RU2697855C1

RU2697855C1 - Method of coating application on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal

Info

Publication number: RU2697855C1
Application number: RU2018146610A
Authority: RU
Inventors: Николай Станиславович Николаев; Валерий Данилович Кочаков; Николай Дмитриевич Новиков
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-08-21

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine, specifically to a method of applying an anti-adhesive, biocompatible bactericidal coating on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal, including titanium and stainless steel, comprising deposition in a sealed pre-vacuumised chamber onto a pre-cleaned coated device of carbon material and silver included in the coating material, characterized in that the deposited material is evaporated by a pulsed arc discharge formed between the graphite cathode, in form of a cathode made from graphite with silver inserts arranged thereon, forming silver inclusions on the working surface of the graphite cathode, and an anode, wherein pulsed arc discharge is formed with pulse repetition frequency of 1–5 Hz and pulse duration of 200–600 mcs to form cluster plasma flow of carbon plasma in form of compensated non-current plasma primary bunches with density of 5·10¹²–1·10¹³ cm^-3 and included in this flow of silver atoms, wherein the carbon plasma is stimulated with an inert gas in form of 150–2,000 eV ion flux, which is directed perpendicularly to formed flow of clusters of carbon plasma and silver atoms in vacuum at pressure of 1·10^-2–1·10^-4 Pa, depositing on the coated devices a biocompatible bactericidal coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

EFFECT: present invention provides obtaining a coating for application on devices and instruments for osteosynthesis, orthopedic implants from metal, including titanium and stainless steel, wherein coating exhibits improved properties of biocompatibility and bactericidal properties.

3 cl, 4 dwg, 6 ex

Description

Изобретение относится к области биологии и медицины и может использоваться для создания протезов и имплантатов с бактерицидными покрытиями.The invention relates to the field of biology and medicine and can be used to create prostheses and implants with bactericidal coatings.

Создание новых бактерицидных материалом и способов их получения и нанесение их на поверхности различных имплантатов является актуальной задачей. Благодаря использованию таких поверхностей происходит ускорение остеоинтеграции имплантатов за счет стимулирования репаративного остеогенеза на контактной границе «имплантат - костная ткань» без опасности протекания гнойно-воспалительных процессов в окружающих биоструктурах и особенно биопленках., так как известно, что частота осложнений (вторичных инфекций) при применении медицинских изделий (ортопедические имплантаты, катетеры) связанных с формированием биопленок, доходит до 10–20% случаевThe creation of new bactericidal material and methods for their preparation and their application on the surface of various implants is an urgent task. Due to the use of such surfaces, the osseointegration of implants is accelerated by stimulating reparative osteogenesis at the implant-bone tissue contact border without the risk of purulent-inflammatory processes in surrounding biostructures and especially biofilms, since it is known that the frequency of complications (secondary infections) when used medical devices (orthopedic implants, catheters) associated with the formation of biofilms, up to 10-20% of cases

Известны способы и материалы, в той или иной степени решающие эту задачу. Так, например, достаточно большое распространение получили пористые биосовместимые поверхности, получаемые методом микродугового оксидирования (МДО). Метод имеет ряд преимуществ: является относительно недорогим, экологичным, позволяет получать модифицированную поверхность с развитым микрорельефом, разветвленной системой пор и довольно высокой адгезией в системе «металлическая основа/функциональный» слой. Важно, что такой способ обработки имплантатов не оказывает негативного влияния на механические свойства металлической подложки, т.к. в процессе формирования покрытия высокотемпературное воздействие является кратковременным и локализовано на поверхности имплантата, погруженного в водный электролит. Помимо этого метод позволяет повышать биоактивность модифицированной поверхности через изменение химического состава поверхности при использовании электролитов, содержащих кальций и фосфор.Known methods and materials that to one degree or another solve this problem. For example, porous biocompatible surfaces obtained by the method of microarc oxidation (MAO) are quite widespread. The method has several advantages: it is relatively inexpensive, environmentally friendly, it allows to obtain a modified surface with a developed microrelief, a branched pore system and a fairly high adhesion in the "metal base / functional" layer system. It is important that this method of processing implants does not adversely affect the mechanical properties of the metal substrate, because in the process of coating formation, the high-temperature effect is short-term and localized on the surface of the implant immersed in an aqueous electrolyte. In addition, the method allows to increase the bioactivity of the modified surface through a change in the chemical composition of the surface when using electrolytes containing calcium and phosphorus.

Так известен способ по патенту РФ № 2385740 (опубликовано 10.04.2010) «Биоактивное покрытие на имплантате из титана и способ его получения», позволяющий формировать биоактивное покрытие на имплантате из титана, обладающее высокой адгезией к поверхности имплантата и развитой шероховатой поверхностью, достаточной для успешной остеоинтеграции костной ткани и способ его получения. Биоактивное покрытие на имплантате из титана содержит кальций-фосфатные соединения и имеет многоуровневую пористую структуру с шероховатой поверхностью. Покрытие имеет толщину 10-40 мкм, общую пористость 35-45% со средним размером пор 3-8 мкм, шероховатость 2,5-5 мкм, адгезионную прочность 30-35 МПа. Покрытие содержит фосфаты кальция в рентгеноаморфном состоянии. Пескоструйную обработку проводят с использованием порошка окиси алюминия Al₂O₃ или окиси кремния SiO₂ фракции 250-380 мкм с получением шероховатости 1,5-5 мкм. Химическое травление проводят путем протравливания поверхности титанового имплантата в кислотном травителе, нагретом до температуры кипения, на основе соляной и серной кислот, следующего состава: 10 частей HCl (30%) и 80 частей H₂SO₄ (60%)) и 10 частей Н₂О, с формированием пор размером 1-2 мкм. Микродуговое оксидирование проводят в анодном режиме при параметрах: напряжение 250-300 В, длительность импульса 50-100 мкс, и частота следования импульсов - 50-100 Гц, в течение 3-10 минут в водном растворе электролита на основе ортофосфорной кислоты, гидроксиапатита и карбоната кальция, следующего состава, мас.%: H₃PO₄ - 20, Са₁₀(PO ₄)₆(ОН)₂ - 6, СаСО₃ - 9.So known is the method according to RF patent No. 2385740 (published on 04/10/2010) “Bioactive coating on a titanium implant and a method for its preparation”, which allows forming a bioactive coating on a titanium implant, having high adhesion to the surface of the implant and a developed rough surface sufficient for successful osseointegration of bone tissue and method for its production. The bioactive coating on a titanium implant contains calcium phosphate compounds and has a multi-level porous structure with a rough surface. The coating has a thickness of 10-40 microns, a total porosity of 35-45% with an average pore size of 3-8 microns, a roughness of 2.5-5 microns, an adhesive strength of 30-35 MPa. The coating contains calcium phosphates in an X-ray amorphous state. Sandblasting is carried out using alumina powder Al ₂ O ₃ or silica SiO ₂ fractions of 250-380 μm to obtain a roughness of 1.5-5 μm. Chemical etching is carried out by etching the surface of a titanium implant in an acid etchant heated to boiling point, based on hydrochloric and sulfuric acids, of the following composition: 10 parts of HCl (30%) and 80 parts of H ₂ SO ₄ (60%)) and 10 parts of N ₂ O, with the formation of pores 1-2 microns in size. Microarc oxidation is carried out in the anode mode with the following parameters: voltage of 250-300 V, pulse duration of 50-100 μs, and pulse repetition rate of 50-100 Hz, for 3-10 minutes in an aqueous solution of an electrolyte based on phosphoric acid, hydroxyapatite and carbonate calcium, of the following composition, wt.%: H ₃ PO ₄ - 20, Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ - 6, CaCO ₃ - 9.

