EA000399B1 - Thin protective film of bone implant - Google Patents

Thin protective film of bone implant Download PDF

Info

Publication number
EA000399B1
EA000399B1 EA199700013A EA199700013A EA000399B1 EA 000399 B1 EA000399 B1 EA 000399B1 EA 199700013 A EA199700013 A EA 199700013A EA 199700013 A EA199700013 A EA 199700013A EA 000399 B1 EA000399 B1 EA 000399B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
phase
titanium
bioactive
sublayer
oxides
Prior art date
Application number
EA199700013A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA199700013A1 (en
Inventor
Анатолий Дмитриевич Доста
Евгений Антонович Ксеневич
Вадим Викторович Савич
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Алтимед"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Алтимед" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Алтимед"
Priority to EA199700013A priority Critical patent/EA000399B1/en
Publication of EA199700013A1 publication Critical patent/EA199700013A1/en
Publication of EA000399B1 publication Critical patent/EA000399B1/en

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

1. A thin protective film of a lamellar structure, comprising a non-porous titanium phase, adjoining the base, a bioactive phase and an intermediate phase, consisting of a mixture of the materials comprising said titanium phase and said bioactive phase, characterized in that said bioactive phase contains substantially titanium oxides of different stoichiometric composition, for example TiO2, TiO, Ti2O3, the surface of the base has an excessive amount of active atoms, wherein the concentration of titanium oxides in said intermediate phase increases from said titanium phase to said bioactive phase, and between titanium oxides are additionally arranged aluminum and zirconium oxides, the concentration of which decreases from said titanium phase to said bioactive phase. 2. The film of Claim 1, characterized in that said titanium phase is made of titanium, of at least 99.999 purity and the thickness within 0.02-1.0 mkm. 3. The film of any preceding Claims, characterized in that the concentration of titanium oxides in said intermediate phase increases from said titanium phase to said bioactive phase exponentially near said titanium phase and according to the logarithm law near said bioactive phase. 4. The film of any preceding Claims, characterized in that the content of aluminum and zirconium oxides in said intermediate phase not exceed 2-7%, and their concentration decreases from said titanium phase to said bioactive phase according to the normal law. 5. The film of any preceding Claims, characterized in that said bioactive phase is 0.8-1.1 mkm thick, the concentration of said titanium phase is within 93-97%, and an integral thickness of the coating is within 1.0-3.0 mkm. 6. The film of any preceding Claims, characterized in that said titanium phase and said bioactive phase are made continuous and non-porous along all the surface of the base, independently of the micro or macro relief of the base. 7. The film of any preceding Claims, characterized in that, said bioactive phase contains essentially titanium oxides, rutile type, of TIO2 composition. 8. The film of Claim 1, characterized in that said film comprises said bioactive phase, free of nitpogen, hydrogen, carbon and the compounds thereof with other elements.

Description

Заявляемое изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам, которые могут быть использованы для эндопротезирования суставов и удаленных костных фрагментов в травматологии и ортопедии.The claimed invention relates to medical equipment, namely to devices that can be used for arthroplasty of joints and removed bone fragments in traumatology and orthopedics.

Известно покрытие имплантата, выполненное из карбоксида титана (Ti, N, С, О), используемое для улучшения трибологических свойств металлических сферических головок полных эндопротезов тазобедренных суставов относительно полимерных лунок за счет улучшения смачивания водосодержащими жидкостями (ЕПВ/СН 0295397, опубл. 88.12.21).Known implant coating made of titanium carboxide (Ti, N, C, O), used to improve the tribological properties of the metal spherical heads of the total joint arthroplasty of the hip joints relative to the polymer holes by improving wetting with aqueous liquids (EPO / CH 0295397, publ. 88.12.21.21 )

Однако такое покрытие не обладает достаточной биосовместимостью, а пластичность покрытия не позволяет использовать его на поверхностях имплантата, подлежащих остеоинтеграции.However, such a coating does not have sufficient biocompatibility, and the plasticity of the coating does not allow its use on implant surfaces to be osseointegrated.

