Личный вклад автора состоял в подготовке образцов для исследований, их модификации наноразмерными частицами, проведении экспериментов, обработке полученных результатов и сопоставлении их с литературными данными, формулировании выводов и положений, выносимых на защиту, написании статей по теме диссертации, совместной с научным руководителем формулировке и обсуждении цели и задач работы, основных научных положений и выводов.

Работа выполнена в рамках госбюджетных проектов РАН и СО РАН № 5ФНМ-45 (2012-2014 гг.), № III.23.2.5 (2013-2020); проекта ФЦП, соглашение №8036 (2012-2013 гг.); проектов РФФИ № 12-03-00903-а (2012-2014 гг.), № 15-03-07659-а (2015-2017 гг.), УМНИК, договор №11856ГУ/2017 от 03.07.2017, код 0032803, проекта в рамках IV этапа конкурса «Академическая мобильность» фонда Михаила Прохорова, 2017 г., проекта ФЦП, соглашение № 14.604.21.0156, идентификатор проекта RFMEFI60417X0156.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения, списка литературы, включающего 127 источников. В работе 134 страницы, в том числе 61 рисунок и 18 таблиц.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.ф.-м.н., проф. Шаркееву Ю.П. - заведующему лабораторией физики наноструктурных биокомпозитов (ЛФНБ) ИФПМ СО РАН, профессору НИ ТПУ; Седельниковой М.Б. и д.т.н. Легостаевой Е.В. за помощь в организации и проведении исследований, анализе полученных результатов и помощь в исследовательской работе; д.х.н. Чайкиной М.В., к.ф.-м.н. лаборатории интеркалляционных и механохимических реакций ИХТТМ СО РАН за подготовку стехиометрического ГА; д.ф.-м.н., проф., заведующему лабораторией физики

высокодисперсных материалов ИФПМ СО РАН Лернеру М.И., Ложкомоеву А.А., Бакиной О.В., Глазковой Е.А., Сваровской Н.В. за помощь в выполнении биологических испытаний и обсуждение результатов; д.х.н. Гнеденкову С.В., Синебрюхову С.Л., Егоркину В.С. за помощь в проведении экспериментов по коррозионной стойкости; сотрудникам ЛФНБ ИФПМ СО РАН Глухову И.А., Уваркину П.В., Толкачевой Т.В., Толмачеву А.И. за помощь в подготовке образцов, участие в выполнении экспериментов; к.ф.-м.н. Назаренко Н.Н. и Решетняку А.А. за полезные обсуждения; проф. Эппле М. и доктору Примаку О. за помощь в проведении экспериментов в Университете Дуйсбург-Эссен (Германия); супругу Чебодаеву Ю.С. и семье за поддержку и помощь в выполнении работы.

Работа была выполнена с использованием экспериментального оборудования Центра коллективного пользования «Нанотех» ИФПМ СО РАН.

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГА - гидроксиапатит

КФ - кальцийфосфатное покрытие

МДО- микродуговое оксидирование

МНК - метод наименьших квадратов

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

РФА - рентгенофазовый анализ

РЭМ - растровая электронная микроскопия

УЗ диспергирование - ультразвуковое диспергирование

ЛЮ(ОИ) - бемит

Р-ТКФ - Р-трикальцийфосфат

ЭДС - энергодисперсионная спектрометрия

Т - технически чистый титан ВТ 1-0

1. БИОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ БИОИНЕРТНЫХ СПЛАВОВ И КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ, МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ БИОПОКРЫТИЙ

1.1 Биоматериалы, применяемые в медицине

В настоящее время существует высокая необходимость разработки материалов для устранения дефектов костной ткани. Материалы, способные заменять биологические ткани в живом организме называютя биоматериалами. Биоматериалы - это материалы, предназначенные для лечения, наращивания или замены любой ткани, органа или функции организма [1-5, 67]. Для успешной адаптации в организме имплантат должен обладать определенными химическими, механическими и биосовместимыми свойствами.

Основным требованием к химической совместимости биоматериала является отсутствие токсичности, воспалительных или аллергических реакций. Также играет важную роль скорость коррозии имплантата, так как среда организма является агрессивной для искусственного материала. Требования к механической совместимости обусловлены необходимостью устойчивости биоматериала к естественным нагрузкам организма. Это особенно важно при установке эндопротеза, дентального имплантата или протеза, а также при фиксации костных фрагментов. Кроме прочности биоматериала, важными механическими характеристиками являются пластичность, устойчивость к разрушению и образованию трещин, модуль Юнга. При недостаточной механической совместимости может произойти деградация имплантата, поломка болта или спиц для остеосинтеза, значительная деформация имплантата [4-5]. Для достижения биосовместимости имплантата с биологическими тканями необходимо использование таких материалов, которые не вызывают иммунную реакцию со стороны организма, обладают благоприятными условиями для адгезии клеток (развитый рельеф поверхности и пористость) и остеоинтеграции [1-5].

К сожалению, не все используемые в медицине биоматериалы обладают оптимальным сочетанием свойств, удовлетворяющих предъявленными требованиями. Поэтому целесообразно создавать новые композитные материалы, обладающие более широким спектром свойств. Примером биокомпозита природного происхождения является человеческая кость. Известно, что костная

ткань представляет собой полимерную матрицу, образованную белками и волокнами коллагена, и неорганической составляющей, а именно кальцийфосфатными соединениями, преимущественно в виде ГА [1, 2, 5]. Особая композитная структура кости обеспечивает важнейшие функциональные свойства, в особенности механическую прочность при деформирующих нагрузках на изгиб, сжатие, растяжение. Разработка искусственных биокомпозитов, максимально приближенных по своим свойствам к костной ткани, является актуальной задачей медицинского материаловедения. Дополнительное модифицирование такого материала позволяет придать ему новые, уникальные функциональные свойства. Подбор параметров и соотношений модифицирующих компонентов, основанный на теоретических и экспериментальных работах, позволяет получать композиты с необходимыми характеристиками [68]. Компоненты материала различаются по своему пространственному состоянию. Непрерывно распространенный по всему объему изделия компонент является матрицей. Другой компонент, дискретно распределенный в объеме матрицы, считается «арматурой».