Известен также патент РФ № 2444376 C1 (опубликовано: 10.03.2012), в котором описан способ нанесения бактерицидного покрытия на титан и его сплавы при постоянном или импульсном токе напряжением 80-250 вольт в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 0,3-15,0 Гц в течение 10-40 мин. Процесс ведут в растворе фосфорной кислоты концентрацией 5-25% и серной кислоты концентрацией 5-10%, пересыщенном СаО растворе, и 5-10% суспензии гидроксилапатита дисперсностью менее 70 мкм в этом пересыщенном растворе. Затем поверхность имплантата перед введением в организм в течение 30-60 минут при температуре 20-37°С обрабатывают специальной средой, обладающей остеогенной и противомикробной активностью. Способ обеспечивает нанесение биоактивного нано- и микроструктурированного кальций-фосфатного покрытия на титановые имплантаты, обладающего повышенными остеокондуктивными, остеоиндуктивными свойствами и противомикробной активностьюAlso known is the patent of the Russian Federation No. 2444376 C1 (published: 03/10/2012), which describes a method of applying a bactericidal coating on titanium and its alloys with direct or pulsed current voltage of 80-250 volts under conditions of a spark discharge with a pulse repetition rate of 0.3-15 , 0 Hz for 10-40 minutes The process is conducted in a solution of phosphoric acid with a concentration of 5-25% and sulfuric acid with a concentration of 5-10%, a supersaturated CaO solution, and a 5-10% suspension of hydroxylapatite with a dispersion of less than 70 microns in this supersaturated solution. Then, the surface of the implant before being introduced into the body for 30-60 minutes at a temperature of 20-37 ° C is treated with a special medium with osteogenic and antimicrobial activity. The method provides for the application of bioactive nano- and microstructured calcium phosphate coatings on titanium implants with enhanced osteoconductive, osteoinductive properties and antimicrobial activity

Недостатками вышеупомянутых способов является сложность и опасность технологических процессов их осуществления, относящихся к разряду опасных химических производств и налагает ряд соответствующих требований и ограничений. Способы должны реализовываться в условиях дополнительных мер безопасности, что приводит к удорожанию технологического процесса и усложняет его.The disadvantages of the above methods is the complexity and danger of technological processes for their implementation, related to the category of hazardous chemical industries and imposes a number of relevant requirements and restrictions. The methods should be implemented in conditions of additional security measures, which leads to a rise in the cost of the process and complicates it.

Известен способ получения ионно-плазменного покрытия электродугового испарения на основе нитрида титана в условиях ионной бомбардировки, содержащего в составе титан, азот и гафний, который придает покрытию хорошие бактерицидные, бактериостатические свойства и повышает микротвердость. Способ заключается в том, что осаждение покрытия (Ti, Hf)N осуществляют в вакуумной ионно-плазменной установке, снабженной тремя дуговыми испарителями, методом конденсации из пароплазменной фазы в условиях ионной бомбардировки. После ионной очистки наносят покрытие испарением одного гафниевого и двух титановых катодов в течение 20 мин. Нанесение покрытий осуществляли при токе дуги на титановых катодах 60 А, на гафниевом катоде 75 А, давлении азота в камере 0,2÷0,3 Па. Необходимое соотношение массовых долей элементов на поверхностном слое покрытия (1 мкм) выдерживали за счет нанесения верхнего слоя покрытия в течение 20 мин испарением металла с одного гафниевого и одного титанового катода. Общее время процесса непрерывного осаждения покрытия составило 40 мин. Элементный анализ поверхностного слоя полученного покрытия на сканирующем электронном микроскопе CarlZeiss EVO LS 10 с аналитической приставкой показал следующее соотношение элементов, мас.%: Ti- 19,1; Hf - 77,8; N - 3,1. Однако использование дорогого рассеянного редкоземельного гафния сильно удорожает технологию производства такого материала. Кроме того, отсутствуют доказательства биологической совместимости полученного этим способом материала с тканями организма (патент RU №2554773).A known method of obtaining an ion-plasma coating of electric arc evaporation based on titanium nitride under conditions of ion bombardment containing titanium, nitrogen and hafnium, which gives the coating good bactericidal, bacteriostatic properties and increases microhardness. The method consists in the fact that the deposition of the coating (Ti, Hf) N is carried out in a vacuum ion-plasma unit equipped with three arc evaporators by condensation from the vapor-plasma phase under conditions of ion bombardment. After ion cleaning, the coating is evaporated by one hafnium and two titanium cathodes for 20 minutes. Coating was carried out at an arc current of 60 A on titanium cathodes, 75 A on a hafnium cathode, and a nitrogen pressure in the chamber of 0.2–0.3 Pa. The required ratio of mass fractions of elements on the surface coating layer (1 μm) was maintained by applying the upper coating layer for 20 min by evaporation of the metal from one hafnium and one titanium cathode. The total time for continuous deposition of the coating was 40 minutes. Elemental analysis of the surface layer of the obtained coating on a CarlZeiss EVO LS 10 scanning electron microscope with an analytical prefix showed the following ratio of elements, wt.%: Ti- 19.1; Hf - 77.8; N is 3.1. However, the use of expensive dispersed rare-earth hafnium greatly increases the cost of production technology for such a material. In addition, there is no evidence of biological compatibility of the material obtained in this way with the tissues of the body (patent RU No. 2554773).

Хорошо известным примером твердых неорганических бактерицидных материалов, давно и широко используемых на практике, является серебро. Научно доказано, что серебро непосредственно влияет на бактерии, подавляя их рост. Известно, что ионы серебра сильно ингибируют рост бактерий и других микроорганизмов. Ионы серебра разрушают важные компоненты клеток микроорганизмов, так чтобы их жизненные функции больше не работали. Серебро проявляет антибактериальную активность широкого спектра и эффективно даже против штаммов, резистентных к антибиотикам. Кроме того, серебро воздействует на многочисленные области внутри бактериальных клеток, уменьшая, таким образом, вероятность проявления бактериями резистентности любого рода.A well-known example of solid inorganic bactericidal materials that have long been widely used in practice is silver. It is scientifically proven that silver directly affects bacteria, inhibiting their growth. It is known that silver ions strongly inhibit the growth of bacteria and other microorganisms. Silver ions destroy important components of microbial cells so that their vital functions no longer work. Silver exhibits a broad spectrum of antibacterial activity and is effective even against antibiotic resistant strains. In addition, silver acts on numerous areas within bacterial cells, thereby reducing the likelihood of bacteria of any kind exhibiting resistance.

В связи с повышением в последние годы резистентности наиболее патогенных микроорганизмов против обычно используемых антибиотиков серебро в настоящее время используется более интенсивно, как активное антибактериальное вещество. Действительно, вследствие дезинфицирующей способности серебра его длительное время использовали для гигиенических и медицинских целей, в том числе для создания бактерицидных покрытий.Due to the increase in recent years, the resistance of the most pathogenic microorganisms against commonly used antibiotics, silver is currently used more intensively as an active antibacterial substance. Indeed, due to the disinfecting ability of silver, it has long been used for hygienic and medical purposes, including the creation of bactericidal coatings.

В настоящее время известны многие серебросодержащие продукты, такие как повязки на рану, катетеры и/или протезные системы.Many silver-containing products are currently known, such as wound dressings, catheters and / or prosthetic systems.

Один из известных способов изготовления покрытия основан на способе вакуумного нанесения покрытия, который обеспечивает надежную защиту поверхностей медицинских имплантатов от бактериального инфицирования. Покрытие из чистого серебра наносят способом PVD (физическое осаждение из паровой фазы) с последующим нанесением покрытия из диоксида кремния, осаждаемого способом CVD (плазмохимическое осаждение из паровой фазы). Толщина покрытия обычно составляет меньше 200 нм. (см. WO 03094774 A1,20.11.2003. UA 11277 C2, 25.12.1996, SU 1731880 A1, 07.05.1992, WO 2009053670 A2, 30.04.2009).One of the known methods for the manufacture of coatings is based on the method of vacuum coating, which provides reliable protection of the surfaces of medical implants from bacterial infection. The pure silver coating is applied by the PVD method (physical vapor deposition) followed by the CVD deposition of silicon dioxide by plasma-chemical vapor deposition). The coating thickness is usually less than 200 nm. (see WO 03094774 A1.20.11.2003. UA 11277 C2, 12.25.1996, SU 1731880 A1, 05.07.1992, WO 2009053670 A2, 04.30.2009).

Недостатками такого способов, включающего PVD и CVD, является то, что для его использования требуется применение дорогостоящих систем. Кроме того, способ является энергоемким вследствие необходимости создания условий высокого вакуума. К тому же, способ PVD является методом «линии прямой видимости», применение которого подразумевает, что на сложные поверхности очень трудно наносить покрытие равномерно.The disadvantages of such methods, including PVD and CVD, is that its use requires the use of expensive systems. In addition, the method is energy intensive due to the need to create high vacuum conditions. In addition, the PVD method is a "line of sight" method, the use of which implies that it is very difficult to apply uniform coatings to complex surfaces.

Кроме того, после длительного воздействия чистого серебра или его соединений может развиваться необратимая пигментация кожи и/или глаза, т.е. аргирия или аргироз, обусловленная возможным отложением «избыточного» серебра.In addition, after prolonged exposure to pure silver or its compounds, irreversible pigmentation of the skin and / or eyes may develop, i.e. argyria or argyrosis, caused by the possible deposition of "excess" silver.