Известно металлооксидное покрытие безцементного эндопротеза (РСТ 90/03266, опубл. 91.03.21), выполненное двухслойным. При этом на металлическую основу из сплава Со-Сг-Мо, вначале нанесен плазменным напылением подслой из оксидов металлов, подвергнутый для устранения пористости горячему изостатическому уплотнению или пропитке минеральным веществом. На металлооксидный подслой нанесен плазменным напылением слой гидроксиапатита (СаО(РО4)6(ОН)2), способствующий остеоинтеграции имплантата.Known metal oxide coating of a cementless endoprosthesis (PCT 90/03266, publ. 91.03.21), made two-layer. In this case, on a metal base of a Co-Cr-Mo alloy, a subcoat of metal oxides is first applied by plasma spraying, subjected to hot isostatic compaction or impregnation with a mineral substance to eliminate porosity. A layer of hydroxyapatite (CaO (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) is deposited on the metal oxide sublayer by plasma spraying, which facilitates osseointegration of the implant.

Однако такое покрытие обладает низкой адгезией как к основе, так и между слоями самого покрытия вследствие неизбежных термических остаточных напряжений, а также вследствие разных механических и физических свойств металла основы, оксидов металлов подслоя и гидроксиапатита. Кроме того, гидроксиапатит вступает в химическую реакцию с костной тканью и практически растворяется в ней уже через 1 -2 года после имплантации, что ведет к образованию фрагментарного по площади контакта зазора между тканью и имплантатом, что не создает условий для обеспечения вторичной остеоинтеграции костной ткани и металлооксидного подслоя, а также снижает со временем коррозионную стойкость имплантата.However, such a coating has low adhesion both to the base and between the layers of the coating itself due to the inevitable thermal residual stresses, as well as due to various mechanical and physical properties of the base metal, metal oxide of the sublayer and hydroxyapatite. In addition, hydroxyapatite enters into a chemical reaction with bone tissue and practically dissolves in it already 1–2 years after implantation, which leads to the formation of a fragmentary gap in the contact area between the tissue and the implant, which does not create conditions for the secondary osseointegration of bone tissue and metal oxide sublayer, and also reduces over time the corrosion resistance of the implant.

Известно двухслойное покрытие металлического имплантата (заявка Германии 4032570, опубл. 92.04.16), состоящее из подслоя окисла металла основы, полученного высокотемпературным окислением последней, и наружного слоя гидроксиапатита.Known two-layer coating of a metal implant (German application 4032570, publ. 92.04.16), consisting of a sublayer of oxide of the base metal obtained by high-temperature oxidation of the latter, and the outer layer of hydroxyapatite.

Однако при таком исполнении покрытие может быть нанесено только на металлические имплантаты из ограниченного ряда металлов. Кроме того, из-за неизбежных термических напряжений, адгезия покрытия к основе низкая, а второй слой гидроксиапатита имеет те же недостатки, что и в предыдущем изобретении.However, with this design, the coating can only be applied to metal implants from a limited number of metals. In addition, due to the inevitable thermal stresses, the adhesion of the coating to the substrate is low, and the second layer of hydroxyapatite has the same disadvantages as in the previous invention.

Известно также тонкопленочное покрытие костного имплантата (заявка Германии 3516411, опубл. 86.11.13), выполненное двухслойным, причем подслой выполнен из титана и может иметь плотную сторону, прилегающую к основе, а также пористую внешнюю сторону, на которую нанесен очень тонкий покрывный слой из биоактивного материала, воспроизводящий микрорельеф и пористость подслоя. При этом между покрывным слоем и титановым подслоем имеется промежуточный слой, состоящий из смеси материалов, входящих в состав подслоя и покрывного слоя.A thin-film coating of a bone implant (German application 3516411, publ. 86.11.13) is also made in two layers, the sublayer being made of titanium and may have a dense side adjacent to the base, as well as a porous external side, on which a very thin coating layer of bioactive material that reproduces the microrelief and porosity of the sublayer. In this case, between the coating layer and the titanium sublayer there is an intermediate layer consisting of a mixture of materials included in the composition of the sublayer and the coating layer.

