RU2508130C1 - Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing - Google Patents

Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing Download PDF

Info

Publication number
RU2508130C1
RU2508130C1 RU2013102438/15A RU2013102438A RU2508130C1 RU 2508130 C1 RU2508130 C1 RU 2508130C1 RU 2013102438/15 A RU2013102438/15 A RU 2013102438/15A RU 2013102438 A RU2013102438 A RU 2013102438A RU 2508130 C1 RU2508130 C1 RU 2508130C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
silicon
implant
cardio
carbon
Prior art date
Application number
RU2013102438/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Григорьевич Псахье
Александр Иванович Лотков
Людмила Леонидовна Мейснер
Станислав Николаевич Мейснер
Елена Георгиевна Бармина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Priority to RU2013102438/15A priority Critical patent/RU2508130C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2508130C1 publication Critical patent/RU2508130C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.SUBSTANCE: invention relates to production of cardio implants from titanium nickelid-based alloy with shape memory and superelasticity effects modified surface layer. Said implants are intended for long-term operation in cardiovascular system and feature corrosion resistance, biocompatibility and nontoxicity in biological media. Proposed method comprises making said cardio implant, chemical and electrochemical surface cleaning, surface cleaning by silicon ion flows produced by spraying silicon cathode in vacuum under conditions of high-dose ion implantation with fluence of (0.5÷6.0)×10cmto obtain modified 80-95 nm-thick surface layer. The latter consists of at least two sublayers. Outer 20-25 nm-thick sublayer contains oxygen, carbon, silicon and titanium at the following ratio of components, at.%: oxygen - 25-65, carbon - 1-5, silicon - 1-10, titanium making the rest. Mid 60-70 nm-thick sublayer contains oxygen, carbon, silicon, titanium and nickel at the following ratio of components, at.%: oxygen - 5-30, carbon - 1-5, silicon - 10-30, nickel - 1-50, titanium making the rest. Note here that maximum concentration of silicon is reached at 30-35 nm from the surface.EFFECT: modified surface layer features no apparent interface between sublayers.9 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к изготовлению кардиоимплантатов из сплава на основе никелида титана с эффектом памяти формы (ЭПФ) и сверхэластичности с модифицированным ионно-плазменной обработкой поверхностным слоем, предназначенных для длительной эксплуатации в сердечно-сосудистой системе организма и обладающих коррозионной стойкостью, биосовместимостью и нетоксичностью в биологических средах.The invention relates to the manufacture of cardio implants from an alloy based on titanium nickelide with shape memory effect (EPF) and superelasticity with a modified ion-plasma surface layer for long-term use in the cardiovascular system of the body and possessing corrosion resistance, biocompatibility and non-toxicity in biological environments .

Известны биосовместимые многокомпонентные наноструктурные покрытия (МНП) для имплантатов (RU 2281122, A61L 27/02, A61K 6/02, опубл. 10.08. 2006)[1], работающие под нагрузкой, выполнены на основе карбонитрида титана с введением дополнительных элементов, улучшающих механические и трибологические свойства покрытия, а также обеспечивающие его биоактивность, биосовместимость и нетоксичность. Суммарные концентрации основных и дополнительных элементов в покрытии имеют следующее соотношение:Known biocompatible multicomponent nanostructured coatings (MNP) for implants (RU 2281122, A61L 27/02, A61K 6/02, publ. 10.08. 2006) [1] operating under load, are based on titanium carbonitride with the introduction of additional elements that improve mechanical and tribological properties of the coating, as well as ensuring its bioactivity, biocompatibility and non-toxicity. The total concentration of the main and additional elements in the coating have the following ratio:

1.2 < X i X j < 20

Figure 00000001
1.2 < X i X j < twenty
Figure 00000001

где Xi - суммарная концентрация основных элементов Ti, C, N в покрытии, Yj - суммарная концентрация дополнительных элементов Ca, Zr, Si, K, Mn, O, P в покрытии, при этом концентрацию элементов в покрытии выбирают при следующем соотношении компонентов, ат.%: Ti 30-50, C 15-40, N 0.5-30, O 5-25, Ca 0-7, Zr 0-20, Si 0-30, P 0-1.5, Mn 0-1.0, К 0-1.0. Для измерения физико-механических и трибологических свойств МНП осаждались на подложки из титанового сплава марки ВТ 1-0, никелевого сплава Целит-Н, кобальтового сплава Целит-К, а также никелида титана.where X i is the total concentration of the main elements Ti, C, N in the coating, Y j is the total concentration of additional elements Ca, Zr, Si, K, Mn, O, P in the coating, while the concentration of elements in the coating is chosen in the following ratio of components , at.%: Ti 30-50, C 15-40, N 0.5-30, O 5-25, Ca 0-7, Zr 0-20, Si 0-30, P 0-1.5, Mn 0-1.0, K 0-1.0. To measure the physicomechanical and tribological properties, MNPs were deposited on substrates of titanium alloy grade VT 1-0, nickel alloy Celite-N, cobalt alloy Celite-K, and titanium nickelide.

Недостатком известного способа является то, что материалы, на которые осаждали МНП, кроме никелида титана, не могут быть использованы для изготовления кардиоимплантатов, в частности для закупорки ушка левого предсердия зонтичного устройства, так как они не обладают термической памятью формы или сверхэластичностью в диапазоне температур человеческого тела.The disadvantage of this method is that the materials on which MNP was deposited, in addition to titanium nickelide, cannot be used for the manufacture of cardioimplants, in particular for clogging the left atrium of an umbrella device, since they do not have thermal shape memory or superelasticity in the human temperature range body.

Недостатком данного способа также является сложность достижения указанного компонентного состава элементов в МНП покрытии.The disadvantage of this method is the difficulty of achieving the specified component composition of the elements in the MNE coating.

Описан способ формирования наноструктурированного биосовместимого покрытия на имплантатах (RU 2448741, A61L 27/30, A61L 27/56, A61F 2/28, опубл. 27.04.2012)[2], который заключается в осаждении на поверхность имплантата пленки поликремния в реакторе. Полученную пленку поликремния подвергают химическому травлению для образования наноструктурированного приповерхностного слоя пористого поликремния. Травление пленки поликремния осуществляют при погружении имплантата в смесь, содержащую 50-55% водный раствор тетрафтороборной кислоты (HBF4), 70-90% водный раствор азотной кислоты (HNO3) и анионное поверхностно-активное вещество на основе аммонийной соли перфторсульфокислоты RfPSC3NH4 в количестве 5·10-3-10-2 (мас.%), где Rf-C8F17, или C2 F5OC3F6OC2F4, или C6F13CH2CH2. Используют водные растворы кислот при соотношении их объемных частей: HBF4:HNO3, как (100-800):(1:1,1), с последующей промывкой имплантата деионизованной водой и сушкой. Расширяются технологические возможности способа вне зависимости от используемых материалов и конструктивных особенностей имплантатов.A method for forming a nanostructured biocompatible coating on implants is described (RU 2448741, A61L 27/30, A61L 27/56, A61F 2/28, publ. 04/27/2012) [2], which consists in the deposition of a polysilicon film on the surface of the implant in a reactor. The resulting polysilicon film is subjected to chemical etching to form a nanostructured surface layer of porous polysilicon. The polysilicon film is etched when the implant is immersed in a mixture containing a 50-55% aqueous solution of tetrafluoroboric acid (HBF 4 ), a 70-90% aqueous solution of nitric acid (HNO 3 ) and an anionic surfactant based on the ammonium salt of perfluorosulfonic acid R f PSC 3 NH 4 in an amount of 5 · 10 -3 -10 -2 (wt.%), Where R f -C 8 F 17 , or C 2 F 5 OC 3 F 6 OC 2 F 4 , or C 6 F 13 CH 2 CH 2 . Aqueous solutions of acids are used at a ratio of their volume parts: HBF 4 : HNO 3 , as (100-800) :( 1: 1,1), followed by washing of the implant with deionized water and drying. The technological capabilities of the method are expanding, regardless of the materials used and the design features of the implants.