Существует большое количество композитных материалов, их классифицируют по разновидности матрицы, армирующих элементов, структуры, методу получения и области применения. В зависимости от состава матрицы композиты разделяют на материалы, содержащие металлы и сплавы; материалы, включающие в свой состав неорганические компоненты (оксиды, карбиды), материалы, состоящие из углеродных элементов и материалы, содержащие органические вещества. В соответствии с морфологией армирующих элементов существуют волокнистые, слоистые, дисперсно-упрочненные или комбинированные композиционные материалы. Изменение и контроль состава матрицы и наполнителя, их соотношения, позволяют получать композит с широким спектром требуемых свойств. Композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по многим параметрам. Для изготовления костных имплантатов часто применяются композиционные материалы на основе биоинертных сплавов с биоактивным покрытием, включающим кальцийфосфатные соединения. Металлическая основа обеспечивает механическую прочность, а дополнительное модифицирование биопокрытием позволяет увеличить биосовместимость имплантата.

Следует отметить, что все предъявляемые требования к биоматериалам неотделимы друг от друга. Для решения проблем совместимости применяемых искусственных материалов следует разобраться, какие существуют виды биоматериалов и в какой области применим тот или иной материал.

По реакции живого организма на имплантат можно разделить биоматериалы на следующие категории: биотолерантные материалы (нержавеющая сталь и кобальтохромовые сплавы, полимеры (метакрилаты и полиметакрилаты)) - на поверхности таких имплантатов формируется фиброзная ткань, отделяющая их от кости, восстановление и регенерация поврежденной кости происходит на некотором расстоянии от имплантата (дистантный остеогенез); биоинертные материалы (металлы или металлокерамика на основе оксидов титана, циркония, алюминия и др.) - на их поверхности не формируется фиброзная ткань, образование костной ткани происходит в непосредственном контакте с поверхностью имплантата; биоактивные материалы (кальцийфосфатная керамика или биостекла) - между таким материалом и костной тканью образуется тесная химическая связь (связующий остеогенез), усиливается остеоинтеграция и образуется непрерывная связь кости с поверхностью биоматериала [68, 69].

По поведению в организме биоматериалы делят на биодеградируемые и биоустойчивые. Первые материалы деградируют, растворяются или поглощаются после контакта с организмом. Например, биокатализаторы, материалы, заменяющие небольшие фрагменты костной ткани и материалы для швов. Чаще всего материалом таких имплантатов являются биополимеры. Недостатком полимерных синтетических биоматериалов является возникновение воспалительных или аллергических реакций организма на продукты их растворения. Биоустойчивыми называются материалы, которые применяются для более длительной эксплуатации в организме в качестве дентальных имплантатов или имплантатов для остеосинтеза [68].

Для изготовления подобных имплантатов целесообразно использование биоинертных металлов и сплавов с нанесенным на их поверхность покрытием, сочетающим в себе требуемую химическую (покрытие на основе кальций-фосфатов) и геометрическую совместимость (пористость, шероховатость) [1-19, 68].

1.2 Биоинертные металлы и сплавы для медицинских приложений

Для создания медицинских изделий, устраняющих дефекты костной ткани, широко используются различные металлы и сплавы. Первые попытки вживления искусственных материалов в организм человека предпринимались в древние времена. До XVIII века для этого использовали драгоценные металлы, такие как золото, серебро или платина. В начале XIX века в медицинскую практику вошло использование высококачественных нержавеющих сталей. До 70-х годов XX века основными металлами для имплантатов были высокопластичные танталовые, легкие титановые, алюминиевые и высокопрочные кобальтовые и молибденовые сплавы. В 1936 году в этот перечень были добавлены сплавы Со-Сг («Виталлиум») для остеосинтеза и дентальных имплантатов. С 50-х годов XX века и по сегодняшний день используются титан и некоторые его сплавы, широкое применение которых обусловлено их биосовместимостью, прочностью, жесткостью, износостойкостью и коррозионными свойствами [1-5, 69-71].

Условия адаптации имплантатов характеризуются влиянием целого комплекса факторов биологической среды, включающих химические, физические, а также

и гр и и

механические воздействия. Таким образом, к биологической и механической совместимости имплантационных материалов предъявляются крайне высокие требования.

Недостатками металлов в сравнении с другими биоматериалами являются отсутствие биодеградации (если материал используется в качестве «заменителя» кости); возможность механического износа или усталости, которые могут привести к выделению токсичных ионов и вызывать реакцию отторжения на частицы износа; опасность сенсибилизации (индуцирование аллергенов, например, на никель в составе сплава).

Основной предпосылкой применения металла в качестве биоматериала является его коррозионная стойкость при взаимодействии с организмом. Биологические жидкости с химической точки зрения являются достаточно агрессивной средой, это обусловлено их высокой температурой (36,6 °С), химическим составом (солевой раствор) и биологической активностью (энзимы биологических жидкостей, макрофаги) [72]. Золото и платина обладают высокой коррозионной устойчивостью, но их недостатками являются высокая стоимость.

Поэтому чаще всего используют вентильные металлы, на поверхности которых

U с» и у

образуется пассивирующим оксидныи слои. К таким металлам относятся биоинертные Ti, Zr, Nb, Ta, Hf [73-74] и другие.

Большинство используемых в настоящее время имплантатов изготавливают из титана и титановых сплавов, обладающих биосовместимостью и удовлетворительной прочностью. Однако материал имплантата должен обладать не только прочностью, но и невысоким модулем упругости, близким по величине к модулю упругости костной ткани. Необходимый модуль упругости обеспечит равномерное распределение нагрузки и напряжений в системе «кость-имплантат» при совместной работе. Для снижения модуля упругости титана обычно вводят дополнительные легирующие металлы, такие как ниобий и цирконий.