Однако такое исполнение не обеспечивает хорошей адгезии слоя биоактивного материала к основе вследствие переменной толщины и пористости подслоя, т.к. упругие характеристики, а также коэффициенты термического расширения плотного покрывного слоя и пористой стороны титанового подслоя существенно различны. Пористость подслоя может привести к снижению коррозионной стойкости покрытия и имплантата в целом вследствие вероятности прямого контакта материала основы и тканей по порам и трещинам, которые могут со временем вследствие усталостных напряжений распространиться на титановый подслой. При таком исполнении, кроме того, трудно обеспечить хорошую биосовместимость и равномерную по площади биоактивность покрытия, т.к. неизбежны участки в покрытии с прямым контактом титанового подслоя или даже (по порам и трещинам) основы с костными тканями и биологическими жидкостями.However, this design does not provide good adhesion of the layer of bioactive material to the substrate due to the variable thickness and porosity of the sublayer, because the elastic characteristics, as well as the thermal expansion coefficients of the dense coating layer and the porous side of the titanium sublayer, are significantly different. The porosity of the sublayer can lead to a decrease in the corrosion resistance of the coating and the implant as a whole due to the likelihood of direct contact of the base material and tissues through pores and cracks, which can, due to fatigue stresses, propagate to the titanium sublayer. With this design, in addition, it is difficult to ensure good biocompatibility and uniform bioactivity of the coating, since sections in the coating with direct contact of the titanium sublayer or even (along the pores and cracks) of the base with bone tissues and biological fluids are inevitable.

В основу заявляемого изобретения положена задача создания покрытия костного имплантата, которое обеспечивало бы повышенную адгезию к основе, увеличение плотности покрытия, коррозионной стойкости, биосовместимости и биоактивности, а в конечном итоге, ускоренную остеоинтеграцию имплантата в костной ткани. Поставленная цель согласно изобретению решается за счет того, что в тонкопленочном покрытии, содержащем беспористый титановый подслой, прилегающий к основе, биоактивный слой и промежуточный слой, состоящий из смеси материалов, входящих в состав подслоя и биоактивного слоя, биоактивный слой состоит преимущественно из окислов титана различного стехиометрического состава, например ТЮ2, TiO, ТЦО3, поверхность основы имеет избыточное число активных атомов, концентрация окислов титана в промежуточном слое увеличивается от подслоя к биоактивному слою, а между окислами титана дополнительно размещены окислы алюминия и циркония, концентрация которых убывает от подслоя к биоактивному слою.The basis of the claimed invention is the task of creating a bone implant coating, which would provide increased adhesion to the base, increase coating density, corrosion resistance, biocompatibility and bioactivity, and ultimately, accelerated osseointegration of the implant in bone tissue. The goal according to the invention is achieved due to the fact that in a thin-film coating containing a non-porous titanium sublayer adjacent to the base, a bioactive layer and an intermediate layer consisting of a mixture of materials that make up the sublayer and the bioactive layer, the bioactive layer mainly consists of various titanium oxides stoichiometric composition, for example TiO 2, TiO, TCT 3, the substrate surface has an excessive number of active atoms, the concentration of titanium oxide in the intermediate layer increases from the underlayer to bioakti Nome layer and between the titanium oxides are placed further aluminum and zirconium oxides, the concentration of which decreases from the underlayer to the bioactive layer.