Недостатком данного способа является то, что пленка поликремния на поверхности материалов, выбранных из ряда: металлы (титан, сплавы титана, сталь), металлокерамика и стеклокерамика, в результате химического травления приобретает пористую структуру. Такой приповерхностный слой на основе поликремния с пористой структурой не может играть роль барьерного слоя при контакте с биосредой (кровь, мягкие и твердые ткани организма человека), препятствующего выходу в нее ионов никеля. Другим недостатком известного приповерхностного слоя является его хрупкость и относительно невысокая адгезионная прочность сцепления с поверхностью имплантата, в результате чего это покрытие может разрушаться при деформации имплантата, что будет нарушать сплошность барьерного слоя.The disadvantage of this method is that the polysilicon film on the surface of materials selected from the series: metals (titanium, titanium alloys, steel), cermets and glass ceramics, as a result of chemical etching acquires a porous structure. Such a near-surface layer based on polysilicon with a porous structure cannot play the role of a barrier layer upon contact with a biological medium (blood, soft and hard tissues of the human body), which prevents the release of nickel ions into it. Another disadvantage of the known near-surface layer is its fragility and relatively low adhesive strength of adhesion to the surface of the implant, as a result of which this coating can break when the implant is deformed, which will disrupt the continuity of the barrier layer.

Известен способ поверхностной обработки материалов с памятью формы, таких как сплавы на основе никелида титана (US 2006157159, A61L 27/06, A61L 27/50, C23C 14/48, С23С 8/36, опубл. 2006.07.20)[3], с использованием методов ионно-пучковой или плазменно-иммерсионной имплантации или осаждения ионов с целью изменения поверхностных свойств данных материалов для использования, в первую очередь, в качестве медицинских материалов. Поверхность, обработанная азотом, кислородом и углеродом, становиться биоинертной, что может быть достигнуто также после ионной имплантации других химических элементов, например, таких как кремний.A known method of surface treatment of materials with shape memory, such as alloys based on titanium nickelide (US 2006157159, A61L 27/06, A61L 27/50, C23C 14/48, C23C 8/36, publ. 2006.07.20) [3], using methods of ion-beam or plasma-immersion implantation or ion deposition in order to change the surface properties of these materials for use, first of all, as medical materials. The surface treated with nitrogen, oxygen and carbon becomes bioinert, which can also be achieved after ion implantation of other chemical elements, such as silicon.

Недостатком известного способа является то, что в нем описаны методы плазменно-иммерсионной ионной имплантации и осаждения покрытий на медицинские конструкции из сплавов на основе никелида титана, основанные на ионно-пучковых и плазменных методах обработки поверхности, позволяющие получать тонкие покрытия, сравнительно небольшой толщины - не более 100 нм, которые обладают теми же недостатками известного источника [2].The disadvantage of this method is that it describes the methods of plasma-immersion ion implantation and deposition of coatings on medical structures made of titanium nickelide alloys based on ion-beam and plasma surface treatment methods, which allow to obtain thin coatings of a relatively small thickness - not more than 100 nm, which have the same disadvantages of a known source [2].

Также в известном способе отмечено, как рекомендация, что кремний может быть использован для создания биоинертной поверхности имплантата. Однако не приведены какие-либо данные о химическом составе в поверхностном слое, в том числе о содержании атомов никеля и его изменении после ионно-пучковой или ионно-плазменной обработки сплава на основе никелида титана с использованием потоков ионов кремния.Also in the known method, it is noted as a recommendation that silicon can be used to create a bioinert surface of the implant. However, no data are presented on the chemical composition in the surface layer, including the content of nickel atoms and its change after ion-beam or ion-plasma treatment of an alloy based on titanium nickelide using fluxes of silicon ions.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения материала на основе никелида титана с ЭПФ (RU 2191842, C22C 19/03, C23C 14/06, опубл. 27.10.2002)[4] с поверхностным слоем, модифицированным путем ионной имплантации легирующими элементами, в качестве которых выбраны кислород, углерод, титан и/или цирконий, имеет глубину модифицированного слоя 50-300 нм, а состав модифицированного слоя имеет следующее соотношение элементов, ат.%: кислород 25-75, углерод 5-10, титан и/или цирконий 20-50, никель 0-20. Кроме того, в качестве основы выбран никелид титана следующего состава, ат.%: никель 49-51, титан - остальное. Материал с такими элементами и при данной их концентрации в модифицированном слое имеет высокую коррозионную стойкость как в исходном состоянии, так и после многократных циклов деформирования в режиме нагрузка-разгрузка, а также низкую растворимость ионов никеля в агрессивных средах.The closest in technical essence is a method for producing a material based on titanium nickelide with EPF (RU 2191842, C22C 19/03, C23C 14/06, publ. 10/27/2002) [4] with a surface layer modified by ion implantation with alloying elements, in the quality of which oxygen, carbon, titanium and / or zirconium are selected, has a depth of the modified layer of 50-300 nm, and the composition of the modified layer has the following ratio of elements, at.%: oxygen 25-75, carbon 5-10, titanium and / or zirconium 20-50, nickel 0-20. In addition, titanium nickelide of the following composition was selected as the basis, at.%: Nickel 49-51, titanium - the rest. A material with such elements and at their given concentration in the modified layer has high corrosion resistance both in the initial state and after repeated deformation cycles in the load-unloading mode, as well as low solubility of nickel ions in aggressive environments.

Недостатком известного способа является то, что материал на основе никелида титана с ЭПФ с поверхностным слоем, модифицированным путем ионной имплантации упомянутыми в изобретении легирующими элементами, хоть и обладает низкой растворимостью никеля в биохимических растворах, но этого фактора не достаточно для использования данного материала на основе никелида титана с ЭПФ для изготовления кардиоимплантатов, так как это не обеспечивает быструю интеграцию имплантата с организмом животного или человека путем создания на его поверхности органической пленки, изолирующей неорганический (металлический) материал от прямого контакта с кровью.The disadvantage of this method is that the material based on titanium nickelide with EPF with a surface layer modified by ion implantation with the alloying elements mentioned in the invention, although it has low solubility of nickel in biochemical solutions, but this factor is not enough to use this material based on nickelide titanium with EPF for the manufacture of cardio implants, as this does not provide the rapid integration of the implant with the body of an animal or person by creating on its surface and an organic film that insulates the inorganic (metallic) material from direct contact with blood.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с модифицированным ионноплазменной обработкой поверхностным слоем. Полученный предлагаемым способом кардиоимплантат с модифицированным поверхностным слоем обладает биосовместимостью, коррозионной стойкостью и отсутствием токсичности.The objective of the invention is to develop a method for the manufacture of a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide with a modified ion-plasma surface layer treatment. Obtained by the proposed method, a cardio implant with a modified surface layer has biocompatibility, corrosion resistance and lack of toxicity.

Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с модифицированным ионно-плазменнной обработкой поверхностным слоем включает ионную имплантацию легирующих элементов в поверхностный слой кардиоимплантата с флюенсом (0,5÷6,0)×1017 см-2, при этом сначала изготавливают кардиоимплантат, затем осуществляют химическую и электрохимическую очистку его поверхности, далее проводят обработку поверхности кардиоимплантата потоками ионов кремния, полученных путем распыления кремниевого катода в вакууме, в режиме высокодозовой ионной имплантации с получением поверхностного модифицированного слоя толщиной 80-95 нм, состоящего, по меньшей мере, из двух подслоев:The specified technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide with a modified ion-plasma surface treatment involves ion implantation of alloying elements into the surface layer of a cardio implant with a fluence (0.5 ÷ 6.0) × 10 17 cm -2 first, a cardio implant is made, then chemical and electrochemical cleaning of its surface is carried out, then the surface of the cardio implant is treated with flows of silicon ions obtained by spraying a silicon cathode in vacuum, in the high-dose ion implantation mode to obtain a surface modified layer with a thickness of 80-95 nm, consisting of at least two sublayers:

наружный подслой толщиной 20-25 нм содержит кислород, углерод, кремний и титан при следующем соотношении элементов, ат.%:the outer sublayer with a thickness of 20-25 nm contains oxygen, carbon, silicon and titanium in the following ratio of elements, at.%:

кислородoxygen 25-6525-65 углеродcarbon 1-51-5 кремнийsilicon 1-101-10 титанtitanium остальное;rest;

промежуточный подслой толщиной 60-70 нм содержит кислород, углерод, кремний, титан и никель при следующем соотношении элементов, ат.%:the intermediate sublayer 60-70 nm thick contains oxygen, carbon, silicon, titanium and nickel in the following ratio of elements, at.%:

кислородoxygen 5-305-30 углеродcarbon 1-51-5 кремнийsilicon 10-3010-30 никельnickel 1-501-50 титанtitanium остальное,rest,

причем максимальную концентрацию кремний достигает на глубине 30-35 нм от поверхности.and the maximum concentration of silicon reaches a depth of 30-35 nm from the surface.

Исходный сплав на основе никелида титана имеет следующий состав химических элементов, ат.%:The initial alloy based on titanium nickelide has the following composition of chemical elements, at.%:

ТитанTitanium 49.00-49.5049.00-49.50 НикельNickel 50.50-51.00.50.50-51.00.

Исходный сплав на основе никелида титана имеет дополнительно примеси внедрения O, N, C и замещения Fe, Co до 0.2 ат.%.The initial alloy based on titanium nickelide has additional impurities of O, N, C incorporation and Fe, Co substitution up to 0.2 at.%.

Сплав на основе никелида титана имеет температуру завершения обратного мартенситного превращения (Ак) при его нагреве не более 23°C.An alloy based on titanium nickelide has a temperature of completion of the reverse martensitic transformation (Ak) when it is heated no more than 23 ° C.

Сплав на основе никелида титана имеет величину обратимой неупругой деформации не менее 6%.An alloy based on titanium nickelide has a reversible inelastic strain of at least 6%.

Кардиоимплантат для закупорки ушка левого предсердия выполнен в виде зонтичного устройства (далее по тексту зонтичное устройство).The cardio implant for clogging the ear of the left atrium is made in the form of an umbrella device (hereinafter referred to as an umbrella device).

Химическую очистку кардиоимплантата проводят в смеси азотной и плавиковой кислот при температуре 50°С.Chemical cleaning of a cardio implant is carried out in a mixture of nitric and hydrofluoric acids at a temperature of 50 ° C.

Электрохимическую очистку кардиоимплантата проводят в смеси кислот CH3COOH (97%):HCIO4(70%), взятых в соотношении 3:1 об.ч.The electrochemical purification of a cardio implant is carried out in a mixture of acids CH 3 COOH (97%): HCIO 4 (70%), taken in a ratio of 3: 1 vol.h.

Обработку поверхности кардиоимплантата потоками ионов кремния проводят при ускоряющем напряжении 40-80 кВ, при частоте следования импульсов 50-100 Гц в течение 5-60 минут.The surface treatment of the cardioimplant with silicon ion flows is carried out at an accelerating voltage of 40-80 kV, with a pulse repetition rate of 50-100 Hz for 5-60 minutes.

Использование сплава на основе никелида титана, в частности, в диапазоне следующих составов, ат.%:The use of an alloy based on titanium nickelide, in particular, in the range of the following compositions, at.%:

титанtitanium 49.00-49.5049.00-49.50 никельnickel 50.50-51.0050.50-51.00

в сердечно-сосудистой хирургии в качестве материала для кардиоимплантатов связано с наличием у данного сплава ценных механических свойств, таких как термическая память формы, сверхэластичность. В частности, упомянутый двойной сплав на основе никелида титана может иметь дополнительно примеси внедрения O, N, C и замещения Fe, Co до 0.2 ат.%. Содержание такого небольшого количества указанных примесей не оказывает существенного влияния на его функциональные свойства. Используемый сплав на основе никелида титана имеет температуру завершения обратного мартенситного превращения (Ак) при его нагреве не более 23°C и величину обратимой неупругой деформации не менее 6%.in cardiovascular surgery, as a material for cardio implants, it is associated with the presence of valuable mechanical properties in this alloy, such as thermal shape memory, superelasticity. In particular, the aforementioned titanium nickelide double alloy may additionally contain impurities of O, N, C incorporation and substitution of Fe, Co up to 0.2 at.%. The content of such a small amount of these impurities does not significantly affect its functional properties. The titanium nickelide-based alloy used has a temperature of completion of the reverse martensitic transformation (Ak) when it is heated no more than 23 ° C and a reversible inelastic strain of at least 6%.

Указанные свойства сплава на основе никелида титана необходимы при изготовлении кардиоимплантатов определенных конструкций, требующих восстановления их формы при температуре человеческого тела, а также для их длительной работы в органах сердечно-сосудистой системы под нагрузкой (мышечное давление на конструкцию со стороны стенок сосудов).The indicated properties of an alloy based on titanium nickelide are necessary in the manufacture of cardioimplants of certain designs, requiring restoration of their shape at the temperature of the human body, as well as for their long-term work in the organs of the cardiovascular system under load (muscle pressure on the structure from the side of the vessel walls).