Повышенными концентрациями серебра могут быть вызваны лейкопении и нервно-мышечные расстройства. В литературе описаны аллергические реакции. Сообщалось, что предшествующие попытки нанесения покрытий при помощи солей серебра или элементарного серебра приводили к случаям значительного повышения концентраций серебра в сыворотке соответствующих пациентов.Elevated silver concentrations can be caused by leukopenia and neuromuscular disorders. Allergic reactions are described in the literature. It has been reported that previous attempts to coat using silver or elemental silver salts have led to cases of significant increases in silver concentrations in the serum of the respective patients.

Известен способ обработки поверхности медицинского изделия, в частности металлического медицинского изделия, предпочтительно из небиоразлагаемого материала (патент RU №2557938, МПК A61L 27/32,C25D 11/02,A61F 2/02), включающий следующие стадии:A known method of surface treatment of a medical device, in particular a metal medical device, preferably from non-biodegradable material (patent RU No. 2557938, IPC A61L 27/32, C25D 11/02, A61F 2/02), comprising the following stages:

- получение коллоидно-диспергированной системы,- obtaining a colloidal dispersed system,

- обработка медицинского изделия коллоидно-диспергированной системы таким образом, что поверхность медицинского изделия, которое подлежит обработке, погружают в коллоидно-диспергированную систему,- processing the medical device of the colloidal dispersed system in such a way that the surface of the medical device to be treated is immersed in the colloidal dispersed system,

- генерирование, предпочтительно, асимметричной, или симметричной, или сочетанием асимметричной и симметричной разности потенциалов цепи переменного тока между медицинским изделием в качестве первого электрода и/или вторым электродом, помещенным в коллоидно-диспергированную систему, для превращения погруженной поверхности в оксидную пленку путем плазменно-электролитического оксидирования, при этом превращенная поверхность частично покрывается островками, образованными коллоидно-диспергированными частицами коллоидно-диспергированной системы.- generating, preferably, an asymmetric, or symmetric, or a combination of an asymmetric and symmetric potential difference of the alternating current circuit between the medical device as the first electrode and / or the second electrode placed in a colloidal dispersed system, to convert the immersed surface into an oxide film by plasma electrolytic oxidation, while the transformed surface is partially covered by islands formed by colloidal dispersed particles of colloidal dispersion Anna system.

При этом пористую оксидную пленку или слой формируют способом плазменного электролитического оксидирования (ПЭО). По способу ПЭО, металлическую основу устанавливают в качестве первого электрода, предпочтительно, как анод, в «электролитической ячейке». Его поверхность превращается в соответствующий оксид металла под воздействием приложенного электрического поля. Оксидная пленка состоит из кристаллических фаз с высокопористой поверхностью и компонентами, полученными как из коллоидно-диспергированной системы, так и из медицинского изделия, например, имплантата, в качестве основы. Это обеспечивается синтезом нанокомпозитных покрытий, образованных частицами оксидов металлов, при осаждении in situ. Частицы наносят на поверхность медицинского изделия при окислении его поверхности. В одном из предпочтительных вариантов осуществления частицы представлены частицами серебра (частицами Ag или наночастицами Ag). Такое наносеребряное покрытие на поверхности медицинского изделия, например, на поверхностях имплантатов, проявляет несколько благоприятных эффектов: снижение бактериальной адгезии и ингибирование роста бактерий. Использование изобретения обеспечивает возможность формирования покрытия на любом типе формы медицинского изделия.In this case, a porous oxide film or layer is formed by plasma electrolytic oxidation (PEO). According to the PEO method, the metal base is installed as the first electrode, preferably as the anode, in the "electrolytic cell". Its surface turns into the corresponding metal oxide under the influence of an applied electric field. The oxide film consists of crystalline phases with a highly porous surface and components obtained both from a colloidal dispersed system and from a medical device, for example, an implant, as a base. This is ensured by the synthesis of nanocomposite coatings formed by particles of metal oxides during in situ deposition. Particles are applied to the surface of a medical device when its surface is oxidized. In one preferred embodiment, the particles are silver particles (Ag particles or Ag nanoparticles). Such a nanosilver coating on the surface of a medical device, for example, on the surfaces of implants, exhibits several beneficial effects: a decrease in bacterial adhesion and inhibition of bacterial growth. The use of the invention provides the possibility of forming a coating on any type of form of a medical device.

Недостатками является высокая хрупкость материала покрытия в виде оксидов, что может привести к растрескиванию, сдиранию, соскабливанию покрытия и потере в целом медицинских свойств, поэтому покрытие ограничено используется в винтах и других костных имплантатах, имплантируемых в костную ткань с большими усилиями. Кроме того, покрытие, содержащее в своем составе серебро, представляет собой отдельные островки на поверхности, что приводит к недостаточности свойства бактерицидности всей поверхности.The disadvantages are the high fragility of the coating material in the form of oxides, which can lead to cracking, abrasion, scraping of the coating and loss of overall medical properties, therefore the coating is limitedly used in screws and other bone implants implanted into bone tissue with great effort. In addition, the coating containing silver, is a separate island on the surface, which leads to the lack of bactericidal properties of the entire surface.

Известен многокомпонентный тонкопленочный материал (RU 2281122, A61L 27/02, 2006), используемый в качестве покрытий при изготовлении имплантатов, работающих под нагрузкой. Состав покрытия следующий, 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; K - 0÷1,0. Способ получения такого материала, основными элементами которого являются Ti, C, N заключается в ионно-плазменной конденсации материала композиционной мишени «TiC_0.5с неорганическими добавками» в атмосфере нереакционноспособного газа – азота и инертного Ar. При этом неорганические добавки, например гидроксилапатит (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂), CaO, ZrO₂, KMnO₄ и TiO₂, могут вводиться на этапе получения композиционных катодов-мишеней для ионно-плазменного и/или ионно-лучевого распыления и электродов для электроискрового осаждения.Known multicomponent thin-film material (RU 2281122, A61L 27/02, 2006), used as coatings in the manufacture of implants working under load. The composition of the coating is as follows, 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. The method of obtaining such a material, the main elements of which are Ti, C, N, consists in ion-plasma condensation of the material of the composite target “TiC _0.5 with inorganic additives” in an atmosphere of a non-reactive gas - nitrogen and inert Ar. Inorganic additives, for example, hydroxylapatite (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ ), CaO, ZrO ₂ , KMnO ₄ and TiO ₂ , can be introduced at the stage of preparing composite target cathodes for ion-plasma and / or ion beam spraying and electrodes for electrospark deposition.

Недостатком данного материала покрытия является то, что многокомпонентный карбонитрид сложного состава при его конденсации и процесс распыления мишени очень чувствителен к изменению технологических параметров, отклонение от которых неконтролируемо изменяет скорость распыления мишени, что приводит к неповторяемости состава и требуемых функциональных свойств покрытия. Кроме того, покрытие обладает недостаточно выраженными бактерицидными свойствами.The disadvantage of this coating material is that the multicomponent carbonitride of complex composition during its condensation and the sputtering process of the target are very sensitive to changes in technological parameters, deviation from which uncontrolled changes the sputtering rate of the target, which leads to the non-repeatability of the composition and the required functional properties of the coating. In addition, the coating has insufficiently expressed bactericidal properties.

Известен также полученный способом ионно-плазменной конденсации электродугового испарения материал покрытия нитрида титана стехиометрического состава - Ti₁N₁ (Ti - 77,5 мас.%,N - 22,5 мас.%), (RU 2497977, C23C 14/02, 2013).Also known obtained by the method of ion-plasma condensation of electric arc evaporation is a coating material of titanium nitride of stoichiometric composition - Ti ₁ N ₁ (Ti - 77.5 wt.%, N - 22.5 wt.%), (RU 2497977, C23C 14/02, 2013).

Существенным его недостатком является недостаточность бактерицидных свойств поверхности, сочетающихся с высокой биологической совместимостью, благодаря которым происходит ускорение остеоинтеграции имплантатов за счет стимулирования репаративного остеогенеза на контактной границе «имплантат - костная ткань» без опасности протекания гнойно-воспалительных процессов в окружающих биоструктурах и особенно биопленках. Также покрытие не имеет достаточной твердости, в результате этого подвергается износу на имплантатах для остеосинтеза.A significant drawback is the lack of bactericidal properties of the surface, combined with high biological compatibility, due to which the osseointegration of implants is accelerated by stimulating reparative osteogenesis at the implant-bone tissue contact border without the risk of purulent-inflammatory processes in surrounding biostructures and especially biofilms. Also, the coating does not have sufficient hardness; as a result, it undergoes wear on implants for osteosynthesis.