Исполнение биоактивного слоя преимущественно из окислов титана различного стехиометрического состава, например ТЮ2, ТЮ, ТьО3. способствует высокой коррозионной стойкости, биосовместимости и биоактивности при одновременной высокой адгезии к титановому подслою, отсутствию трещин и микропор на границе подслоя и биоактивного слоя, а, следовательно, и повышению плотности самого покрытия. Этому же способствует и увеличение концентрации вышеуказанных окислов в промежуточном слое от подслоя к биоактивному слою. Размещение между окислами титана окислов алюминия и циркония, концентрация которых убывает к биоактивному слою, дополнительно повышает плотность покрытия, увеличивает адгезию к титановому подслою, а также способствует биоактивности и ускорению остеоинтеграции за счет разности биопотенциалов по внешней поверхности покрытия. Наличие на поверхности основы избыточного числа активных атомов способствует росту адгезии к ней титанового подслоя, отсутствию пор и микротрещин на границе, а в конечном итоге, и росту коррозионной стойкости покрытия, его скорейшей остеоинтеграции.The performance of the bioactive layer is predominantly made of titanium oxides of various stoichiometric composition, for example, Ti 2 , Ti, Ti 3 . It contributes to high corrosion resistance, biocompatibility and bioactivity while at the same time high adhesion to the titanium sublayer, the absence of cracks and micropores at the interface between the sublayer and the bioactive layer, and, consequently, an increase in the density of the coating itself. An increase in the concentration of the above oxides in the intermediate layer from the sublayer to the bioactive layer also contributes to this. Placing oxides of aluminum and zirconium between titanium oxides, the concentration of which decreases to the bioactive layer, additionally increases the density of the coating, increases adhesion to the titanium sublayer, and also contributes to bioactivity and acceleration of osseointegration due to the difference in bio potentials on the outer surface of the coating. The presence on the surface of the base of an excessive number of active atoms promotes an increase in the adhesion of a titanium sublayer to it, the absence of pores and microcracks at the interface, and, ultimately, an increase in the corrosion resistance of the coating and its early osseointegration.

Подслой выполнен из титана с чистотой не ниже 99,999 и имеет толщину в диапазоне 0,021,0 мкм.The sublayer is made of titanium with a purity of not less than 99.999 and has a thickness in the range of 0.021.0 μm.

Такое исполнение способствует хорошей адгезии как к любой основе металлической, керамической или полимерной, так и к покрывному слою указанного выше состава. Меньшая чистота подслоя снижает указанное свойство. При большей, чем 1,0 мкм толщине подслоя трудно обеспечить его хорошую адгезию к основе и биоактивному слою, что может несколько уменьшить коррозионную стойкость и биоактивность.This design promotes good adhesion to any base metal, ceramic or polymer, and to the coating layer of the above composition. The lower purity of the sublayer reduces this property. With a sublayer thickness greater than 1.0 μm, it is difficult to ensure its good adhesion to the base and the bioactive layer, which can somewhat reduce the corrosion resistance and bioactivity.

Концентрация окислов титана в промежуточном слое увеличивается в направлении от подслоя к биоактивному слою экспоненциально вблизи подслоя и по логарифмическому закону вблизи биоактивного слоя.The concentration of titanium oxides in the intermediate layer increases in the direction from the sublayer to the bioactive layer exponentially near the sublayer and, according to the logarithmic law, near the bioactive layer.

Изменение концентрации окислов титана по толщине промежуточного слоя по указанной зависимости дополнительно способствует достижению поставленной цели за счет оптимального распределения механических напряжений и биопотенциалов.A change in the concentration of titanium oxides over the thickness of the intermediate layer according to this dependence additionally contributes to the achievement of the goal due to the optimal distribution of mechanical stresses and biopotentials.

Содержание окислов алюминия и циркония в промежуточном слое не превышает 2-7%, а их концентрация убывает от подслоя к биоактивному слою по нормальному закону.The content of aluminum and zirconium oxides in the intermediate layer does not exceed 2-7%, and their concentration decreases from the sublayer to the bioactive layer according to the normal law.

При большей концентрации окислов алюминия и циркония может несколько снизиться биоактивность и коррозионная стойкость покрытия, а отмеченная закономерность изменения концентрации по толщине позволяет обеспечить оптимальное сочетание физикохимических и биологических характеристик покрытия в целом.At a higher concentration of aluminum and zirconium oxides, the bioactivity and corrosion resistance of the coating may slightly decrease, and the noted regularity of the concentration variation in thickness allows for the optimal combination of physicochemical and biological characteristics of the coating as a whole.

Биоактивный слой имеет толщину 0,8-1,1 мкм, концентрация окислов титана в этом слое находится в пределах 93-98%, а интегральная толщина покрытия находится в пределах 1,0-3,0 мкм.The bioactive layer has a thickness of 0.8-1.1 μm, the concentration of titanium oxides in this layer is in the range of 93-98%, and the integral thickness of the coating is in the range of 1.0-3.0 μm.