1.3 Структура и свойства гидроксиапатита

Гидроксиапатит с химической формулой Caio(OH)2(PO4)6 представляет собой фосфат кальция и является основной минеральной составляющей костной ткани. Известно, что костное вещество представляет собой биокомпозит, состоящий на 69% из минерального вещества, на 22% из органического матрикса и на 9% из воды [75]. ГА имеет гексагональную решетку и стехиометрическое отношение Ca/P - 1,67. Данный фосфат кальция не является токсичным и не воспринимается организмом как инородный материал и, самое главное, проявляет биологически активные свойства, которые позволяют ему интегрироваться в живую ткань. Это способствует тесной физико-химической связи между имплантатом и костью, другими словами, он обладает повышенной остеоинтеграцией [5, 76]. Более того, ортофосфаты кальция усиливают адгезию остеобластов и пролиферацию клеток. Тем не менее, основными ограничениями в использовании ортофосфатов кальция являются механические свойства таких материалов. Низкие механические характеристики становятся еще более очевидными для очень пористой керамики и каркасов из-за хрупкости. Поэтому, ортофосфаты кальция в медицине используются в качестве наполнителей и биопокрытий [5-19, 2o, 21].

В настоящее время известно более ста природных и синтезированных апатитоподобных соединений. В таблице 1.1 представлены основные свойства ортофосфатов кальция, перспективных для применения в качестве биоматериалов,

контактирующих с костной тканью. Подробное описание структуры, синтеза и свойств фосфатов кальция приведены в работах [75-76].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чебодаева Валентина Вадимовна, 2021 год

Список использованной литературы

1. Волова Т. Г. Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие /. - Электрон. дан. (6 Мб). / Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая, П. В. Миронов // - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. -(Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии: УМКД № 1324 -2008).

2. Попков А.В. Биосовместимые имплантаты в травматологии и ортопедии. Гений ортомедии, 2014. - №3. - С. 94-99.

3. Васин С. Л. Биосовместимость / Васин С. Л., Немец Е. А. и др // под ред. И. В. Севастьянова. М.:Тровант, 1999. - 368 с.

4. Иголкин А. И. Титан в медицине / А. И. Иголкин // Титан, 1993. - № 1. - 86 с.

5. Шаркеев Ю.П. Биокомпозиты на основе кальцийфосфатных покрытий, наноструктурных и ультрамелкозернистых биоинертных металлов, их биосовместимость и биодеградация / Ю.П. Шаркеев, С.Г. Псахье, Е.В. Легостаева, А.Г. Князева, А.Ю. Смолин, А.Ю. Ерошенко и др. // / отв. ред. Н.З. Ляхов. - Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014. - 596 с.

6. Komarova E. G. Effect of surface topography and chemical composition on wettability of calcium phosphate coatings formed on Ti-40Nb alloy / E. G. Komarova V.V. , Chebodaeva, Yu.P. Sharkeev, M.B. Sedelnikova // Key Engineering Materials. - 2016. - Vol. 683 - P. 370-376

7. Sedelnikova M.B Structure and properties of the wollastonite - calcium phosphate coatings deposited on titanium and titanium -niobium alloy by the micro-arc oxidation method. / M.B. Sedelnikova, Yu.P. Sharkeev, E.G. Komarova, V.V. Chebodaeva // Surface and Coating Technology. - 2016. - Vol. 307. - P.1274-1283.

8. Чебодаева В.В. Сравнительное исследование физико-химических свойств микродуговых кальцийфосфатных покрытий на нелегированном титане и сплаве Ть40масс.% Nb / В.В. Чебодаева, Е.Г. Комарова, Ю.П. Шаркеев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2014. - Т. 16. - № 4-3. - С. 654-658.

9. Комарова Е.Г. Влияние параметров микродугового оксидирования на шероховатость и смачиваемость кальцийфосфатных покрытий. / Е.Г. Комарова,

Ю.П. Шаркеев, В.В. Чебодаева// Известия высших учебных заведений. Физика. - 2014. - Т. 57. - № 10-3. - С. 171-175.

10. Комарова Е. Г. Структура и свойства микродуговых кальций-фосфатных покрытий на основе цинк и медьзамещенного гидроксиапатита. / Е. Г. Комарова, Ю. П. Шаркеев, М.Б. Седельникова, М.В. Чайкина, В.В Чебодаева // Известия вузов. Физика. - 2015. - 58. - С. 117-121.

11. Комарова Е.Г. Закономерности формирования структуры и свойств микродуговых покрытий на основе замещенных гидроксиапатитов на сплавах титана и ниобия: канд. тех. наук 01.04.05 / Комарова Екатерина Геннадьевна. -М., 2017 - 190 с.

12. Komarova E. G. Effect of Surface Topography and Chemical Composition on Wettability of Calcium Phosphate Coatings Formed on Ti-40Nb Alloy/ E. G. Komarova, V. V. Chebodaeva, Y. P. Sharkeev, M. B. Sedelnikova // Key Engineering Materials. - 2016. - V. 683. - P. 370-376.

13. Chebodaeva V. V. Modification of Calciumphosphate Microarc Coatings by AlOOH nanoparticles / V. V. Chebodaeva, Y. P. Sharkeev, M. B. Sedelnikova // Key Engineering Materials. - 2017. - V. 743. - P. 124-128.

14. Chebodaeva V.V. Influence of Nanoparticles Deposition Conditions on the Microarc Coatings Properties, AIP conference proceedings / V.V. Chebodaeva, Y.P., Sharkeev, M.B. Sedelnikova // AIP Conference Proceedings. - 2017. -V. 1882. - P. 020012-1020012-4.

15. V.V. Chebodaeva Formation of a Surface Charged Microarc Coatings Modified by Boehmite Nanoparticles / V.V. Chebodaeva, M.B. Sedelnikova, K. S. Golohvast, A. V. Zaharenko, Yu.P. Sharkeev // Key Engineering Materials. - 2018. - V. 769. -P. 35-41.

16. V.V. Chebodaeva Characterization of the Porous Micro-arc Coatings Containing Boehmite Nanoparticles / V.V. Chebodaeva, M.B. Sedelnikova, S. V. Gnedenkov, S. L. Sinebryukhov, V. S. Egorkin, Yu. P. Sharkeev // AIP conference proceedings. -2018. - V. 2051(1). - P. 020047-1-020047-2.