Присутствие значительной доли атомов никеля в сплаве (50.50-51.00 ат.%) обуславливает необходимость создания барьерного слоя, препятствующего проникновению ионов никеля в биосреду (ткани и жидкости - кровь, лимфа крови) в результате коррозионных процессов, протекающих на поверхности кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана при контакте с биологическими тканями и жидкостями и сопровождающихся выделением ионов никеля. Увеличение концентрации атомов никеля в тканях выше допустимого уровня способствует ухудшению биологической совместимости имплантата, оказывает на организм токсическое и аллергическое воздействие, может приводить к возникновению воспалительных процессов.The presence of a significant fraction of nickel atoms in the alloy (50.50-51.00 at.%) Necessitates the creation of a barrier layer that prevents the penetration of nickel ions into the biological medium (tissues and liquids - blood, blood lymph) as a result of corrosion processes occurring on the surface of a cardio implant made from an alloy based on titanium nickelide in contact with biological tissues and fluids and accompanied by the release of nickel ions. An increase in the concentration of nickel atoms in tissues above the permissible level contributes to the deterioration of the biological compatibility of the implant, has a toxic and allergic effect on the body, and can lead to inflammatory processes.

Известно, что модификация поверхности кардиоимплантатов из сплавов на основе никелида титана может приводить к изменению механических характеристик поверхностных слоев сплавов.It is known that surface modification of cardio implants from titanium nickelide-based alloys can lead to a change in the mechanical characteristics of the surface layers of the alloys.

Несмотря на значительное количество [1-4] опубликованных экспериментальных данных, проблема поиска оптимальных методов обработки поверхности кардиоимплантатов из сплава на основе никелида титана с ЭПФ до сих пор не решена.Despite a significant amount of published experimental data [1-4], the problem of finding optimal methods for surface treatment of cardio implants from an alloy based on titanium nickelide with EPF has not yet been solved.

Настоящим изобретением предложен способ изготовления кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с модифицированным ионно-плазменнной обработкой поверхностным слоем.The present invention provides a method for manufacturing a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide with a modified ion-plasma surface treatment.

Кардиоимплантат в частном исполнении представляет собой зонтичное устройство и может быть изготовлен из трубки сплава на основе никелида титана с помощью лазерной резки и формующих шаблонов; таким образом, получают каркасную заготовку зонтичного устройства.A private cardio implant is an umbrella device and can be made of an alloy tube based on titanium nickelide using laser cutting and forming templates; in this way, a frame blank of the umbrella device is obtained.

Затем проводят химическую и электрохимическую очистку каркасной заготовки зонтичного устройства, которая заключается в удалении дефектов лазерной резки типа наплывов, брызг и уменьшении толщины оксидной пленки.Then, chemical and electrochemical cleaning of the frame blank of the umbrella device is carried out, which consists in removing laser cutting defects such as sagging, splashing and reducing the thickness of the oxide film.

Выбор кремния как химического элемента для легирования поверхностных слоев сплава на основе никелида титана позволит решить некоторые из перечисленных проблем благодаря его химическим (электронный аналог углерода), физическим (частично растворяется в решетке титана с образованием ограниченного твердого раствора замещения и образует биоинертные, нерастворимые фазы на основе титана, никеля и кремния, которые могут являться основой для синтеза композиционной металлокерамики на основе титана и кремния) и биологическим (высокая совместимость с живыми клетками) свойствам.The choice of silicon as a chemical element for alloying the surface layers of an alloy based on titanium nickelide will solve some of these problems due to its chemical (electronic carbon analog) and physical (partially soluble in the titanium lattice with the formation of a limited substitutional solid solution and forms bioinert, insoluble phases based on titanium, nickel and silicon, which can be the basis for the synthesis of composite cermets based on titanium and silicon) and biological (high compatibility bridge with living cells) properties.

Ионно-плазменная обработка поверхности кардиоимплантата потоками ионов кремния сопровождается распылением поверхностного слоя, его текстурированием и понижением класса шероховатости, что повышает возможность клеток прикрепиться к поверхности кардиоимплантата, а развитый поверхностный ландшафт становится естественным резервуаром внеклеточного матрикса, то есть питательной среды, которая всегда окружает живую клетку.Ion-plasma treatment of the surface of the cardio implant with flows of silicon ions is accompanied by sputtering of the surface layer, its texturing and lowering the roughness class, which increases the ability of cells to attach to the surface of the cardio implant, and the developed surface landscape becomes a natural reservoir of the extracellular matrix, that is, a nutrient medium that always surrounds a living cell .

Проведенные эксперименты по модификации поверхностного слоя кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана путем обработки поверхности кардиоимплантата потоками ионов кремния, полученных путем распыления кремниевого катода в вакууме, в режиме высокодозовой ионной имплантации с флюенсом (D), равным (0,5 -6,0)х1017 см-2 показывают, что в поверхностном слое толщиной 80-95 нм формируется кремнийсодержащий слой, максимальная концентрация атомов кремния в котором достигает 30 ат.% на глубине 30-35 нм (см. фиг 1).The experiments performed on the modification of the surface layer of a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide by treating the surface of a cardio implant with flows of silicon ions obtained by sputtering a silicon cathode in vacuum in the high-dose ion implantation regime with fluence (D) equal to (0.5 -6.0) x10 17 cm -2 show that in the surface layer with a thickness of 80-95 nm a silicon-containing layer is formed, the maximum concentration of silicon atoms in which reaches 30 at.% at a depth of 30-35 nm (see Fig. 1).

Заявленный интервал флюенса обеспечивает требуемую, заранее заданную концентрацию атомов добавляемых (легирующих) химических элементов - кремния, кислорода и углерода, их распределение по глубине модифицированного поверхностного слоя в процессе ионной обработки, а также толщину модифицированного слоя (см. фиг 1).The claimed fluence range provides the required, predetermined concentration of atoms of added (alloying) chemical elements - silicon, oxygen and carbon, their distribution over the depth of the modified surface layer during ion processing, as well as the thickness of the modified layer (see Fig. 1).

Необходимые для достижения технического результата величины флюенса в заявленных пределах получают варьированием параметрами ионно-плазменной обработки, а именно ускоряющим напряжением 40 - 80 кВ, частотой следования импульсов 50-100 Гц и временем обработки 5-60 минут. В настоящем изобретении в разделе осуществления изобретения приведен один пример достижения необходимой заявленной величины флюенса. На основе профессиональных знаний в области ионно-плазменной обработки специалист в состоянии получить и другие величины флюенса в заявленных пределах, варьируя вышеизложенными технологическими параметрами обработки.The fluence values necessary for achieving the technical result within the stated limits are obtained by varying the parameters of the ion-plasma treatment, namely, an accelerating voltage of 40 - 80 kV, a pulse repetition rate of 50-100 Hz and a processing time of 5-60 minutes. In the present invention, in the section of the invention, one example of achieving the desired declared fluence value is given. Based on professional knowledge in the field of ion-plasma treatment, a specialist is able to obtain other fluence values within the stated limits, varying the above processing parameters.