Толщина биоактивного слоя в указанных пределах обеспечивает оптимальное сочетание коррозионной стойкости, биоактивности с хорошей адгезией к подслою. Концентрация окислов титана в этом слое в пределах 93-98% также обеспечивает оптимальное сочетание коррозионной стойкости и биоактивности покрытия. Достижению заявляемой цели способствуют и указанные выше пределы интегральной толщины покрытия.The thickness of the bioactive layer within the specified limits provides the optimal combination of corrosion resistance, bioactivity with good adhesion to the sublayer. The concentration of titanium oxides in this layer in the range of 93-98% also provides the optimal combination of corrosion resistance and bioactivity of the coating. The achievement of the claimed objectives contribute to the above limits of the integral thickness of the coating.

Подслой титана и биоактивный слой окислов титана выполнены сплошными и беспористыми по всей поверхности основы, независимо от микро- и макрорельефа последней.The sublayer of titanium and the bioactive layer of titanium oxides are solid and non-porous over the entire surface of the base, regardless of the micro- and macrorelief of the latter.

В отличие от прототипа, исполнение сплошным и беспористым по всей поверхности не только титанового подслоя, но и биоактивного слоя способствует наивысшей коррозионной стойкости и биоактивности, т.к. биоактивный слой выполняется сплошным даже на внутренней поверхности имеющих место быть на имплантате открытых и тупиковых пор, микро- и макрошероховатостей, размеры которых сопоставимы с толщиной покрытия. Биоактивный слой, содержит преимущественно окислы титана типа рутил состава TiO2.Unlike the prototype, the solid and non-porous execution on the entire surface of not only the titanium sublayer, but also the bioactive layer contributes to the highest corrosion resistance and bioactivity, because the bioactive layer is continuous even on the inner surface of open and dead-end pores, micro- and macro-roughnesses, the dimensions of which are comparable with the thickness of the coating, on the implant. The bioactive layer contains mainly titanium oxides of the rutile type, composition TiO 2 .

Как показали биологические эксперименты и результаты коррозионных испытаний, окислы указанного состава обладают несколько большей биоактивностью и инертностью к агрессивным средам по сравнению с окислами титана другого состава.As shown by biological experiments and the results of corrosion tests, oxides of this composition have a slightly higher bioactivity and inertness to aggressive environments compared with titanium oxides of a different composition.

Биоактивный слой не содержит азота, водорода, углерода и их соединений с другими элементами, которые снижают коррозионную стойкость покрытия, его адгезию к основе и вызывают, в ряде случаев, отторжение костных тканей.The bioactive layer does not contain nitrogen, hydrogen, carbon and their compounds with other elements that reduce the corrosion resistance of the coating, its adhesion to the base and cause, in some cases, rejection of bone tissue.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено покрытие в разрезе (1 - основа; 2 - титановый подслой; 3 - биоактивный слой; 4 - промежуточный слой; 5 - гладкий участок поверхности имплантата; 6 - шероховатый участок поверхности имплантата; 7 пористый участок поверхности имплантата; 8 граничная поверхность основы и титанового подслоя; hj - толщина титанового подслоя; h2 толщина биоактивного слоя; Н - интегральная толщина покрытия);The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a sectional view of the coating (1 - base; 2 - titanium sublayer; 3 - bioactive layer; 4 - intermediate layer; 5 - smooth surface area of the implant; 6 - rough surface area of the implant; 7 porous surface area of the implant; 8 boundary surface of the base and titanium sublayer; hj is the thickness of the titanium sublayer; h 2 is the thickness of the bioactive layer; H is the integral thickness of the coating);

на фиг. 2 изображены качественные графические зависимости изменения концентрации компонентов покрытия по его толщине (ось Х толщина покрытия; ось У - объемная концентрация титана (а), оксидов титана (b), оксидов алюминия и циркония (с); О - соответствует границе основа-подслой титана; 1 - экспоненциальный участок; 2 - логарифмический участок; 3 - нисходящая ветвь нормальной зависимости).in FIG. Figure 2 shows the qualitative graphical dependences of the variation in the concentration of the coating components along its thickness (the X axis is the coating thickness; the Y axis is the volume concentration of titanium (a), titanium oxides (b), aluminum and zirconium oxides (c); О - corresponds to the boundary between the titanium base and sublayer ; 1 - exponential section; 2 - logarithmic section; 3 - downward branch of the normal dependence).