Для биомедицинских материалов наиболее важной является проблема биологической совместимости, которая охватывает, как влияние биологической среды на материал, так и воздействие материала на окружающие ткани.For biomedical materials, the most important is the problem of biocompatibility, which covers both the effect of the biological environment on the material and the effect of the material on surrounding tissues.

Можно выделить следующее: материал не должен: The following can be distinguished: the material should not:

а) вызывать нежелательные, клинически проявляющиеся изменения в органах и тканях организма; a) cause unwanted, clinically manifest changes in the organs and tissues of the body;

б) подвергаться значительным механическим или химическим изменениям за время имплантации; b) undergo significant mechanical or chemical changes during implantation;

в) подвергаться разрушению, при котором продукты износа, внедряясь в окружающие ткани, могут вызывать местные или общие изменения.c) undergo destruction, in which wear products, introduced into the surrounding tissue, can cause local or general changes.

Какова бы ни была функция имплантата и необходимая длительность его функционирования, желательно, чтобы его характеристики оставались стабильными в течение всего периода пребывания в организме, т.е. любое относительное движение между имплантатом и окружающими тканями, исключая движения, необходимые для выполнения предназначенных ему функций, должно быть исключено. Whatever the function of the implant and the necessary duration of its functioning, it is desirable that its characteristics remain stable throughout the entire period of stay in the body, i.e. any relative movement between the implant and surrounding tissues, excluding the movements necessary to perform its intended functions, should be excluded.

Основные группы полимеров, в основном использующиеся для имплантации, в том числе использующиеся в качестве покрытий, не лишены в этом отношении множества недостатков. Полиамиды, полиэфиры, полиолефины, эластомеры в организме при длительных сроках имплантации не сохраняют свою структуру и физические свойства. The main groups of polymers, mainly used for implantation, including those used as coatings, are not without many drawbacks in this regard. Polyamides, polyesters, polyolefins, elastomers in the body with long implantation periods do not retain their structure and physical properties.

Известно, что в основе любой органической молекулы лежит цепочка углеродных атомов, поэтому углеродные материалы инертны по отношению к организму человека. Особая роль по биосовместимости принадлежит аллотропной форме углерода в так называемой Sp¹- гибридизации. Абсолютная биологическая совместимость углерода с Sp¹-гибридизацией атомов предсказана Rouf R. Et Williams D. еще в 1975 году. Было высказано предположили, что углерод с отсутствующими свободными ковалентными связями не может оказывать химического и физического влияния на живые ткани и не будет вызывать клеточных реакций на инородное тело.It is known that the basis of any organic molecule is a chain of carbon atoms, therefore carbon materials are inert with respect to the human body. A special role in biocompatibility belongs to the allotropic form of carbon in the so-called Sp ¹ - hybridization. The absolute biocompatibility of carbon with Sp ¹ atomic hybridization was predicted by Rouf R. Et Williams D. back in 1975. It has been suggested that carbon with no free covalent bonds cannot have a chemical and physical effect on living tissue and will not cause cellular reactions to a foreign body.

Известно, что в условиях системы живого организма система линейно-цепочечных форм углерода Sp¹-гибридизацией (ЛЦУ) может стать самоорганизующейся, подстраивающейся под структуру нарастающего на неё белка за счет внедрения ионов из организма, в целях наиболее полной ассимиляции ее живым организмом (Бюллетень секции физики Академии Естественных наук России - 1993, N 1,с.12.)It is known that under the conditions of a living organism's system, the system of linear-chain forms of carbon Sp ¹ -hybridization (LTC) can become self-organizing, adapts to the structure of the protein growing on it due to the introduction of ions from the body, in order to assimilate it more completely by the living organism (Section Bulletin Physicists of the Academy of Natural Sciences of Russia - 1993, N 1, p.12.)

Известны различные способы получения углеродных покрытий, которые относятся к покрытиям, имеющим высокую биологическую совместимость и тромборезистентность (Diamondand Related Materials, v.4 (1995), p.1142-44) и используются в медицинской промышленности при изготовлении различных протезов, имплантатов. Так, известен способ производства полимерных протезов с биологически совместимым углеродным покрытием (патент США №533845). Углеродное покрытие наносится на основу посредством распыления катода при давлении и напряжении 2000-3200 В. Однородное биологически совместимое покрытие углерода формируется на поверхности основы с плотностью покрытия 2.1 г/см³.There are various methods for producing carbon coatings, which relate to coatings having high biological compatibility and thromboresistance (Diamondand Related Materials, v.4 (1995), p.1142-44) and are used in the medical industry in the manufacture of various prostheses, implants. Thus, a known method for the production of polymer prostheses with a biocompatible carbon coating (US patent No. 533845). A carbon coating is applied to the substrate by spraying the cathode at a pressure and voltage of 2000-3200 V. A homogeneous biocompatible carbon coating is formed on the surface of the substrate with a coating density of 2.1 g / cm ³ .

Известен также способ производства полимерных протезов с биологически совместимым биологическим покрытием (патент США №5084151). Покрытие образуется при давлении 10 mbar. Луч плазмы направлен к катоду углерода. Распыляемые атомы углерода попадают на подложку, нагретую до температуры 250 градусов Цельсия. Покрытие имеет турбостатную структуру. There is also known a method for the production of polymer prostheses with a biocompatible biological coating (US patent No. 5084151). The coating forms at a pressure of 10 mbar. The plasma beam is directed toward the carbon cathode. Sprayed carbon atoms fall on a substrate heated to a temperature of 250 degrees Celsius. The coating has a turbostatic structure.

Известен способ создания биосовместимого материала тетракарбона с поликристаллической структурой, обладающего высокой биологической совместимостью и состоящего из структурно-упорядоченной, нормально ориентированной к поверхности основы полимера (патент США №6555224). Описан материал Tetracarbon, который высоко биосовместим и может иметь применение в медицине и микроэлектронике. Tetracarbon выполнен путем нанесения коротких линейных цепочек углеродных цепей на поверхности подложки. Углеродные цепи не турбостатичны и ориентированы перпендикулярно поверхности подложки и плотно упакованы параллельно друг другу в гексагональных структурах с расстояниями между углеродными цепями между 4.8-5.03 AA. Слой Тетракарбона идентичен соседнему слою и хаотично смещен относительно друг друга.There is a method of creating a biocompatible tetracarbon material with a polycrystalline structure, which has high biological compatibility and consists of a structurally ordered, normally oriented to the surface of the polymer base (US patent No. 6555224). Tetracarbon material is described, which is highly biocompatible and can be used in medicine and microelectronics. Tetracarbon is made by applying short linear chains of carbon chains on the surface of the substrate. Carbon chains are not turbostatic and oriented perpendicular to the substrate surface and are densely packed parallel to each other in hexagonal structures with distances between carbon chains between 4.8-5.03 AA. The Tetracarbon layer is identical to the neighboring layer and is randomly shifted relative to each other.

Недостатками известных покрытий являются низкие бактерицидные свойства.The disadvantages of the known coatings are low bactericidal properties.

Известен способ получения медицинского покрытия, выполненного из монокристаллического углерода, причем монокристаллический углерод легирован атомами серебра (размеры радиусов которых равны 1,444·10^-8 см) при следующем соотношении ингредиентов: серебро от 0,1 до 1%, углерод от 99 до 99,9%. RU №2385167There is a method of obtaining a medical coating made of monocrystalline carbon, and monocrystalline carbon is doped with silver atoms (whose radii are equal to 1.444 · 10 ^-8 cm) with the following ratio of ingredients: silver from 0.1 to 1%, carbon from 99 to 99.9 % RU No. 2385167

Это покрытие, как утверждают авторы, является бактерицидным, так как в его состав входит серебро. Способ осуществляют в вакуумной камере с высокотемпературными источниками, предназначенными для испарения углерода и серебра вместе с ионными источниками инертных газов в вакууме. При этом в вакуумной камере предварительно очищают поверхности, на которых формируют покрытие ионным пучком аргона. После очистки на поверхности на ней формируют покрытие монокристаллического углерода толщиной 0.6-0.8 микрон путем осаждения на поверхность импульсной конденсацией углеродной плазмы. Одновременно с процессом осаждения монокристаллического углерода запускают второй высокотемпературный источник в импульсном режиме и проводят легирование углеродного покрытия атомами серебра, размеры которых составляют 1,444·10^-8 см, от 0,1 до 1%. Управление процессом легирования углеродного покрытия атомами серебра осуществляют по времени. Толщину получаемого бактерицидного покрытия регулируют также временем нанесения.This coating, according to the authors, is bactericidal, since silver is part of it. The method is carried out in a vacuum chamber with high-temperature sources intended for the evaporation of carbon and silver together with ion sources of inert gases in vacuum. In this case, the surfaces on which the coating is formed by coating with an argon ion beam are pre-cleaned in a vacuum chamber. After cleaning on the surface, a coating of single-crystal carbon with a thickness of 0.6-0.8 microns is formed on it by deposition of carbon plasma on the surface by pulsed condensation. Simultaneously with the process of deposition of monocrystalline carbon, a second high-temperature source is launched in a pulsed mode and the carbon coating is doped with silver atoms, the dimensions of which are 1.444 · 10 ^-8 cm, from 0.1 to 1%. The process of doping a carbon coating with silver atoms is controlled by time. The thickness of the resulting bactericidal coating is also regulated by the application time.