17. Легостаева Е. В. Закономерности формирования структуры и свойств кальцийфосфатных покрытий на поверхности биоинертных сплавов титана и циркония: д.т.н. 01.04.05 / Легостаева Елена Викторовна. - М., 2014 - 387 с.

18. Легостаева Е.В. Микродуговые кальцийфосфатные покрытия на поверхности наноструктурированного титана: морфология, физико-механические и электрохимические свойства / Е.В. Легостаева, Ю.П. Шаркеев, С.В. Гнеденков, Е.Г. Комарова, В.С. Егоркин, С.Л. Синебрюхов, Г.В. Лямина, И.А. Хлусов // Материаловедение. - 2013. - №4. - С.48-56.

19. Mel'nikova I. P. The Effect of Impregnation with Nanostructured Boehmite on the Structure and Properties of Plasma-Sprayed Ceramic Coatings / I. P. Mel'nikova, A. V. Lyasnikova, S. V. Veselukhina, V. S. Grinev, and E. L. Surmenko // Technical Physics Letters. - 2014. - V. 40. - P. 845.

20. Kattimani V.S. Hydroxyapatite--Past, Present, and Future in Bone Regeneration Bone and Tissue Regeneration Insights / V.S. Kattimani, S. Kondaka, K. P. Lingamaneni. -2016. - P.9-19.

21. Гнеденков С.В. Кальций-фосфатные биоактивные покрытия на титане / С.В. Гнеденков, Ю.П. Шаркеев, С.Л. Синебрюхов, О.А. Хрисанова, Е.В. Легостаева, А.Г. Завидная, А.В. Пузь, И. А. Хлусов // Вестник ДВО РАН. - 2010. - №5. -С.47-57.

22. Запорожец Т. С. Роль покрытий на имплантатах в индукции провоспалительных медиаторов / Т.С. Запорожец, А.В. Пузь, С.Л. Синебрюхов, С.В. Гнеденков, Л.А. Иванушко, Н.Н. Беседнова// Цитокины и воспаление. - 2016. - Т. 15. № 1. -С. 86-90.

23. Плехова Н.Г. Влияние модифицированных покрытий титановых имплантатов на клетки врожденного иммунитета / Н.Г. Плехова, И.М. Ляпун, Е.В. Пустовалов, Е.В. Просекова, С.В. Гнеденков, С.Л. Синебрюхов, А.В. Пузь // Гены и Клетки. - 2016. - Т. 11. - № 3. - С. 87-93.

24. Gnedenkov S.V. Functional coatings formed on the titanium and magnesium alloys as implant materials by plasma electrolytic oxidation technology: fundamental principles and synthesis conditions / S.V. Gnedenkov, Yu.P. Sharkeev, S.L. Sinebryukhov, O.A. Khrisanfova, E.V. Legostaeva, A.G. Zavidnaya, A.V. Puz', I.A. Khlusov, D.P. Opra // Corrosion Reviews. - 2016. - Vol. 34. - N 1-2. - P. 65-83.

25. Gnedenkov S.V. In vivo study of osteogenerating properties of calcium-phosphate coating on titanium alloy Ti-6Al-4V / S.V. Gnedenkov, S.L. Sinebryukhov, A. V.

Puz', V.S. Egorkin, R.E. Kostiv // Bio-Medical Materials and Engineering. - 2017. -Vol. 27, № 6. - P. 551-560.

26. Gnedenkov S.V. Composite hydroxyapatite-PTFE coatings on Mg-Mn-Ce alloy for resorbable implant applications via a plasma electrolytic oxidation-based route / S.V. Gnedenkov, S.L. Sinebryukhov, A.G. Zavidnaya, V.S. Egorkin, A.V. Puz', D.V. Mashtalyar, V.I. Sergienko, A.L. Yerokhin, A. Matthews // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. - 2014. - V. 45. - P. 3104-3109.

27. Марков Г.А. Стадийность в анодно-катодных микроплазменных процессах / Г.А. Марков, В.И. Белеванцев, А.И. Слонова, О.П. Терлеева // Электрохимия. -1989. - Т. 25. - № 11. - С. 1473-1479.

28. Суминов И.В. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование) / И.В. Суминов, А.В. Эпельфельд, В.Б. Людин, Б.Л. Крит, А.М. Борисов // - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 368 с.

29. Yerokhin A.L. Characterisation of oxide films produced by plasma electrolytic oxidation of Ti-6Al-4V alloy / A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A. Matthews // Surf. Coat. Tech. - 2000. - V. 130. - No. 2-3. - P. 195-206.

30. Суминов И.В. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование) /И.В. Суминов [и др.].-М.: ЭКОМЕТ - 2005. - 368 с.

31. Clyne T.W. A review of recent work on discharge characteristics during plasma electrolytic oxidation of various metals / T.W. Clyne, S.C. Troughton // International Materials Reviews. - 2019. - V.64. - P. 127-162

32. Terleeva O. Correlations of electrolyte state and characteristics of microplasma coatings with quantity of transmitted electricity / O. Terleeva [et al] // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. - 2011. - V.47. -P.80-85.

33. Rudnev V. Fabrication of polytetrafluoroethylene- and graphite-containing oxide layers on aluminum and titanium and their structure / V. Rudnev [et al] // Russ. J. Phys. Chem. -2013. - V. 87. -P. 1021-1026.

34. Shi-Gang X. Plasma electrolytic oxidation of magnesium and its alloys: Mechanism, properties and applications / X. Shi-Gang [et al] // Surf. Coat. Tech. - 2005. -V.199. -P.184-188.

35. Nechaev G. Dynamic model of single discharge during microarc oxidation / G. Nechaev, S. Popova // Theor. Found. Chem. Eng. - 2015. - V.49. -P. 447-452.

36. Stojadinovic S. Plasma electrolytic oxidation of titanium in heteropolytungstate acids / S. Stojadinovic [et al] // Surf Coat Technol. - 2011. - V.206. - P. 575-581.

37. Petkovic M. Characterization of oxide coatings formed on tantalum by plasma electrolytic oxidation in 12-tungstosilicic acid / M. Petkovic [et al] // Appl Surf Sci. -2011. - V 257. - P. 10590-10594.