На фиг.1 представлены Ожэ-спектр, соответствующий составу исходного образца в слое на глубине ~10 нм (а), профили распределения концентрации основных элементов в поверхностных слоях сплава TiNi перед (б) и после ионной модификации кремнием (в).Figure 1 shows the Auger spectrum corresponding to the composition of the initial sample in the layer at a depth of ~ 10 nm (a), the distribution profiles of the concentration of the main elements in the surface layers of the TiNi alloy before (b) and after ion modification with silicon (c).

В условиях ионной имплантации происходит перераспределение концентрации элементов в поверхностном слое кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана, приводящее к существенному уменьшению содержания никеля в наружном подслое толщиной от 20 до 35 нм вплоть до их полного отсутствия на глубину до 20 нм от поверхности кардиоимплантата.Under conditions of ion implantation, the concentration of elements in the surface layer of the cardio implant is redistributed from an alloy based on titanium nickelide, which leads to a significant decrease in the nickel content in the outer sublayer with a thickness of 20 to 35 nm until they are completely absent to a depth of 20 nm from the surface of the cardio implant.

В результате ионно-плазменного воздействия поверхностный слой кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана фрагментируется на глубину более 15 мкм с образованием зеренно-субзеренной структуры с размерами субзерен в диапазоне значений от 100 нм до 1000 нм. Измельчение зеренной структуры в поверхностной области кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана приводит к повышению коррозионной стойкости поверхностного слоя в биосреде за счет существенного увеличения концентрации межзеренных границ и активизации в их окрестности окислительных реакций по отношению к титану, быстрому образованию оксидной пленки на основе титана и, как следствие, значительному повышению потенциала перепассивации Епп.As a result of ion-plasma exposure, the surface layer of a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide is fragmented to a depth of more than 15 μm with the formation of a grain-subgrain structure with subgrain sizes in the range from 100 nm to 1000 nm. Grinding the grain structure in the surface region of a cardio implant from an alloy based on titanium nickel leads to an increase in the corrosion resistance of the surface layer in the biological medium due to a significant increase in the concentration of grain boundaries and activation of oxidative reactions in relation to titanium in their vicinity, and the rapid formation of an oxide film based on titanium and, as a result, a significant increase in the potential for the passivation of EPP.

Таким образом, в процессе воздействия ионами кремния на поверхность кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана, которая осуществлялась в ионно-плазменной установке, происходит модификация поверхностной области кардиоимплантата в виде формирования поверхностного слоя, состоящего как минимум из двух подслоев, которые существенно различаются соотношением концентраций кислорода, углерода, никеля и кремния. Модифицированный поверхностный слой с измененным составом не обладает выраженной поверхностью раздела между подслоями, характерной для осажденного слоя (см. фиг.1).Thus, when silicon ions act on the surface of a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide, which was carried out in an ion-plasma installation, the surface region of the cardio implant is modified in the form of a surface layer consisting of at least two sublayers, which differ significantly in the ratio of oxygen concentrations , carbon, nickel and silicon. The modified surface layer with a modified composition does not have a pronounced interface between the sublayers characteristic of the deposited layer (see figure 1).

На фиг.1 представлены концентрационные профили распределения основных химических элементов в поверхностных слоях кардиоимплантата из сплава никелида титана. Видно, что максимальное на поверхности содержание кислорода и углерода, 50 ат.% и 20 ат.%, соответственно, понижается по экспоненциальной зависимости в довольно узком наружном слое и уже на глубине 10-20 нм не превышает 5 ат.% каждый. Распределение внедренных ионов кремния описывается кривой с максимумом концентрации кремния 30 ат.%, расположенным в приповерхностной области, как уже было выше отмечено, на глубине 30-35 нм от поверхности.Figure 1 shows the concentration distribution profiles of the main chemical elements in the surface layers of a cardioimplant of titanium nickelide alloy. It is seen that the maximum oxygen and carbon content on the surface, 50 at.% And 20 at.%, Respectively, decreases exponentially in a rather narrow outer layer and already at a depth of 10-20 nm each does not exceed 5 at. The distribution of embedded silicon ions is described by a curve with a maximum silicon concentration of 30 at.%, Located in the near-surface region, as already noted above, at a depth of 30-35 nm from the surface.

Наличие углерода в модифицированном слое обусловлено существованием адсорбированного углерода на исходной поверхности кардиоимплантата, на поверхности распыляемого материала (катода из кремния), а также присутствием углерода в остаточной атмосфере технического вакуума, который (углерод) по механизмам атомного перемешивания и диффузии проникает в более глубокие слои обрабатываемого сплава на основе никелида титана.The presence of carbon in the modified layer is due to the existence of adsorbed carbon on the initial surface of the cardioimplant, on the surface of the sprayed material (silicon cathode), as well as the presence of carbon in the residual atmosphere of the technical vacuum, which (carbon) penetrates into the deeper layers of the processed by atomic mixing and diffusion mechanisms titanium nickelide alloy.

После ионной модификации увеличилась концентрация кислорода в поверхностном слое, а толщина этого слоя в 2 раза превысила толщину оксидного слоя у кардиоимплантата до ионной обработки. Это связано с тем, что в процессе ионной имплантации помимо атомов основного имплантируемого химического элемента (кремний), как правило, в ионном пучке имеются такие элементы, как кислород, углерод, присутствующие как в остаточной атмосфере рабочей камеры, так и адсорбированные на поверхности облучаемого кардиоимплантата. В процессе ионно-пучкового воздействия, вследствие атомного перемешивания поверхностных и внутренних слоев, а также в результате радиационно-стимулированной диффузии, ионы этих элементов попадают в поверхностный слой и распределяются в нем, участвуя в формировании модифицированного поверхностного слоя.After ion modification, the concentration of oxygen in the surface layer increased, and the thickness of this layer was 2 times the thickness of the oxide layer of the cardioimplant before ion treatment. This is due to the fact that, in the process of ion implantation, in addition to the atoms of the main implantable chemical element (silicon), as a rule, in the ion beam there are elements such as oxygen, carbon, present both in the residual atmosphere of the working chamber and adsorbed on the surface of the irradiated cardioimplant . In the process of ion-beam exposure, due to atomic mixing of the surface and inner layers, and also as a result of radiation-stimulated diffusion, the ions of these elements fall into the surface layer and are distributed in it, participating in the formation of the modified surface layer.

Особого внимания заслуживают особенности перераспределения атомов никеля в поверхностном модифицированном слое. Из фиг.1 видно, что во внешнем (наружном) подслое толщиной 20 нм атомы никеля практически отсутствуют, затем наблюдается повышение их концентрации до величины, соответствующей его исходной концентрации в сплаве на глубине 80-95 нм от облученной поверхности.Particularly noteworthy are the features of the redistribution of nickel atoms in the surface modified layer. Figure 1 shows that in the outer (outer) sublayer with a thickness of 20 nm, nickel atoms are practically absent, then there is an increase in their concentration to a value corresponding to its initial concentration in the alloy at a depth of 80-95 nm from the irradiated surface.