Использование этого способа получения полимера и полимера в качестве основы ограничивает применение данного покрытия в хирургии и травматологии ввиду нерешенной проблемы морфологии покрытия и ограниченных прочностных свойств основы. Равномерность распределения серебра на поверхности покрытия при этом не выдерживается, следовательно, получаемая поверхность неоднородна по бактерицидности. The use of this method of producing polymer and polymer as a base limits the use of this coating in surgery and traumatology due to the unresolved problem of coating morphology and the limited strength properties of the base. The uniform distribution of silver on the surface of the coating is not maintained, therefore, the resulting surface is not uniform in bactericidal activity.

Известен способ получения покрытия, представляющего материал, называемый линейно-цепочечным углеродом, в котором линейные цепочки углерода ориентированы нормально к поверхности и организованы в гексагональные плотноупакованные структуры с расстоянием между цепочками 4,8 - 5,03 А, включающий испарение графита в вакууме и конденсацию углерода на подложку с попеременным облучением ее ионами инертного газа, отличающийся тем, что испарение графита осуществляют импульсным дуговым разрядом, а конденсацию углерода проводят на подложку, нагретую до 20 - 50^oC, путем создания вне области разрядного промежутка дугового разряда компенсированных бестоковых форсгустков углеродной плазмы плотностью 5·10¹² - 1·10¹³ см^-3, длительностью 200 - 600 мкс, частотой следования 1 - 5 Гц и направления перпендикулярно потоку углеродной плазмы потока ионов инертного газа с энергией 150 - 2000 эВ (патент на изобретение RU №2095464, МПК С23С 14/12). Линейно-цепочечная структура получаемого материала является простейшей.A known method of producing a coating representing a material called linear-chain carbon, in which linear carbon chains are oriented normal to the surface and organized in hexagonal close-packed structures with a distance between the chains of 4.8 - 5.03 A, including the evaporation of graphite in vacuum and carbon condensation on a substrate with alternating irradiation with inert gas ions, characterized in that the graphite is evaporated by a pulsed arc discharge, and carbon is condensed on a substrate, heated w to 20 - 50 ^o C, by creating a discharge gap region is arc forsgustkov compensated currentless carbon plasma density of 10 ¹² 5 - 1 × 10 ¹³ cm ^-3, a duration of 200 - 600 ms, repetition rate of 1 - 5 Hz, and the direction perpendicular to a stream of carbon plasma of a stream of inert gas ions with an energy of 150 - 2000 eV (patent for invention RU No. 2095464, IPC С23С 14/12). The linear-chain structure of the resulting material is the simplest.

Известно, что, чем проще система, тем она легче ассимилируется организмом. Упорядоченность системы, которая легко реализуется на больших площадях поверхности, способствует ориентированному росту на ней живой ткани, эксперименты с осаждением на этом материале простейших белков обнаружили ориентированный их рост, то есть биоэпитаксию. Лабильность (перестраиваемость под действием примеси) биокарбоновой системы несомненно способствует биоэпитаксии. В условиях живого организма биоупорядоченная система может стать самоорганизующейся, подстраивающейся под структуру нарастающего на ней белка, в целях наиболее полной ассимиляции ее живым организмом. Это делает покрытие перспективным биосовместимым материалом. Он биоподобен по своей структуре и свойствам. Однако, этот материал не обладает бактерицидными свойствами.It is known that the simpler the system, the easier it is assimilated by the body. The ordering of the system, which is easily implemented over large areas of the surface, promotes the oriented growth of living tissue on it, experiments with the deposition of the simplest proteins on this material have revealed their oriented growth, i.e. bioepitaxy. The lability (tunability under the influence of an impurity) of the biocarbon system undoubtedly contributes to bioepitaxy. In a living organism, a bio-ordered system can become self-organizing, adjusting to the structure of the protein growing on it, in order to assimilate it more fully by a living organism. This makes the coating a promising biocompatible material. It is biosimilar in structure and properties. However, this material does not have bactericidal properties.

В силу своей структуры пленка ДУ ЛЦУ (двумерно упорядочного линейно-цепочечного углерода или sp1-углерода) является (см. «Результаты и перспективы применения биосовместимых форм линейно-цепочечного углерода в медицине» Александров А.Ф., Гусева М.Б., Корнеева Ю.В., Новиков Н.Д., Хвостов Ж. «Интеграл» №5/2011 Изд. Энергоинвест, М. с.16 – 20) прекрасной командной поверхностью для ориентированного осаждения на ней молекул белков и липидов, поскольку расстояние между цепочками, равное 5 Å, совпадает с межмолекулярными расстояниями у большинства органических молекул. Другими словами, она задает первичную ориентацию биологических молекул в живых организмах, что весьма важно для обеспечения идеальной биосовместимости. Кроме того, ориентированные слои sp1-углерода способны менять параметр решетки, т.е. являются лабильными, пропускают ионы и молекулы жидкостей, действуя как молекулярный фильтр. Последнее свойство объясняется слабым, типа ван-дер-ваальсовского, взаимодействием цепочек между собой, что делает возможным их раздвигание при взаимодействии с молекулами и ионами. Это свойство еще больше роднит данную фазу углерода с живым организмом, в котором ван-дер-ваальсовское взаимодействие наряду с водородными связями является основой их строения.By virtue of its structure, the film of the LOC of the LUU (two-dimensionally ordered linear chain carbon or sp1 carbon) is (see "Results and Prospects of the Application of Biocompatible Forms of Linear Chain Carbon in Medicine" Aleksandrov AF, Guseva MB, Korneeva Yu.V., Novikov ND, Khvostov J. "Integral" No. 5/2011 Publishing House Energoinvest, M. 16–20) an excellent command surface for oriented deposition of protein and lipid molecules on it, since the distance between the chains 5 Å coincides with the intermolecular distances in most organic Sgiach molecules. In other words, it sets the primary orientation of biological molecules in living organisms, which is very important to ensure perfect biocompatibility. In addition, oriented sp1-carbon layers are capable of changing the lattice parameter, i.e. are labile; they allow ions and liquid molecules to pass through, acting as a molecular filter. The latter property is explained by the weak, such as van der Waals, interaction of the chains with each other, which makes them possible to move apart when interacting with molecules and ions. This property makes this carbon phase even more closely related to a living organism, in which the van der Waals interaction along with hydrogen bonds is the basis of their structure.

При этом биосовместимость пленок ДУ ЛЦУ обусловлена не только сродством цепочек углерода с концевыми группами белков и углеводородов, но и относительной «рыхлостью» структуры ДУ ЛЦУ. At the same time, the biocompatibility of the films of the LU DCs is due not only to the affinity of the carbon chains with the terminal groups of proteins and hydrocarbons, but also to the relative “friability” of the structure of the LECs.

Так как расстояние между атомами углерода ≈ 0,5 нм, размер канала между цепочками углерода таков, что в него помещается даже молекула воды. И поскольку расстояние между цепочками не константа (из-за слабости сил взаимодействия между цепочками) возможно, и концевые группы биополимеров могут входить в межцепочечное пространство, обеспечивая чисто механическое сцепление с поверхностью углеродной пленки, не разрушая ни саму пленку, ни структуру биомолекул.Since the distance between carbon atoms is ≈ 0.5 nm, the size of the channel between the carbon chains is such that even a water molecule is placed in it. And since the distance between the chains is not constant (due to the weakness of the interaction forces between the chains), it is possible that the end groups of biopolymers can enter the interchain space, providing purely mechanical adhesion to the surface of the carbon film, without destroying either the film itself or the structure of biomolecules.

Результаты медицинских испытаний различных углеродных структур на основе ЛЦУ показали, что они нетоксичны, выдерживают стерилизацию в автоклаве, обладают высокими тромборезистентными свойствами.The results of medical tests of various carbon structures based on LTC have shown that they are non-toxic, can withstand sterilization in an autoclave, and have high thromboresistant properties.