38. Родионов И.В. Применение технологии анодного оксидирования при создании биосовместимых покрытий на дентальных имплантатах / И.В. Родионов, Ю.В. Серянов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2006 - №2 (12) - С. 77-87.

39. Губкин А.Н. Электреты / Губкин А.Н. //. - М.: Наука. -1978. -192 с.

40. Bystrov V. S. Computational Study of the Properties and Surface Interactions of Hydroxyapatite. Ferroelectrics / V. S. Bystrov , E. V. Paramonova , M. E. V. Costa , C. Santos , M. Almeida , S. Kopyl , Yu. Dekhtyar, A. V. Bystrova , E. I. Maevsky , R. C. Pullar & A. L. Kholkin. - 2013. -V. 449. - P. 94-101.

41. Khlusov I. Rough Titanium Oxide Coating Prepared by Micro-Arc Oxidation Causes Down-Regulation of hTERT Expression / I. Khlusov , L. Litvinova, V. Shupletsova, O. Khaziakhmatov, E. Melashchenko, K.Yurova, V. Leitsin, M. Khlusova, V. Pichugin and Yu.Sharkeev //, Molecular Presentation, and Cytokine Secretion in Tumor Jurkat T Cells // Materials. - 2018. - 11. - P. 18.

42. Ning C. Electroactive polymers for tissue regeneration: Developments andperspectives / C. Ning, Z. Zhou, Guoxin Tan, Y. Zhu, C. Mao // Progress in Polymer Science 81. - 2018. - P. 144-162.

43. Inoue T. Surface modification of dental implant improves implant-tissue interface / T. Inoue, K. Matsuzaka // Interface Oral Health Science. - 2015. - P.33-44.

44. Tandon B. Electroactive biomaterials: Vehicles for controlled delivery of therapeutic agents for drug delivery and tissue regeneration / B. Tandon , A. Magaz, R. Balint, J. J. Blaker, S. H. Cartmell // Advanced Drug Delivery Reviews 129. - 2018. - P. 148168.

45. Kazantsev S. O. Zeta potential change of Neuro-2a tumor cells after exposure to alumina nanoparticles./ S. O. Kazantsev, A. N. Fomenko and M. S. Korovin // AIP Conference Proceedings. - 2016. - V.1760 - P. 020025-1-020025-4.

46. Ложкомоев А.С. Роль дзета-потенциала оксигидроксида алюминия при адсорбции бактериофага MS2. / А.С. Ложкомоев // Перспективные материалы. -

2009. - №1, С. 39-42.

47. С.Г. Боев и В.Я. Ушаков. Радиационное накопление заряда в твердых диэлектриках и методы его диагностики. - 1991. - 237 c.

48. M.I. Lerner, E.A. Glazkova, A.S. Lozhkomoev, N.V. Svarovskaya, O.V. Bakina, A.V., Pervikov, S.G. Psakhie, Synthesis of Al Nanoparticles and Al/AlN Composite Nanoparticles by Electrical Explosion of Aluminium Wires in Argon and Nitrogen, Powder Technology. -2016. - С.307-314.

49. Lozhkomoev A. S. Synthesis of core-shell AlOOH hollow nanospheres by reacting Al nanoparticles with water. / A. S. Lozhkomoev, E. A. Glazkova, O. V. Bakina, M. I. Lerner, I. Gotman, E. Y. Gutmanas, S. O. Kazantsev and S. G. Psakhie// Nanotechnology. - 2016. - V.27. - №20. - 205603-1- 205603-7.

50. Лернер М.И., Горбиков И.А., Бакина О.В., Казанцев С.О. Деагломерация наноструктур оксигидроксида алюминия при ударно-волновом воздействии электрогидравлического разряда // Физика и химия обработки материалов -2016. - №3. - C.73-80.

51. Глазкова Е.А. Гидролиз нанопорошков алюмонитридной композиции / Е.А. Глазкова, О.В. Бакина, А.С. Ложкомоев и др.// Нанотехника. - 2010. - №4 (24). -С. 51-56.

52. Мазалов Ю.А. Результаты исследования применения наноструктурного бемита в различных областях [Электронный ресурс] // Ю.А. Мазалов, Л.В. Судник, А.В. Федотов, А.В. Берш, А.О. Новожилов. - Режим доступа http://www.rusnor.org/nanoworld/pro/7427.htm.

53. Bakina O.V Condensed-state physics: The influence of precursor disaggregation during synthesis of low-dimensional AlOOH structures on their morphology / O.V. Bakina, E.A. Glazkova, N.V. Svarovskaya, A.S. Lozhkomoev, M.I. Lerner, S.G. Psakhie // Russian Physics Journal. - 2015. - V. 12. - P. 1669-1675.

54. Чукин Г. Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. / Г. Д. Чукин //Механизмы реакций. М.: Типография Пааладин, ООО «Принта» -

2010. - 288 с.

55. О.В. Бакина Влияние дезагрегации прекурсора при синтезе низкоразмерных структур AlOOH на их морфологию / Е.А. Глазкова, Е.Г. Хоробрая, Н.В. Сваровская, А.С. Ложкомоев, С.А. Волков, М.И. Лернер, С.Г. Псахье // Известия вузов. Физика - 2014. - Т. 57. - № 12. - С. 45-50.

56. Лернер М.И. Технология получения, характеристики и некоторые области применения электровзрывных нанопорошков металлов / М.И. Лернер, Н.В. Сваровская, С.Г. Псахье, О.В. Бакина // Российские нанотехнологии. - 2009. -Т.4 - № 11 - С.56-57.

57. Tsukanov A. A. et al. Steered molecular dynamics of serotonin adsorption by AlOOH and Fe (OH) 2 nanosheets //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing. - 2019. -Т. 2167. - №. 1. - С. 020371.

58. Лернер М.И. Зависимость дисперсности нанопорошков металлов и процесса их агломерации от температуры газовой среды при электрическом взрыве проводников / Лернер М.И., Давыдович В.И., Сваровская Н. В . // Физическая мезомеханика. - 2004. - № 7. - Ч. 2. - С. 340-343.