Предпочтительный вариант осуществления изобретенияPreferred Embodiment

Тонкопленочное покрытие костного имплантата (фиг. 1) содержит прилегающий к ос5 нове 1 плотный титановый подслой 2, биоактивный слой 3 и промежуточный слой 4, состоящий из смеси материалов, входящих в состав титанового подслоя и биоактивного слоя. Биоактивный слой 3 состоит преимущественно из окислов титана различного стехиометрического состава, например ТЮ2, ТЮ, Т12О3. Граничная поверхность 8 основы 1 имеет избыточное число активных атомов.The thin-film coating of the bone implant (Fig. 1) contains a dense titanium sublayer 2 adjacent to the base 1, a bioactive layer 3, and an intermediate layer 4 consisting of a mixture of materials included in the titanium sublayer and the bioactive layer. The bioactive layer 3 consists mainly of titanium oxides of various stoichiometric composition, for example, TU 2 , TU, T1 2 O 3 . The boundary surface 8 of the base 1 has an excessive number of active atoms.

Концентрация окислов титана в промежуточном слое 4 увеличивается от подслоя 2 к биоактивному слою 3, а между окислами титана дополнительно размещены окислы алюминия и циркония, концентрация которых убывает от подслоя к биоактивному слою 3. Подслой 2 выполнен из титана с чистотой не ниже 99,999 и имеет толщину в диапазоне 0,02-1,00 мкм.The concentration of titanium oxides in the intermediate layer 4 increases from the sublayer 2 to the bioactive layer 3, and between the titanium oxides additionally placed oxides of aluminum and zirconium, the concentration of which decreases from the sublayer to the bioactive layer 3. Sublayer 2 is made of titanium with a purity of at least 99,999 and has a thickness in the range of 0.02-1.00 microns.

Концентрация окислов титана в промежуточном слое 4 увеличивается (фиг. 2) в направлении от подслоя 2 к биоактивному слов 3 экспоненциально (участок 1 кривой 5) вблизи подслоя и по логарифмическому закону (участок 2 кривой 5) вблизи биоактивного слоя. Содержание окислов алюминия и циркония в промежуточном слое не превышает 2-7%, а их концентрация убывает от подслоя к биоактивному слою по нормальному закону (кривая с, участок 3). Биоактивный слой имеет толщину 0,8-1,1 мкм, концентрация окислов титана в этом слое находится в пределах 93-98%, а интегральная толщина покрытия находится в пределах 1,0-3,0 мкм. Подслой титана 2 и биоактивный слой 3 окислов титана (фиг. 1) выполнены сплошными и беспористыми по всей поверхности основы, независимо от микро- и макрорельефа последней, как на гладком участке 5, так и на шероховатом 6 и пористом 7 участках поверхности костного имплантата. Биоактивный слой, содержит преимущественно окислы титана типа рутил состава TiO2. Биоактивный слой не содержит азота, водорода, углерода и их соединений с другими элементами.The concentration of titanium oxides in the intermediate layer 4 increases (Fig. 2) in the direction from sublayer 2 to the bioactive words 3 exponentially (section 1 of curve 5) near the sublayer and according to the logarithmic law (section 2 of curve 5) near the bioactive layer. The content of aluminum and zirconium oxides in the intermediate layer does not exceed 2-7%, and their concentration decreases from the sublayer to the bioactive layer according to the normal law (curve c, section 3). The bioactive layer has a thickness of 0.8-1.1 μm, the concentration of titanium oxides in this layer is in the range of 93-98%, and the integral thickness of the coating is in the range of 1.0-3.0 μm. The sublayer of titanium 2 and the bioactive layer 3 of titanium oxides (Fig. 1) are solid and non-porous over the entire surface of the base, regardless of the micro- and macrorelief of the latter, both on a smooth section 5 and on a rough 6 and porous 7 sections of the surface of the bone implant. The bioactive layer contains mainly titanium oxides of the rutile type, composition TiO 2 . The bioactive layer does not contain nitrogen, hydrogen, carbon and their compounds with other elements.