Из результатов коррозионных испытаний следует, что потенциал перепассивации Епп сплава на основе никелида титана в биохимических водных растворах 0.9% NaCl, плазмы крови после модификации поверхности кардиоимплантата в среднем составляет 0.9 В в отличие от его значения Епп≈0.1 В, полученного при испытаниях кардиоимплантата с немодифицированной поверхностью. Повышение коррозионной стойкости поверхности кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с модифицированным ионами кремния поверхностным слоем обусловлено изменением химического состава в поверхностном слое кардиоимплантата после обработки ионным пучком кремния, в результате которой на поверхности кардиоимплантата образовались, как минимум, два высококоррозионностойких к биорастворам подслоя, расположенных один под другим: первый - наружный - на основе окси-карбидов титана (подслой на основе титана, кислорода и углерода); и второй - промежуточный - на основе силицидов титана и никеля; а также тем, что, во-первых, кремний в составе поверхностного слоя не участвует в окислительно-восстановительных процессах и при pH 7.3 не образует растворимых форм, во-вторых, изменение структурного состояния, а именно фрагментация и наноструктурирование приповерхностного слоя, ускоряет процесс перепассивации при коррозионных испытаниях с образованием дополнительного защитного пассивирующего слоя на поверхности кардиоимплантата. В результате потенциостатической выдержки в биохимических растворах при значении анодного потенциала Е, превышающем значение стационарного потенциала Ест для сплава на основе никелида титана, возможно образование малорастворимого соединения Ni2SiO4, что может являться одной из причин стабилизации пассивного состояния поверхностного слоя кардиоимплантата в области положительных потенциалов, повышающего его коррозионную устойчивость.From the results of the corrosion tests it follows that the potential for the passivation of E pp of an alloy based on titanium nickelide in biochemical aqueous solutions of 0.9% NaCl and blood plasma after modification of the surface of a cardioimplant is on average 0.9 V, in contrast to its value E pp ≈0.1 V obtained during testing of a cardioimplant with unmodified surface. The increase in the corrosion resistance of the surface of a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide with a modified silicon ion surface layer is due to a change in the chemical composition in the surface layer of a cardio implant after treatment with an silicon ion beam, which resulted in the formation of at least two highly corrosion-resistant sublayer on the cardio implant located one under another: the first - the outer - based on titanium oxy-carbides (a sublayer based on titanium, oxygen and carbon); and the second - intermediate - based on the silicides of titanium and nickel; as well as the fact that, firstly, silicon in the composition of the surface layer does not participate in redox processes and does not form soluble forms at pH 7.3, and secondly, a change in the structural state, namely, fragmentation and nanostructuring of the surface layer, accelerates the passivation process during corrosion tests with the formation of an additional protective passivating layer on the surface of the cardioimplant. As a result of potentiostatic exposure in biochemical solutions at a value of the anode potential E exceeding the value of the stationary potential E article for an alloy based on titanium nickelide, the formation of a poorly soluble compound Ni 2 SiO 4 is possible, which may be one of the reasons for the stabilization of the passive state of the surface layer of a cardioimplant in the region of positive potentials increasing its corrosion resistance.

Из результатов испытаний in vitro на биосовместимость с живыми клетками (были использованы мезенхимальные стволовые клетки (МСК) костного мозга крысы) кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с немодифицированным и модифицированным (кремнием) поверхностным слоем получено, что эффективность пролиферации клеток МСК на поверхности кардиоимплантата после ионной модификации оказалась в ~1,3 раза выше, чем на поверхности кардиоимплантата, которая не подвергалась ионно-пучковой обработке кремнием. Это означает, что после модификации пучками ионов кремния биосовместимость кардиоимплантата повысилась. Повышение эффективности пролиферации МСК клеток обусловлено отмеченными выше физико-химическими свойствами наружного слоя, сформированного при ионно-пучковом воздействии, которые привели к повышению пассивируемости, высокой коррозионной стойкости и биоинертности кардиоимплантата с модифицированным поверхностным слоем.From in vitro biocompatibility tests with living cells (rat bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) were used) of a cardiac implant from an alloy based on titanium nickelide with an unmodified and modified (silicon) surface layer, it was found that the proliferation efficiency of MSC cells on the surface of a cardioimplant after ion modification turned out to be ~ 1.3 times higher than on the surface of a cardio implant, which was not subjected to ion-beam treatment with silicon. This means that after modification with beams of silicon ions, the biocompatibility of the cardio implant has increased. The increase in the proliferation efficiency of MSC cells is due to the physicochemical properties of the outer layer formed by ion beam exposure, which led to an increase in passivability, high corrosion resistance, and bioinertness of a cardioimplant with a modified surface layer.

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.

Из трубки сплава на основе никелида титана диаметром 3 мм с помощью аппарата лазерной резки (дискового лазера с диодной накачкой) по специально заданной программе в стенках трубки вырезают отверстия и разрезы нужной геометрии для получения каркасной заготовки.Holes and cuts of the desired geometry are cut out from the tube of an alloy based on titanium nickelide 3 mm in diameter using a laser cutting apparatus (disk laser with diode pumping) according to a specially defined program to obtain a frame blank.

Осуществляют химическую очистку каркасной заготовки, которая необходима для удаления дефектов лазерной резки типа наплывов, брызг и уменьшения толщины оксидной пленки. Для этого каркасную заготовку обрабатывают смесью азотной и плавиковой кислот при температуре 50°C в течении 5-7 секунд. Проводят мойку каркасной заготовки в ультразвуковой ванне в дистиллированной воде.Carry out a chemical cleaning of the frame blank, which is necessary to remove defects in laser cutting such as sagging, splashing and reducing the thickness of the oxide film. For this, the frame billet is treated with a mixture of nitric and hydrofluoric acids at a temperature of 50 ° C for 5-7 seconds. Carry out the cleaning of the frame billet in an ultrasonic bath in distilled water.

Далее каркасной заготовке с помощью формующих шаблонов придают необходимую объемную форму зонтичного устройства. Для этого предварительно охлажденную каркасную заготовку натягивают на охлажденный внутренний формующий шаблон и зажимают охлажденным внешним формующим шаблоном. Операцию выполняют при температуре от минус 15 до плюс 5°C.Зажатую заготовку вместе с формующими шаблонами помещают в расплав смеси неорганических солей при температуре 450-475°C на 15 минут. Проводят закалку заготовки в воду комнатной температуры, и затем объемную заготовку зонтичного устройства (далее в примере кардиоимплантат) освобождают от внешнего шаблона и снимают с внутреннего шаблона.Next, the frame blank with the help of forming templates give the necessary three-dimensional shape of the umbrella device. For this, the pre-chilled frame blank is pulled onto a chilled inner forming template and clamped by a chilled external forming template. The operation is performed at a temperature of minus 15 to plus 5 ° C. The pressed workpiece, together with the forming templates, is placed in the melt of a mixture of inorganic salts at a temperature of 450-475 ° C for 15 minutes. The blank is quenched in room temperature water, and then the bulk blank of the umbrella device (hereinafter in the example of a cardioimplant) is freed from the external template and removed from the internal template.