59. Ложкомоев А. С. Роль дзета-потенциала оксогидроксида алюминия при адсорбции бактериофага MS2 / А. С. Ложкомоев// Перспективные материалы. -2009. - №1 - С. 39-42.

60. Esteban-Tejeda L. Antibacterial and Antifungal Activity of ZnO Containing Glasses / L. Esteban-Tejeda, C. Prado, B. Cabal, J. Sanz, R. Torrecillas, J. S. Moya //.PLoS One. - 2015. - V.10 (7). - P. 0132709.

61. Воробьева Н.А. Нанокристаллический ZnO(M) (M = Ga, In) для газовых сенсоров и прозрачных электродов канд. хим. наук 02.00.01 / Воробьева Наталия Андреевна. - М., 2015. - 180 с.

62. Ramazanzadeh B. Comparison of Antibacterial Effects of ZnO and CuO Nanoparticles Coated Brackets against Streptococcus Mutans / B. Ramazanzadeh, A. Jahanbin, M. Yaghoubi, N. Shahtahmassbi, K. Ghazvini, M. Shakeri, H. Shafaee // Journal of Dentistry (Shiraz) - 2015. - №16 (3). - P. 200-205.

63. Wu Y.L. Surface modification of ZnO nanocrystals / Y.L. Wu, A.I.Y. Tok, F.Y.C. Boey, X.T. Zeng, X.H. Zhang // Applied Surface Science. - 2007. - P. 5473-5479.

64. Aderibigbe B. A. Metal-Based Nanoparticles for the Treatment of Infectious Diseases / B. A. Aderibigbe. // Molecules. - 2017 - V. 22(8) - P. 1370-1-1370-37.

65. Ibrahem E. J. Biosynthesis of Zinc Oxide Nanoparticles and Assay of Antibacterial Activity / E. J. Ibrahem, K. M. Thalij, M. K. Saleh, A. S. Badawy // American Journal of Biochemistry and Biotechnology. - 2017. - V.13. - №2. - P. 63-69.

66. Коновалов Д.В. Электрохимический синтез оксида цинка с использованием переменного тока / Д.В. Коновалов, В.В. Коробочкин, Е.А. Ханова // Известия Томского политехнического университета. - 2003. - Т.306. - №5.

67. Suchanek W. Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants / W. Suchanek, M. Yoshimura // J. Mater. Res. - 1998. - Vol. 13. - P. 94-117.

68. Эппле М. Биоматериалы и биоменирализация Stuttgart: Teubner Studienbücher Chemie/ М. Эппле. - 2003. - 165 c.

69. Бутовский К. Г. Биоактивные материалы и покрытия в дентальной имплантологии / К. Г. Бутовский, А. В. Лепилин, В. Н. Лясников, А. В. Лясникова// Учебн. пособие. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2004. - 94 с.

70. Попков А.В. Биосовместимые имплантаты в травматологии и ортопедии / А.В. Попков // Гений Ортопедии. - 2014. - №3. - С. 94-99.

71. Параскевич В.Л. Дентальная имплантология: Основы теории и практики: научн. практ. Пособие. / В.Л. Параскевич // Минск: Юнипресс, 2002. - 368с.

72. Roach P. Interpretation of protein adsorption: surface-induced conformational changes / P. Roach, D. Farrar, C.C. Perry // Journal of the American Chemical Society. - 2005. - V. 127. - P. 8168-8173.

73. Qiang Y. Influence of Nb and Mo contents on phase stability and elastic property of ß-type Ti-X alloys / Y. Qiang, S. Jian, X. Hui, G. Wen-yuan // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2007. - V. 17. - No.6. - P. 1417-1421.

74. Long M. Titanium alloys in total joint replacement - a materials science perspective / M. Long, H.J. Rack // Biomaterials. - 1998. - No.19. - P. 1621-1639.

75. Везер В. Фосфор и его соединения / В. Везер. - 1962 - 333 с.

76. Elliott J.C. Calcium Phosphate Biominerals. Phosphates: geochemical, geobiological and materials importance / J.C. Elliott, M.J. Kohn, J. Rakovan, J.M. Hughes - 2002. - V. 48. - P. 427-454.

77. Hasan M. F. Evaluation of the mechanical properties of plasma sprayed hydroxyapatite coatings / M. F. Hasan, J. Wang, and C. Berndt // Applied Surface Science. - 2014. - Vol. 303. - P. 155-162.

78. М. Хокинг Металлические и керамические покрытия: Получение, свойства и применение: Пер. с англ / М. Хокинг, В. Васантасри, П. Сидки - М.: Мир. -2000 - С.518.

79. Лясников В.Н. Плазменное напыление: монография / В.Н. Лясников, А.В. Лясникова, О.А. Дударева - Саратовский гос. техн. ун-т им. Гагарина Ю. А. -Саратов : СГТУ, 2016. - 624 с.

80. Пичугин В.Ф. Получение кальцийфосфатных биосовместимых покрытий методом магнетронного распыления и их свойства / В.Ф. Пичугин, Н.Н. Никитенков, И.А. Шулепов, Е.С. Киселева, Р.А. Сурменев, Е.В. Шестериков, С.И. Твердохлебов // Поверхность. рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - №7. - 2006. - С. 72-77.

81. Шаркеев Ю.П. Электрический потенциал и топография поверхности кальций-фосфатного покрытия, полученного в плазме вч-разряда / Ю.П. Шаркеев, К.С. Попова, К. А. Просолов, E. Freimanis, Yu. Dekhtyar, И. А. Хлусов // Поверхность. -2020. - № 2.

82. Уласевич С. А. Электрохимическое осаждение биоактивных кальцийфосфатных композиционных покрытий / С. А. Уласевич, С. К. Позняк, А. И. Кулак, О. Н. Мусская, С. А. Карпушенков, В. К. Крутько, Л. А. Лесникович. - 2012. - С. 168-177.

83. Мальцева С. В. Структура и свойства модифицированных электроплазменных композитных покрытий на титановой основе / С. В. Мальцева, И. П. Мельникова, А. В. Лясникова, А. М. Захаревич // Механика композитных материалов. - 2016. - Т. 52, № 4. - С. 1-6.