Биологическую инертность и безопасность можно обеспечить путем нанесения наноструктурированного покрытия из двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода ДУ ЛЦУ, например, на кобальто-хромовый сплав. Экспериментальными гистологическими, физическими и клиническими исследованиями доказано, что введение имплантатов, изготовленных из различных материалов, покрытых пленкой ДУ ЛЦУ, сопровождается менее выраженной воспалительной реакцией и заканчивается формированием костной ткани. Данные конструкции инертны и биологически совместимы с окружающими тканями.Biological inertness and safety can be achieved by applying a nanostructured coating of a two-dimensionally ordered linear-chain carbon DU LZU, for example, on a cobalt-chromium alloy. Experimental histological, physical and clinical studies have proved that the introduction of implants made of various materials coated with a film of LU LU film is accompanied by a less pronounced inflammatory reaction and ends with the formation of bone tissue. These designs are inert and biologically compatible with surrounding tissues.

Испытания показали, что все имплантаты, на которые нанесено покрытие из ДУ ЛЦУ, соответствуют следующим медико-биологическим требованиям:Tests have shown that all implants that are coated with DU LZU comply with the following biomedical requirements:

1) все имплантаты ареактивны, следовательно, биосовместимы;1) all implants are reactive, therefore biocompatible;

2) покрытие из ДУ ЛЦУ при легировании углеродной пленки, например азотом и/или серебром становится бактерицидным;2) the coating of DU LZU when doping a carbon film, for example with nitrogen and / or silver becomes bactericidal;

3) покрытие из ЛЦУ обладает стойкостью к стандартным методам стерилизации и не меняет при этом своих свойств;3) the coating of LCHU is resistant to standard sterilization methods and does not change its properties;

4) покрытие позволяет снизить процент воспалительных осложнений и отторжения имплантатов, фиксируемых в непосредственной близости от постоянно инфицированных полостей (полость верхнечелюстного синуса, полость рта) или в непосредственном контакте с ними, что свидетельствует об апирогенности покрытия;4) the coating allows to reduce the percentage of inflammatory complications and rejection of implants fixed in the immediate vicinity of permanently infected cavities (maxillary sinus cavity, oral cavity) or in direct contact with them, which indicates the pyrogen-free coating;

5) покрытие может наноситься на комбинации различных видов металлических имплантатов, в частности кобальтохромовый сплав, из которого изготавливаются протезы височно-нижнечелюстного сустава и фиксаторы в виде шурупов из стандартного набора для остеосинтеза костей лица, изготавливаемых из титана, не вызывая эффекта гальванизма, который приводит к отторжению имплантатов.5) the coating can be applied to combinations of various types of metal implants, in particular cobalt-chrome alloy, from which prostheses of the temporomandibular joint are made and fixators in the form of screws from the standard set for osteosynthesis of facial bones made of titanium, without causing the galvanic effect, which leads to rejection of implants.

6) покрытие из ДУ ЛЦУ само по себе и способ его нанесения не меняет физических свойств имплантатов: сохраняется необходимая эластичность бутилакрилатовых имплантатов, не увеличивается хрупкость металлических конструкций;6) the coating of DU LZU in itself and the method of its application does not change the physical properties of the implants: the necessary elasticity of butyl acrylate implants is preserved, the fragility of metal structures does not increase;

Таким образом, как описано в вышеупомянутом информационном источнике, проведена подготовительная работа по завершению испытания на животных и клинических испытаний и началу организации производства имплантатов с улучшенной биосовместимостью и механическими свойствами за счет напыления пленок ДУ ЛЦУ на уже освоенные медицинской практикой имплантаты из стандартных материалов. При этом, как уже указывалось выше, такое покрытие не обладает бактерицидными свойствами. Между тем, известно, что любой возбудитель инфекции может инфицировать медицинский имплантат, причем, наиболее распространенными являются Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 и Pseudomonasaeruginosa P-142. В случае, если происходит колонизация медицинского имплантата бактериями, то в ряде случаев его необходимо заменять, что приводит к повышенной заболеваемости пациентов и повышенной стоимости лечения для системы здравоохранения. Часто инфицированные устройства служат в качестве источника диссеминированной инфекции, которая может привести к высокой заболеваемости или даже фатальному исходу.Thus, as described in the aforementioned information source, preparatory work has been carried out to complete animal testing and clinical trials and to start organizing the production of implants with improved biocompatibility and mechanical properties by spraying the films of DU LZU on standard implants already mastered by medical practice. Moreover, as already mentioned above, such a coating does not have bactericidal properties. Meanwhile, it is known that any pathogen can infect a medical implant, the most common being Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 and Pseudomonasaeruginosa P-142. In the event that the medical implant is colonized by bacteria, in some cases it must be replaced, which leads to an increased incidence of patients and an increased cost of treatment for the healthcare system. Often infected devices serve as a source of disseminated infection, which can lead to high morbidity or even fatality.

При возникновении воспалительного процесса, которое возникает вследствие инфекций, которые могут развиваться в том числе рядом с имплантатами, велика вероятность и отторжения имплантата.If an inflammatory process occurs, which occurs as a result of infections that can develop, including near the implants, the likelihood of rejection of the implant is also high.

Таким образом, в данной области существует необходимость в медицинских имплантатах, которые обладают пониженной вероятностью развития связанной с ними инфекцииThus, in this area there is a need for medical implants that have a reduced likelihood of developing an associated infection.