Далее кардиоимплантат подвергают электрохимической очистке в смеси CH3COOH (97%):HCIO4(70%), взятых в соотношении 3:1 об.ч., при температуре электролита 0°C, время обработки 10-15 секунд при напряжении 30 В. После электрохимической очистки кардиоимплантат промывают в дистиллированной воде в ультразвуковой ванне. Промытый кардиоимплантат подвергают сушке.Next, the cardio implant is subjected to electrochemical purification in a mixture of CH 3 COOH (97%): HCIO 4 (70%), taken in a ratio of 3: 1 part by volume, at an electrolyte temperature of 0 ° C, processing time 10-15 seconds at a voltage of 30 V After electrochemical cleaning, the cardio implant is washed in distilled water in an ultrasonic bath. The washed cardio implant is dried.

Далее проводят обработку поверхности кардиоимплантата ускоренными ионами кремния в вакууме ионно-плазменной установки (далее в примере установка).Next, the surface of the cardio implant is treated with accelerated silicon ions in a vacuum of an ion-plasma installation (hereinafter, the installation).

Для этого подлежащие обработке аналогичные кардиоимплантаты закрепляют в держателях системы позиционирования, рабочего стола установки. Система позиционирования обеспечивает равномерную обработку внешней и внутренней поверхностей одновременно нескольких (до 10 штук) кардиоимплантатов потоком ионов кремния. Рабочий стол перемещают в рабочую камеру установки. Камеру откачивают до давления не меньше 3·10-3 Па (2·10-5 торр) для уменьшения содержания атомов примеси (кислорода, углерода) в остаточной атмосфере до минимальной их концентрации.For this, similar cardio implants to be processed are fixed in the holders of the positioning system, the installation desktop. The positioning system provides uniform processing of the external and internal surfaces of several (up to 10 pieces) cardio implants simultaneously with a stream of silicon ions. The desktop is moved to the working chamber of the installation. The chamber is pumped to a pressure of at least 3 · 10 -3 Pa (2 · 10 -5 torr) to reduce the content of impurity atoms (oxygen, carbon) in the residual atmosphere to their minimum concentration.

Включают систему прогрева-охлаждения рабочей камеры. Камера должна прогреться до температуры 30-35°C.Устанавливают ускоряющее напряжение 60 кВ, напряжение смещения 1000 В, частоту следования импульсов 50 Гц, включают импульсный ускоритель ионов кремния и систему позиционирования. Ионную модификацию поверхностей кардиоимплантатов проводят с применением импульсных однокомпонентных пучков ионов кремния в условиях безмасляной откачки и высокого вакуума, в режиме высокодозовой ионной имплантации с флюенсом, равным 2×1017 см-2. Обработку ведут в течение от 15 мин. В процессе обработки обеспечивают вращение каждого кардиоимплантата по заданной траектории для достижения равномерного распределения дозы облучения по поверхности обрабатываемого кардиоимплантата. Для выгрузки обработанных кардиоимплантатов в камеру установки напускают воздух, выкатывают стол и вынимают обработанные кардиоимплантаты из держателей. Предложенная ионно-плазменная обработка обеспечивает заявленные свойства модифицированного поверхностного слоя кардиоимплантата.Turn on the heating-cooling system of the working chamber. The camera should warm up to a temperature of 30-35 ° C. Install an accelerating voltage of 60 kV, a bias voltage of 1000 V, a pulse repetition rate of 50 Hz, include a pulse accelerator of silicon ions and a positioning system. Ionic modification of the surfaces of cardio implants is carried out using pulsed single-component beams of silicon ions in oil-free pumping conditions and high vacuum, in the high-dose ion implantation regime with a fluence of 2 × 10 17 cm -2 . Processing is carried out for from 15 minutes During processing, each cardio implant is rotated along a predetermined path to achieve uniform distribution of the radiation dose over the surface of the treated cardio implant. To unload the treated cardio implants, air is introduced into the chamber, the table is rolled out and the processed cardio implants are removed from the holders. The proposed ion-plasma treatment provides the claimed properties of the modified surface layer of the cardioimplant.

Claims (9)

1. Способ изготовления кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с модифицированным ионно-плазменнной обработкой поверхностным слоем, включающий ионную имплантацию легирующих элементов в поверхностный слой кардиоимплантата с флюенсом (0,5÷6,0)×1017 см-2, отличающийся тем, что сначала изготавливают кардиоимплантат, затем осуществляют химическую и электрохимическую очистку его поверхности, далее проводят обработку поверхности кардиоимплантата потоками ионов кремния, полученных путем распыления кремниевого катода в вакууме, в режиме высокодозовой ионной имплантации с получением поверхностного модифицированного слоя толщиной 80-95 нм, состоящего, по меньшей мере, из двух подслоев:
наружный подслой толщиной 20-25 нм содержит кислород, углерод, кремний и титан при следующем соотношении элементов, ат.%:
кислород 25-65 углерод 1-5 кремний 1-10 титан остальное;

промежуточный подслой толщиной 60-70 нм содержит кислород, углерод, кремний, титан и никель при следующем соотношении элементов, ат.%:
кислород 5-30 углерод 1-5 кремний 10-30 никель 1-50 титан остальное,

причем максимальную концентрацию кремний достигает на глубине 30-35 нм от поверхности.
1. A method of manufacturing a cardio implant from an alloy based on titanium nickelide with a modified ion-plasma surface treatment, including the ion implantation of alloying elements into the surface layer of a cardio implant with a fluence (0.5 ÷ 6.0) × 10 17 cm -2 , characterized in that a cardio implant is first made, then chemical and electrochemical cleaning of its surface is carried out, then the surface of the cardio implant is treated with flows of silicon ions obtained by sputtering a silicon cathode in vacuum, high-dose ion implantation mode to obtain a surface modified layer with a thickness of 80-95 nm, consisting of at least two sublayers:
the outer sublayer with a thickness of 20-25 nm contains oxygen, carbon, silicon and titanium in the following ratio of elements, at.%:
oxygen 25-65 carbon 1-5 silicon 1-10 titanium rest;

the intermediate sublayer 60-70 nm thick contains oxygen, carbon, silicon, titanium and nickel in the following ratio of elements, at.%:
oxygen 5-30 carbon 1-5 silicon 10-30 nickel 1-50 titanium rest,