84. Lyasnikova A. V. A Study of Plasma-Sprayed Nanocomposite Coatings Based on Magnesium-Substituted Tricalcium Phosphate / A. V. Lyasnikova, I.P. Grishina, O.A. Dudareva, V. Nai, N. Lyasnikov, V. Lyasnikov // Protection of metals and physical chemistry of surfaces. - 2018. - P.389-392.

85. Бутовский К.Г., Лясникова А.В., Лепилин А.В., Пенкин Р.В., Лясников В.Н. Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных имплантатов -Саратов: Саратовский государственный технический университет, 2006. - 200 с.

86. Maitz M. F. Bioactivity of titanium following sodium plasma immersion ion implantation and deposition / M. F. Maitz, R. W. Y. Poon, X. Y. Liu, M. T. Pham, P. K. Chu. // Biomaterials. - 2005. - V. 26(27). - P. 5465-5473.

87. Rautray T.R. Surface modification of titanium and titanium alloys by ion implantation. Review / T.R. Rautray, R. Narayanan, T.Y. Kwon, K.H. Kim // J. Biomed. Mat. Res. Part B. Appl. Biomat. - 2010. - V. 93B. - P. 581-591.

88. Попова А.А. Влияние гранулометрического состава порошка гидроксиапатита на структуру и фазовый состав покрытий, нанесенных методом детонационно-газового напыления / А.А. Попова, В.И. Яковлев, Е.В. Легостаева, А.А. Ситников, Ю.П. Шаркеев // Известия высших учебных заведений. Физика. -2012. - Т.55. - №11. - C. 41-45.

89. Klyui N.I. Properties of the hydroxyapatite coatings obtained by gas-detonation deposition onto titanium substrates / N.I. Klyui, V.P. Temchenko, A.P. Gryshkov, V.A. Dubok, A.V. Shynkaruk, B.A. Lyashenko, S.M. Barinov // Funct. Mat. - 2011. -V. 18. - No. 3. - P. 285-292.

90. Грунин А.И. Оптимизация. условий формирования тонких пленок сплава Гейслера Ni-Mn-In методом импульсного лазерного осаждения / А.И. Грунин, А.Ю. Гойхман, В.В. Родионова, Н.Н. Шушарина // Перспективные Материалы.

- 2012. - №4. - С.77-81.

91. Paital S.R. Calcium phosphate coatings for bio-implant applications: Materials, performance factors, and methodologies / S.R. Paital, N.B. Dahotre // Mat. Sci. Eng. R. - 2009. - V. 66. - P. 1-70.

92. Liu X. Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications / X. Liu, P.K. Chu, C. Ding // Mat. Sci. Eng. R. - 2004. - V. 47. - P. 49-121.

93. Boccaccini A.R. Electrophoretic deposition of biomaterials / A.R. Boccaccini, S. Keim, R. Ma, Y. Li, I. Zhitomirsky // Journal of the Royal Society Interface. - 2010.

- V. 7. - P. 581-613.

94. Sarkar P. Electrophoretic deposition (EPD): Mechanisms, kinetics, and application to ceramics / Sarkar P., Nicholson P.S. // Journal of the American Ceramic Society. -1989. - V. 79. - P. 1987-2002.

95. Zhang J.X. Synthesis and characterization of sol-gel hydroxyapatite coatings deposited on porous NiTi alloys / J.X. Zhang, R.F. Guan, X.P. Zhang // Journal of Alloys and Compounds. - 2011. - Т. 509. - № 13. - С. 4643-4648.

96. Azem, F.A. Synthesis and structural properties of sol-gel derived Si-substituted hydroxyapatite coatings / F.A. Azem, E.O. Eroglu, A. Cakir // Journal of Biomechanics. - 2011. - Т. 44. - С. 13

97. Mavis B. A Dip Coating of Calcium Hydroxyapatite on Ti-6Al-4V Substrates / B. Mavis, A Cuneyt Ta // Journal of the American Ceramic Society. - 2000. - V. 83. - P. 989-991.

98. Schliephake H. Biomimetic calcium phosphate composite coating of dental implants / H. Schliephake, D. Scharnweber, S. Roesseler, M. Dard, A. Sewing, A. Aref // Intern. J. of Oral Maxillof. Imp. - 2006. - V. 21. - No. 5. - P. 738-746.

99. Rogov A.B. Microplasma synthesis on aluminum with additions of iron and nickel soluble complexes in electrolyte / A.B. Rogov, I.V. Mironov, O.P. Terleeva, A. Slonova // Applied Surface Science. - 2012. -V.258. - P. 10028-10033.

100. Terleeva O.P. Microplasma synthesis of biocompatible coatings with additions of magnesium, silicon and silver on pure titanium from homogeneous electrolytes / Terleeva, O.P., Slonova, A.I., Mironov, I.V., Rogov, A.B., Sharkeev, Y.P. // Surface and Coatings Technology. -2016. -V.307.-P. 1265-1273.

101. Харитонов Д.Ю. О механизме импульсного электролитно-искрового оксидирования Al в концентрированной H2SO4 / Д.Ю. Харитонов, Е. И. Гуцевич - М.: ЦНИИ информ. и техн.-экон. исслед. по атом. науке и технике. - 1988.

102. He X. Review of Antibacterial Activity of Titanium-Based Implants' Surfaces Fabricated by Micro-Arc Oxidation / X. He, X. Zhang, X. Wang and L. Qin // Coatings. - 2017. - V.7. - p. 45.

103. Ракоч А.Г. Модельные представления о механизме микродугового оксидирования металлических материалов и управление этим процессом / А.Г. Ракоч, В.В. Хохлов, В.А. Баутин, Н.А. Лебедева, Ю.В. Магурова, И.В. Бардин // Защита металлов.- 2006.- Т. 42. - № 2. - С. 173-184.

104. Tofail S. Electrical modifications of biomaterials surfaces: beyond hydrophobicity and hydrophilicity / Tofail S., Gandhi A. // RSC Nanoscience & Nanotechnology. -2012. - № 21. - P. 14.