Использование костного имплантата с заявляемым тонкопленочным покрытием в ортопедии и травматологии позволяет обеспечивать повышенную адгезию к основе, увеличение плотности покрытия, коррозионной стойкости, биосовместимости и биоактивности, а в конечном итоге, ускорить остеоинтеграцию имплантата в костной ткани.The use of a bone implant with the claimed thin-film coating in orthopedics and traumatology allows for increased adhesion to the base, increased coating density, corrosion resistance, biocompatibility and bioactivity, and ultimately accelerate the osseointegration of the implant in bone tissue.

Claims (8)

1. Тонкопленочное покрытие, содержащее беспористый титановый подслой, прилегающий к основе, биоактивный слой и промежуточный слой, состоящий из смеси материалов, входящих в состав подслоя и биоактивного слоя, отличающееся тем, что биоактивный слой состоит преимущественно из окислов титана различного стехиометрического состава, например TiO2, TiO, Ti2O3, поверхность основы имеет избыточное число активных атомов, причем концентрация окислов титана в промежуточном слое увеличивается от подслоя к биоактивному слою, а между окислами титана дополнительно размещены окислы алюминия и циркония, концентрация которых убывает от подслоя к биоактивному слою.1. A thin film coating containing a non-porous titanium sublayer adjacent to the base, a bioactive layer and an intermediate layer consisting of a mixture of materials that make up the sublayer and the bioactive layer, characterized in that the bioactive layer consists mainly of titanium oxides of various stoichiometric composition, for example TiO 2 , TiO, Ti 2 O 3 , the base surface has an excessive number of active atoms, and the concentration of titanium oxides in the intermediate layer increases from the sublayer to the bioactive layer, and between titanium oxides The oxides of aluminum and zirconium, whose concentration decreases from the sublayer to the bioactive layer, are additionally placed. 2. Покрытие по п. 1 , отличающееся тем, что подслой выполнен из титана с чистотой не ниже 99,999 и имеет толщину в диапазоне 0,02-1,0 мкм.2. The coating according to claim 1, characterized in that the sublayer is made of titanium with a purity of not less than 99.999 and has a thickness in the range of 0.02-1.0 μm. 3. Покрытие по пп.1-2, отличающееся тем, что концентрация окислов титана в промежуточном слое увеличивается в направлении от подслоя к биоактивному слою экспоненциально вблизи подслоя и по логарифмическому закону вблизи биоактивного слоя.3. The coating according to claims 1 to 2, characterized in that the concentration of titanium oxides in the intermediate layer increases in the direction from the sublayer to the bioactive layer exponentially near the sublayer and according to the logarithmic law near the bioactive layer. 4. Покрытие по пп.1-3, отличающееся тем, что содержание окислов алюминия и циркония в промежуточном слое не превышает 2-7%, а их концентрация убывает от подслоя к биоактивному слою по нормальному закону.4. The coating according to claims 1-3, characterized in that the content of aluminum and zirconium oxides in the intermediate layer does not exceed 2-7%, and their concentration decreases from the sublayer to the bioactive layer according to the normal law. 5. Покрытие по пп.1-4, отличающееся тем, что биоактивный слой имеет толщину 0,8-1,1 мкм, концентрация окислов титана в этом слое находится в пределах 93-98%, а интегральная толщина покрытия находится в пределах 1,0-3,0 мкм.5. The coating according to claims 1 to 4, characterized in that the bioactive layer has a thickness of 0.8-1.1 μm, the concentration of titanium oxides in this layer is in the range of 93-98%, and the integral thickness of the coating is in the range of 1, 0-3.0 microns. 6. Покрытие по пп.1-5, отличающееся тем, что подслой и биоактивный слой окислов титана выполнены сплошными и беспористыми по всей поверхности основы, независимо от микрои макрорельефа последней.6. The coating according to claims 1-5, characterized in that the sublayer and the bioactive layer of titanium oxides are made continuous and non-porous over the entire surface of the substrate, regardless of the micro and macrorelief of the latter. 7. Покрытие по пп.1-6, отличающееся тем, что биоактивный слой, содержит преимущественно окислы титана типа рутил состава ПО2.7. The coating according to claims 1 to 6, characterized in that the bioactive layer contains mainly titanium oxides of the rutile type composition PO 2 . 8. Покрытие по п. 1, отличающееся тем, что содержит биоактивный слой, свободный от азота, водорода, углерода и их соединений с другими элементами.8. The coating according to claim 1, characterized in that it contains a bioactive layer free of nitrogen, hydrogen, carbon and their compounds with other elements.
EA199700013A 1996-12-31 1996-12-31 Thin protective film of bone implant EA000399B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA199700013A EA000399B1 (en) 1996-12-31 1996-12-31 Thin protective film of bone implant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA199700013A EA000399B1 (en) 1996-12-31 1996-12-31 Thin protective film of bone implant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199700013A1 EA199700013A1 (en) 1998-06-25
EA000399B1 true EA000399B1 (en) 1999-06-24