and the maximum concentration of silicon reaches a depth of 30-35 nm from the surface.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный двойной сплав на основе никелида титана имеет следующий состав химических элементов, ат.%:
Титан 49.00-49.50 Никель 50.50-51.00.
2. The method according to claim 1, characterized in that the initial double alloy based on titanium nickelide has the following composition of chemical elements, at.%:
Titanium 49.00-49.50 Nickel 50.50-51.00.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходный двойной сплав на основе никелида титана имеет дополнительно примеси внедрения O, N, C и замещения Fe, Co до 0.2 ат.%.3. The method according to claim 2, characterized in that the initial double alloy based on titanium nickelide has additional impurities of incorporation of O, N, C and substitution of Fe, Co up to 0.2 at.%. 4. Способ по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что двойной сплав на основе никелида титана имеет температуру завершения обратного мартенситного превращения при его нагреве не более 23°C4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the titanium nickelide double alloy has a temperature of completion of the reverse martensitic transformation when it is heated no more than 23 ° C 5. Способ по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что двойной сплав на основе никелида титана имеет величину обратимой неупругой деформации не менее 6%.5. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that the titanium nickelide double alloy has a reversible inelastic strain of at least 6%. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что кардиоимплантат для закупорки ушка левого предсердия выполнен в виде зонтичного устройства.6. The method according to claim 1, characterized in that the cardiac implant for clogging the ear of the left atrium is made in the form of an umbrella device. 7. Способ по любому из пп.1 или 6, отличающийся тем, что химическую очистку кардиоимплантата проводят в смеси азотной и плавиковой кислот при температуре 50°C.7. The method according to any one of claims 1 or 6, characterized in that the chemical purification of the cardiac implant is carried out in a mixture of nitric and hydrofluoric acids at a temperature of 50 ° C. 8. Способ по любому из пп.1 или 6, отличающийся тем, что электрохимическую очистку кардиоимплантата проводят в смеси кислот CH3COOH (97%) : HCIO4 (70%), взятых в соотношении 3:1 об.ч.8. The method according to any one of claims 1 or 6, characterized in that the electrochemical purification of the cardiac implant is carried out in a mixture of acids CH 3 COOH (97%): HCIO 4 (70%), taken in a ratio of 3: 1 vol.h. 9. Способ по любому из пп.1 или 6, отличающийся тем, что обработку поверхности кардиоимплантата потоками ионов кремния проводят при ускоряющем напряжении 40-80 кВ, при частоте следования импульсов 50-100 Гц в течение 5-60 минут. 9. The method according to any one of claims 1 or 6, characterized in that the surface treatment of the cardioimplant with silicon ion flows is carried out at an accelerating voltage of 40-80 kV, with a pulse repetition rate of 50-100 Hz for 5-60 minutes.
RU2013102438/15A 2013-01-21 2013-01-21 Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing RU2508130C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013102438/15A RU2508130C1 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013102438/15A RU2508130C1 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121726/15A Division RU2522932C9 (en) 2013-05-13 2013-05-13 Umbrella device (occluder) with modified coating layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2508130C1 true RU2508130C1 (en) 2014-02-27

Family

ID=50152062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013102438/15A RU2508130C1 (en) 2013-01-21 2013-01-21 Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2508130C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579314C1 (en) * 2015-05-22 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method for plasma-immersion ion modification of surface of article made from alloy based on titanium nickelide for medical purposes
RU2633639C1 (en) * 2016-12-05 2017-10-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method for manufacture of self-expanding peripheral steel from alloy based on titanium nickelide with modified surface
RU2648344C2 (en) * 2016-08-24 2018-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Эндоваскулярная исследовательская лаборатория" Method of manufacture of the framework of the aortal heart valve endovascular prosthesis
CN113116595A (en) * 2019-12-30 2021-07-16 元心科技(深圳)有限公司 Absorbable iron-based instrument
CN113769177A (en) * 2021-08-26 2021-12-10 四川大学 Degradable occluder coating and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2191842C2 (en) * 2000-08-18 2002-10-27 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Titanium nickelide-base material with memory form effect
RU2219849C2 (en) * 2002-02-20 2003-12-27 Киселев Юрий Михайлович Method for cardiac autotransplantation
US20060157159A1 (en) * 2005-01-13 2006-07-20 Yeung Kelvin W Surface treated shape memory materials and methods for making same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2191842C2 (en) * 2000-08-18 2002-10-27 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Titanium nickelide-base material with memory form effect
RU2219849C2 (en) * 2002-02-20 2003-12-27 Киселев Юрий Михайлович Method for cardiac autotransplantation
US20060157159A1 (en) * 2005-01-13 2006-07-20 Yeung Kelvin W Surface treated shape memory materials and methods for making same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C2. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579314C1 (en) * 2015-05-22 2016-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method for plasma-immersion ion modification of surface of article made from alloy based on titanium nickelide for medical purposes
RU2648344C2 (en) * 2016-08-24 2018-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Эндоваскулярная исследовательская лаборатория" Method of manufacture of the framework of the aortal heart valve endovascular prosthesis
RU2633639C1 (en) * 2016-12-05 2017-10-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Method for manufacture of self-expanding peripheral steel from alloy based on titanium nickelide with modified surface
CN113116595A (en) * 2019-12-30 2021-07-16 元心科技(深圳)有限公司 Absorbable iron-based instrument
CN113116595B (en) * 2019-12-30 2022-06-21 元心科技(深圳)有限公司 Absorbable iron-based instrument
CN113769177A (en) * 2021-08-26 2021-12-10 四川大学 Degradable occluder coating and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Park et al. Bioactive and electrochemical characterization of TiO2 nanotubes on titanium via anodic oxidation
Jamesh et al. Electrochemical corrosion behavior of biodegradable Mg–Y–RE and Mg–Zn–Zr alloys in Ringer’s solution and simulated body fluid
EP1997522B1 (en) Method of controlling degradation time of a biodegradable device
RU2508130C1 (en) Fabrication of cardio implant from titanium nickelid-based alloy with surface layer modified by ion-plasma processing
CN104962921B (en) A kind of preparation method of the Nitinol surface without nickel dam
US11596720B2 (en) Biofilm resistant medical implant
JP5692729B2 (en) Metal processing
CN109487199B (en) Surface modified coating and preparation method and application thereof
Silva et al. Surface modification of Ti implants by plasma oxidation in hollow cathode discharge
KR101283780B1 (en) Titanium implant and preparation method thereof
Jia et al. Controlled surface mechanical property and corrosion resistance of ZK60 magnesium alloy treated by zirconium ion implantation
Wan et al. Corrosion properties of oxygen plasma immersion ion implantation treated magnesium
JP2008125622A (en) Biodegradable magnesium material
EP3586882B1 (en) Antibacterial biological implant
EP3586883B1 (en) Method for producing antibacterial biological implant
RU2448741C1 (en) Method of forming nanostructured biocompatible coating on implants
RU2522932C1 (en) Umbrella device (occluder) with modified coating layer
Kashin et al. Influence of surface modification of nitinol with silicon using plasma-immersion ion implantation on the alloy corrosion resistance in artificial physiological solutions
KR102150326B1 (en) Method for surface treatment of biocompatible affinity metal material
RU2396093C1 (en) Selective titanium etchant
Lotkov et al. Corrosion resistance of silicon-modified nitinol in artificial physiological solutions
RU2579314C1 (en) Method for plasma-immersion ion modification of surface of article made from alloy based on titanium nickelide for medical purposes
Tomozawa et al. Microstructure, corrosion resistance and adhesive strength of calcium phosphate coatings formed on pure magnesium by a simple immersion method
Katona et al. Examination of the surface phosphorus content of anodized medical grade titanium samples
RU2784152C1 (en) A method for producing a corrosion-resistant biocompatible titanium nitride coating by magnetron sputtering on a product made of a biodegradable magnesium-based alloy