Известен способ получения углеродного наноматериала, содержащего серебро, включающий осаждение в вакууме на подложку термически испаряемого в вакууме серебра и последующего с помощью плазмы испаряемого в вакууме углеродного материала, причем, осаждение серебра осуществляют перед осаждением углеродного материала, испарение углеродного материала, в качестве которого используют графит, осуществляют импульсным дуговым разрядом, плазму для осаждения углеродного материала создают вне области разрядного промежутка дугового разряда в виде компенсированных бестоковых форсгустков углеродной плазмы плотностью 5·10¹²-1·10¹³ см^-3, длительностью 200-600 мкс, частотой следования 1-5 Гц, при этом в процессе осаждения углеродного материала проводят стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 150-2000 эВ, который направляют перпендикулярно потоку углеродной плазмы, после чего подложку с осажденными на ней серебром и углеродным материалом извлекают из вакуумной камеры и отжигают на воздухе при температуре 400°С в течение 10 минут (патент на изобретение RU№2360036, МПК С23С 26/00). Получаемый этим способом материал содержит в своем составе серебро и можно предположить, что в силу этого является не только биосовместимым, но и бактерицидным. Однако, способ сложен для использования, требует дополнительного оборудования для проведения отжига. Кроме того, для использования материала, содержащего серебро, для покрытий в устройствах для остеосинтеза или в имплантологии, желательно, чтобы количество серебра было оптимальным, так как его недостаток может привести к тому, что свойства такого материала относительно бактерицидности будут недостаточны, для использования в покрытиях, а повышенная концентрация может вызвать лейкопению и нервно-мышечные расстройства. В литературе описаны аллергические реакции на серебро. Описанный способ не предусматривает регулирование количества серебра в материале.A known method of producing carbon nanomaterial containing silver, comprising vacuum deposition on a substrate of silver thermally evaporated in vacuum and subsequent using plasma of vacuum-evaporated carbon material, moreover, silver is deposited before the carbon material is deposited, the carbon material is evaporated using graphite , carry out a pulsed arc discharge, a plasma for the deposition of carbon material is created outside the region of the discharge gap of the arc discharge in e compensated currentless carbon plasma density forsgustkov 5 10 ¹² -1 × 10 ¹³ cm ^-3, a duration of 200-600 microseconds repetition rate of 1-5 Hz, while, during the deposition of the carbon material of the carbon plasma stimulation is performed with an inert gas flow in the form of ions with an energy of 150-2000 eV, which is directed perpendicular to the flow of carbon plasma, after which the substrate with the silver and carbon material deposited on it is removed from the vacuum chamber and annealed in air at a temperature of 400 ° C for 10 minutes (patent RU RU2360036, M PC C23C 26/00). The material obtained by this method contains silver in its composition and it can be assumed that, due to this, it is not only biocompatible, but also bactericidal. However, the method is difficult to use, requires additional equipment for annealing. In addition, for the use of a material containing silver for coatings in devices for osteosynthesis or in implantology, it is desirable that the amount of silver be optimal, since its lack can lead to the fact that the properties of such material with respect to bactericidal properties will be insufficient for use in coatings , and an increased concentration can cause leukopenia and neuromuscular disorders. Allergic reactions to silver are described in the literature. The described method does not provide for the regulation of the amount of silver in the material.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ нанесения антиадгезивного антибактериального покрытия на ортопедические имплантаты из титана и нержавеющей стали, включающий нанесение покрытия на предварительно обработанную поверхность металлического имплантата, при этом поверхность металлических имплантатов из титана и нержавеющей стали подвергают очистке методом ионного травления в герметичной камере, которую предварительно вакуумируют до остаточного давления 9⋅10^-5-1⋅10^-6 Торр, с последующим заполнением камеры аргоном и вакуумированием камеры до остаточного давления 4⋅10^-4-1⋅10^-3 Торр, а ионное травление выполняют ионами аргона с энергией 0,7-3,0 кэВ в течение 4-8 мин, затем на поверхность ортопедических имплантатов из титана и из нержавеющей стали наносят дуальным распылением с двух магнетронных источников антиадгезивное антибактериальное покрытие в виде атомов серебра и углеродав виде тетраэдрического алмаза типа ta-C, причем используют магнетронный источник углеродной плазмы с мощностью 95-108 Вт, источник атомов серебра с мощностью 2-20 Вт и ионный источник стимулирования процесса нанесения покрытия ионами аргона с энергией ионов инертного газа аргона от 0,1 до 1,5 кэВ, а процесс нанесения антиадгезивного антибактериального покрытия продолжают в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 4⋅10^-4-1⋅10^-3 Торр камере, при этом наносят на металлическую поверхность ортопедических имплантатов двухкомпонентное антибактериальное биосовместимое нанопокрытие толщиной от 9 до 1180 нм, содержащее наногранулы шарообразной формы из высокочистого серебра не ниже 99,9% чистоты размером 4,5-9,5 нм со сформированным на их поверхности сплошным покрытием углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C толщиной 0,4-1,2 нм. При этом в качестве магнетронного источника атомов углерода при дуальном распылении с двух магнетронных источников используют графит марки МПГ-7, АРВ или В (патент RU 2632706)Closest to the claimed technical solution is a method of applying a non-stick antibacterial coating on orthopedic implants made of titanium and stainless steel, including coating the pre-treated surface of the metal implant, while the surface of the metal implants made of titanium and stainless steel is subjected to cleaning by ion etching in a sealed chamber, which is pre-vacuum to a residual pressure of 9⋅10 ^-5 -1⋅10 ^-6 Torr, followed by filling the chamber argon and evacuating the chamber to a residual pressure of 4⋅10 ^-4 -1⋅10 ^-3 Torr, and ion etching is performed by argon ions with an energy of 0.7-3.0 keV for 4-8 minutes, then onto the surface of orthopedic implants from titanium and stainless steel are applied by dual spraying from two magnetron sources an anti-adhesive antibacterial coating in the form of silver atoms and carbon in the form of a ta-C tetrahedral diamond, using a magnetron source of carbon plasma with a power of 95-108 W, a source of silver atoms with a power of 2-20 W and ion the source of stimulation of the process of coating with argon ions with an ion energy of inert gas of argon from 0.1 to 1.5 keV, and the process of applying a non-stick antibacterial coating is continued in argon-filled and evacuated to a residual pressure of 4⋅10 ^-4 -1⋅10 ^-3 Torr chamber, while applying on the metal surface of orthopedic implants a two-component antibacterial biocompatible nanocoating with a thickness of 9 to 1180 nm, containing spherical nanogranules of high-purity silver of at least 99.9% purity p zmerom from 4.5-9.5 nm formed on the surface thereof a continuous coating of carbon as diamond tetrahedral ta-C type thickness 0.4-1.2 nm. In this case, as a magnetron source of carbon atoms during dual atomization from two magnetron sources, graphite of the MPG-7, ARB or B grade is used (patent RU 2632706)

Эти способом получают очень твердое покрытие, так как известно, что самыми твердыми являются пленки аморфного дегидрогенизированного тетрагонального углерода, ta-C, которые лишь немного уступают в твердости кристаллическому алмазу. This method produces a very hard coating, since it is known that the hardest films are amorphous dehydrogenated tetragonal carbon, ta-C, which are only slightly inferior in hardness to crystalline diamond.

В литературе описано, что исследования с помощью электронографического анализа материала, содержащего углеродный материал в виде тонкой пленки тетраэдрического алмаза типа ta-C((tetrahedralamorphouscarbon), как и материал полученный вышеописанным способом, в которой, как известно, преобладает углерод Sp3 гибридизация, показывают, что при ее нанесении на поверхности в локальных областях тонкой пленки происходит фазовый переход из аморфного алмазоподобного ta-C состояния в графит. Монокристаллы графита ориентированы так, что базисная гексагональная плоскость параллельна поверхности пленки. Это связано с тем, что связи sp³ метастабильны и могут быть неустойчивы, особенно на поверхности пленки. Поэтому переход sp³ связей в sp² связи с образованием плоских комплексов с кольцевой структурой первоначально происходит на поверхности пленки. Рост зародыша графитового кристалла в ta-C матрице увеличивает напряжение и стабилизирует алмазное состояние. Поэтому образование графитовых фаз происходит преимущественно на краях пленки. Анализ электронограмм от кристаллов графита обнаружил зависимость значений межплоскостных расстояний от ориентации плоскостей относительно края пленки. Измерение значений межплоскостных расстояний показал сложный характер напряженного состояния решетки графита в тонкой пленке. Кроме напряжений типа растяжение-сжатие, присутствуют сдвиговые напряжения, приводящие к изменению значений углов между направлениями углеродных межатомных связей(см. статья В.А. Плотников, Б.Ф. Демьянов, В.И. Ярцев, К.В. Соломатин «Образование графита в алмазоподобных тонких углеродных пленках», ж. «Письма о материалах», Том 7, Выпуск 2, Июнь 2017, Страницы 77-202)The literature describes that studies using electron diffraction analysis of a material containing a carbon material in the form of a thin film of a ta-C type tetrahedral diamond ((tetrahedralamorphouscarbon), as well as the material obtained by the above method, in which carbon Sp3 hybridization is known to predominate, show that when it is deposited on the surface in local areas of a thin film, a phase transition occurs from an amorphous diamond-like ta-C state to graphite. Graphite single crystals are oriented so that the base hexagonal plane the bone is parallel to the surface of the film, because sp ³ bonds are metastable and can be unstable, especially on the film surface. Therefore, the transition of sp ³ bonds to sp ² bonds with the formation of flat complexes with a ring structure initially occurs on the film surface. The crystal in the ta-C matrix increases the voltage and stabilizes the diamond state, therefore, the formation of graphite phases occurs mainly at the edges of the film. Analysis of electron diffraction patterns from graphite crystals revealed a dependence of the interplanar spacing on the orientation of the planes relative to the edge of the film. The measurement of interplanar spacings showed the complex nature of the stress state of the graphite lattice in a thin film. In addition to tensile-compression stresses, shear stresses are present, which lead to a change in the values of the angles between the directions of carbon interatomic bonds (see the article by V.A. Plotnikov, B.F. Demyanov, V.I. Yartsev, K.V. Solomatin "Education of Graphite in Diamond-Like Thin Carbon Films ”, J.“ Letters on Materials ”, Volume 7, Issue 2, June 2017, Pages 77-202)

