Details

Данная работа посвящена анализу биомедицинских характеристик магниевого сплава МА2-1пч и поиску возможностей регулирования скорости его биодеградации путем нанесения защитных нанопокрытий методом атом-но-слоевого осаждения (АСО). Задачи, которые решались в ходе исследования: 1) Анализ литературных данных о возможности применения магния и магниевых сплавов для получения имплантатов и изучение перспективных методов получения покрытий на магниевых сплавах. 2) Стандартизация поверхности магниевого сплава МА2-1пч для нанесения нанопокрытий методом АСО. 3) Синтез нанопокрытий оксидов титана и алюминия на поверхности магниевого сплава методом АСО. 4) Анализ толщины, морфологии, состава и структуры покрытий методами спектральной эллипсометрии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рентгенофазового и рентгенфлуоресцентного анализа. 5) Исследование биокоррозии магниевого сплава с покрытиями раз-личного состава и толщины в физиологических растворах. 6) Анализ биосовместимости полученных образцов с использованием остеобластоподобных клеток in vitro. В результате проведенных исследований были успешно синтезированы покрытия Al2O3 и TiO2 с использованием двух различных исходных реагентов (тетраизопропоксида титана - TTIP и тетрахлорида титана – TiCl4) толщиной от 20 до 100 нм на поверхности сплава МА2-1пч. Независимо от толщины и состава все полученные покрытия сплошные и однородные. Для покрытий, обладающих аморфной кристаллической структурой (Al2O3 и TiO2-TTIP), характерно закономерное снижение скорости биокоррозии с увеличением толщины, а для кристаллических покрытий TiO2, полученных с использованием хлорида титана, характерна экстремальная зависимость с минимальной скоростью биокоррозии при толщине 40 нм. Исследование цитотоксичности образцов с использованием клеток остеобластоподобных клеток линии MG-63 показало, что покрытия Al2O3 обеспечивают высокую биосовместимость, а для покрытий TiO2 обнаружено значительное влияние типа исходного реагента и структуры покрытий на цитотоксичность образцов и пролиферацию клеток.

This work is devoted to the analysis of biomedical characteristics of magnesium alloy MA2-1pc and search for opportunities to regulate the rate of its biodeg-radation by applying protective nanocoatings by atomic layer deposition (ALD). The tasks that were solved in the course of the study were: 1) Analysis of literature data on the possibility of using magnesium and magnesium alloys for implants and study of promising methods for obtaining coatings on magnesium alloys. 2) Standardization of the surface of magnesium alloy MA2-1pc for nano-coatings application by ALD method. 3) Synthesis of titanium and aluminum oxide nanocoatings on magnesium alloy surface by ALD method. 4) Analysis of thickness, morphology, composition and structure of coat-ings by spectral ellipsometry, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray phase and X-ray fluorescence analysis. 5) Investigation of magnesium alloy biocorrosion with coatings of different composition and thickness in physiological solutions. 6) Biocompatibility analysis of the obtained samples using osteoblast-like cells in vitro. As a result of these studies, Al2O3 and TiO2 coatings using two different starting reagents (titanium tetraisopropoxide - TTIP and titanium tetrachloride - TiCl4) with thicknesses ranging from 20 to 100 nm were successfully synthesized on the surface of the MA2-1pc alloy. Regardless of thickness and composition, all the coatings obtained are continuous and homogeneous. Coatings possessing amor-phous crystalline structure (Al2O3 and TiO2-TTIP) are characterized by a regular decrease in the rate of biocorrosion with increasing thickness, and crystalline TiO2 coatings obtained using titanium chloride are characterized by an extreme depend-ence with a minimum rate of biocorrosion at a thickness of 40 nm. The study of cy-totoxicity of samples using cells of osteoblast-like cells of MG-63 line showed that Al2O3 coatings provide high biocompatibility, and for TiO2 coatings a significant influence of the type of initial reagent and coating structure on cytotoxicity of sam-ples and cell proliferation was found.