Family

ID=8161407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199700013A EA000399B1 (en) 1996-12-31 1996-12-31 Thin protective film of bone implant

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA000399B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018038624A1 (en) * 2016-08-22 2018-03-01 Олег Викторович БАРЗИНСКИЙ Composite carbon nanomaterial for repairing bone defects, a method for producing same, and an implant made from composite carbon nanomaterial

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765921C1 (en) * 2018-06-15 2022-02-04 Общество с ограниченной ответственностью "Нараяма" Method for manufacturing a dental implant using a composite nanocoating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018038624A1 (en) * 2016-08-22 2018-03-01 Олег Викторович БАРЗИНСКИЙ Composite carbon nanomaterial for repairing bone defects, a method for producing same, and an implant made from composite carbon nanomaterial

Also Published As

Publication number Publication date
EA199700013A1 (en) 1998-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9764061B2 (en) Method of providing a zirconium surface and resulting product
AU2004299476B2 (en) Oxidized zirconium on a porous structure for bone implant use
EP0968011B1 (en) Method of surface oxidizing zirconium alloys and resulting product
EP1720702B1 (en) Dual layer diffusion bonded chemical vapor coating for medical implants
KR101415176B1 (en) Applications of diffusion hardening techniques
Khanna et al. Novel artificial hip joint: A layer of alumina on Ti–6Al–4V alloy formed by micro-arc oxidation
Li et al. Formation and growth of calcium phosphate on the surface of oxidized Ti–29Nb–13Ta–4.6 Zr alloy
JP2008525633A (en) Mechanical parts with improved deformability
Bandyopadhyay et al. Laser surface modification of metallic biomaterials
Khanna et al. Fabrication of dense α-alumina layer on Ti-6Al-4V alloy hybrid for bearing surfaces of artificial hip joint
JP4635177B2 (en) Biocompatible implant material and method for producing the same
AU2021222575A1 (en) Coated implant and method of making the same
RU2146535C1 (en) Method for manufacturing of intrabone dental implant with multilayer biologically active plasma deposit
US5482731A (en) Method for bonding a calcium phosphate coating to stainless steels and cobalt base alloys for bioactive fixation of artificial implants
JP2024036507A (en) Manufacturing method of artificial joint stem
EA000399B1 (en) Thin protective film of bone implant
JPH05317346A (en) Artificial organ formed of metal alloy for orthomechanical application and device for biological fixation of natural bone
Shechtman et al. Protective PEO-coatings on titanium shape memory alloy for medical implants
Bell et al. Pulsed laser deposition of hydroxyapatite-diamondlike carbon multilayer films and their adhesion aspects
WO2021240798A1 (en) Stem for artificial joint
JPS63147455A (en) Composite implant member
Verechshagin et al. Ceramic coatings and its properties controlling

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY RU