105. Каем А. И. Клинико-экспериментальное обоснование применения модифицированного электретного покрытия для дентальных имплантатов: автореф. дис. канд. мед. наук: 14.00.21 / Анастасия Игоревна Каем // М., 2007. -24 с.

106. Гостищев Э.А. Исследование биоэлектрической совместимости тонких кальций-фосфатных покрытий, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления / Э.А. Гостищев, Р.А. Сурменев, И.А. Хлусов, В.Ф. Пичугин // Известия Томского политехнического университета. - 2011. - T.319. - №2. - С. 108-113.

107. Hristu R. Hydroxyapatite surface charge investigated by scanning probe microscopy / R. Hristu, Tofail Syed A.M., S. G. Stanciu, D. E. Tranca, G. A. Stanciu // Conference on Transparent Optical Networks. - 2014.

108. Hamamoto N. Histological, histocytochemical and ultrastructural study on the effects of surface charge on bone formation in the rabbit mandible / N. Hamamoto, Y. Hamamoto, T. Nakajima, H. Ozawa //Archives of Oral Biology. - 1995. - P.97-106.

109. M. Krukowski Stimulation of craniofacial and intramedullary bone formation by negatively charged beads / M. Krukowski, R. A. Shively, P. Osdoby, B. L. Eppley // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. - 1990. - V. 48. - P. 468-475.

110. Bongrand P. Physics of cell adhesion / P. Bongrand, C. Capo, R. Depieds // Progress in Surface Science. - 1982. - V. 12. - P. 217-286.

111. Khlusov I. A. Nanoscale electrical potential and roughness of a calcium phosphate surface promotes the osteogenic phenotype of stromal cells / I. A. Khlusov, Y. Dekhtyar, Y. P. Sharkeev, V. F. Pichugin, et. al // Materials. - 2018. - Т.11. - № 6.

112. T. Yaoa The antibacterial effect of potassium-sodium niobate ceramics based on controlling piezoelectric properties / T. Yaoa, J. Chena, Z. Wanga, J. Zhaia, Yangfan Lia, J. Xinga, S. Hua, G. Tane, S. Qif, Y. Changg, P. Yua, C. Ninga // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 175 . - 2019. - P.463-468.

113. Metwally S. Surface potential and charges impact on cell responses on biomaterials interfaces for medical application / S. Metwally, U. Stachewicz.

114. Kazantsev S. O. Study of surface acid-base characteristics of aluminum hydroxide nanostructures / S. O. Kazantsev //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing. -2017. - Т. 1915. - №. 1. - С. 030008

115. Oldham K.B. A Gouy-Chapman-Stern model of the double layer at a (metal)/(ionic liquid) interface / Oldham K.B. // J. Electroanal. Chem. - 2008. - T. 613. - № 2. - C. 131-138.

116. Горбиков И.А. Эволюция нанолистовых структур псевдобемита при оксилении водой наночастицами Al и Al/AlN / И.А. Горбиков, С. О. Казанцев // Химические науки. - №10. - 2015. - С. 15-18.

117. Арсентьева И. Ультрадисперсные порошки / И. Арсентьева, Б. Ушаков, А. Арсентьев, Н. Захаров, Э. Дзидзигури, Г. Фолманис, Г. Павлов // Национальная металлургия. - 2002. - №4. - С. 66-71.

118. Котов Ю.А. Характеристики порошков оксида алюминия, полученных импульсным нагревом проволоки / Ю.А. Котов, О.М. Саматов // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1994. - № 10-11. - С. 90-94.

119. Lieberman M.A. Principles of plasma discharges and materials processing / M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg// N.Y.: Wiley&Sons. - 1994. - 565 p.

120. Khlusov I.A. Artificial niches for stromal stem cells as a potential instrument for the design of the surface of biomimetic osteogenic materials / Khlusov I.A., Khlusova M.Yu., Pichugin V.F., Sharkeev Yu.P., Legostaeva Ye.V. // Russian Physics Journal. - 2014. - V. 56 - № 10. - P. 1206-1211

121. Пичугин В.В. Изучение шероховатости поверхности тонких кальций-фосфатных покрытий / В.В. Пичугин, М.А. Рябцева // учебное издание Методическое указания к выполнению лабораторных работ. - 2008. - 19 с.

122. Mashtalyar D. Plasma electrolytic oxidation of themagnesium alloy MA8 in electrolytes containing TiN nanoparticles / D. Mashtalyar, S. Gnedenkov, S. Sinebryukhov, I. Imshinetskiy, A. Puz // J. Mater. Sci. Technol. - 2017. - 33. - P. 461-468.

123. Ложкомоев А. С. Формирование микро/наноструктурных полых сфер AlOOH из наночастиц алюминия [Электронный ресурс] / А. С. Ложкомоев [и др.] // Российские нанотехнологии. - 2015. - Т. 10. - № 11-12. - С. 50-54.

124. Чебодаева В.В. Влияние осаждения наноразмерного бемита на структуру и свойства микродуговых кальцийфосфатных покрытий / Чебодаева В.В., Седельникова М.Б., Шаркеев Ю.П. // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 55-летию Центральной научно-исследовательской лаборатории. - 2017 - С. 38.

125. Чебодаева В.В. Влияние режима нанесения наночастиц бемита на свойства микродуговых кальций-фосфатных покрытий / Чебодаева В.В., Седельникова М.Б. // V международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике». - 2017. - С. 112-113.

126. Chebodaeva V.V. Influence of Metal Based Nanoparticles on Properties of Micro-arc Calcium Phosphate Coatings / Chebodaeva V.V., Sedelnikova M.B., Bazhanova V.S., Lerner M.I., Pervikov A.V., Sharkeev Yu.P // AIP Conference proceedings. -2019. - V. 2167. - P. 020049-1-020049-4.

127. Ворошилова А.А. Окисляющие нефть бактерии показатели интенсивности биологического окисления нефти в природных условиях / А.А. Ворошилова, Е.Д. Дианова // Микробиология. - 1952. - Т. 21. - С. 408-415.