Такие пленки имеют ближний порядок в расположении атомов, дальний порядок – отсутствует. Они содержат в себе, как алмазную структуру (Sp3 гибридизация), так и графитную (Sp2 гибридизация). Высокие внутренние напряжения могут привести к изгибу подложки, а также растрескиванию и отслаиванию покрытия от подложки, которая и является медицинским изделием, с нанесенным на него углеродным покрытием. Таким образом, полученный описанным способом материал является недостаточно надежным покрытием и биологически совместимым с прилежащими тканями организма, на которые возможные изменения поверхности имплантата могут оказать отрицательное воздействие в виде возможных воспалительных явлений.Such films have short-range order in the arrangement of atoms, long-range order is absent. They contain both a diamond structure (Sp3 hybridization) and graphite (Sp2 hybridization). High internal stresses can lead to bending of the substrate, as well as cracking and peeling of the coating from the substrate, which is a medical device, coated with a carbon coating. Thus, the material obtained by the described method is not a sufficiently reliable coating and is biologically compatible with adjacent tissues of the body, on which possible changes in the surface of the implant can have a negative effect in the form of possible inflammatory phenomena.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа нанесения покрытия на устройства и инструменты остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла, при использовании которого получают надежное при использовании покрытие с улучшенными качественными характеристиками - проявляющее в изделии одновременно свойства биосовместимости и бактерицидности. Задачей является также расширение арсенала уже имеющихся технических средств нанесения серебросодержащих покрытий на устройства и инструменты остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла.The objective of the invention is the creation of a method for coating devices and tools of osteosynthesis, orthopedic metal implants, when used, they obtain a coating that is reliable in use with improved quality characteristics - showing both biocompatibility and bactericidal properties in the product. The objective is also to expand the arsenal of existing technical means of applying silver-containing coatings to devices and tools for osteosynthesis, orthopedic metal implants.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение надежного покрытия на устройства и инструменты остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла, а именно из углеродного наноматериала в виде пленки, содержащей серебро, проявляющего одновременно свойства биосовместимости с минимизацией опасности возникновения воспалительных процессов, бактерицидности, возможность подбора необходимой концентрации серебра в покрытии, а также расширение арсенала технических средств для устранения различных костных дефектов, восстановления костной ткани.The technical result of the claimed invention is to obtain a reliable coating on devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants made of metal, namely carbon nanomaterial in the form of a film containing silver, exhibiting at the same time biocompatibility properties while minimizing the risk of inflammatory processes, bactericidal activity, the possibility of selecting the necessary silver concentration in coating, as well as expanding the arsenal of technical means to eliminate various bone defects, restore formation of bone tissue.

Этот результат достигается тем, что при нанесении антиадгезивного покрытия на устройства и инструменты для остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла, в том числе из титана и нержавеющей стали, включающем осаждение в герметичной предварительно вакуумированной камере на предварительно очищенное покрываемое устройство углеродного материала и серебра, входящих в материал покрытия, В СООТВЕТСТВИИ С ЗАЯВЛЯЕМЫМ ИЗОБРЕТЕНИЕМ осуществляют испарение осаждаемого материала импульсным дуговым разрядом, сформированным между катодом, в качестве которого используют катод из графита с установленными в нем серебряными вставками, образующими на рабочей поверхности графитового катода серебряные включения, и анодом, причем, импульсный дуговой разряд формируют с частотой следования импульсов 1-5 Гц и с длительностью импульса 200-600 мкс с образованием потока кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 5·10¹²-1·10¹³ см^-3и включенных в этот поток атомовсеребра, при этом проводят стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 150-2000 эВ, который направляют перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра в вакууме при давлении 1·10^-2-1·10^-4 Па, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.This result is achieved by the fact that when applying a release coating on devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants made of metal, including titanium and stainless steel, including deposition in a sealed pre-evacuated chamber onto a pre-cleaned coated device of carbon material and silver, included in coating material, in accordance with the claimed invention carry out the evaporation of the deposited material by a pulsed arc discharge formed between the cathode, in the quality of which is used by a cathode made of graphite with silver inserts installed in it, forming silver inclusions on the working surface of the graphite cathode, and an anode, moreover, a pulsed arc discharge is formed with a pulse repetition rate of 1-5 Hz and a pulse duration of 200-600 μs with the formation of a stream carbon plasma clusters in the form of compensated currentless plasma nozzles with a density of 5 · 10¹²-1 · 10¹³ cm^-3and included in this stream of atomssilver, in this case, the carbon plasma is stimulated with an inert gas in the form of a stream of ions with an energy of 150-2000 eV, which is directed perpendicular to the formed stream of carbon plasma clusters and silver atoms in vacuum at a pressure of 1 · 10^-2-1 · 10^-four Pa, precipitating onto the coated devices a biocompatible bactericidal coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

При этом могут использовать катод из графита с установленными в нем серебряными вставками в виде цилиндрических стержней с образованием серебряных включений заподлицо с графитовой поверхностью катода. In this case, they can use a cathode made of graphite with silver inserts installed in it in the form of cylindrical rods with the formation of silver inclusions flush with the graphite surface of the cathode.

При этом предварительно перед осаждением покрытия в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1, в этой же герметичной вакуумной камере на покрываемое устройство могут наносить переходный слой титана ионно-плазменным осаждением титана в атмосфере аргона.In this case, before deposition of the coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1, in the same sealed vacuum chamber, a transition layer of titanium can be deposited by ion-plasma deposition of titanium in an argon atmosphere in the same sealed vacuum chamber.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Для выполнения способа используют устройство, схематично изображенное на рисунке (фиг.1), где устройство содержит вакуумную камеру 1, в корпусе которой размещены цилиндрический катод 2, для изготовления которого может быть использован графит марки МПГ-6 или АПВ с вставленными заподлицо с рабочей поверхностью 10 катода серебряными вставками 8, например, в виде цилиндрических стержней из серебра марки Ср 999. При этом наиболее оптимально для получения покрытия с равномерно распределенным в нем серебром, серебряные вставки устанавливают заподлицо с графитовой поверхностью катода, так, что они образуют серебряные включения, равномерно распределенные по графитовой поверхности катода, что облегчает возможность подбора необходимой концентрации серебра в покрытии. Устройство также содержит анод 7 с подложкой 4 для размещения покрываемого устройства, ионно-лучевой источник 3, натекатель инертного газа 9. На рисунке также изображены направление потока ионов инертного газа 5, направление потока кластеров плазмы 6 углеродного материала.To perform the method, a device is used, schematically shown in the figure (Fig. 1), where the device contains a vacuum chamber 1, in the housing of which a cylindrical cathode 2 is placed, for the manufacture of which graphite grade MPG-6 or AR can be used inserted flush with the working surface 10 cathodes with silver inserts 8, for example, in the form of cylindrical rods made of CP 999 silver. In this case, it is most optimal to obtain a coating with silver evenly distributed in it, silver inserts are installed flush tso graphite cathode surface, so that they form a silver inclusions uniformly distributed over the graphite cathode surface, which facilitates the selection of the required concentration of silver in the coating. The device also contains an anode 7 with a substrate 4 for placement of the device to be covered, an ion-beam source 3, an inert gas leak 9. The figure also shows the direction of flow of inert gas ions 5, the direction of flow of plasma clusters 6 of carbon material.

Для нанесения покрытия после предварительной очистки поверхности инертным газом формируют импульсный дуговой разряд между катодом 2 и анодом 7 с частотой следования импульсов дугового разряда 1-5 Гц и длительностью импульса 200-600 мкс. При этом образуются кластеры углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 5·10¹²-1·10¹³ см^-3. При формировании плазменного форсгустка углерода в результате импульсного нагрева поверхности графита до температуры 3000°С происходит испарение с поверхности катода углерода в виде цепочек C_n(где n=1, 2, 3, 5, 7) и ионно-плазменное испарение серебра в импульсном катодном разряде. Образующиеся цепочки поступают на поверхность подложки 4, на которой размещено покрываемое устройство, где происходит их поликонденсация, то есть образование более длинных цепочек за счет объединения.For coating after preliminary cleaning of the surface with an inert gas, a pulsed arc discharge is formed between the cathode 2 and anode 7 with a pulse repetition rate of 1-5 Hz and a pulse duration of 200-600 μs. In this case, carbon plasma clusters are formed in the form of compensated currentless plasma nozzles with a density of 5 · 10 ¹² -1 · 10 ¹³ cm ^-3 . When a plasma carbon cluster is formed as a result of pulsed heating of the graphite surface to a temperature of 3000 ° C, evaporation from the surface of the carbon cathode takes place in the form of chains C _n (where n = 1, 2, 3, 5, 7) and ion-plasma evaporation of silver in the pulsed cathode discharge. The resulting chains arrive at the surface of the substrate 4, on which the device to be coated is placed, where they are polycondensed, that is, the formation of longer chains due to the combination.

При этом проводят стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов. Ионный источник (3) позволяет получать пучок ионов любых газов с энергией от 150 до 2000 эВ, которые используются для ионной очистки поверхности устройства и ионной стимуляции процесса конденсации углеродной плазмы на изделие. Углеродная плазма распространяется нормально по отношению к пучку ионов газа в вакууме при давлении 1·10^-2-1·10^-4 Па, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1. Большое межцепочечное расстояние в линейно-цепочечном углероде обеспечивает его высокие адсорбционные свойства, в том числе и по отношению к серебру.In this case, carbon plasma is stimulated with an inert gas in the form of an ion stream. The ion source (3) makes it possible to obtain a beam of ions of any gases with energies from 150 to 2000 eV, which are used for ionic cleaning of the surface of the device and ionic stimulation of the process of condensation of carbon plasma on the product. Carbon plasma propagates normally with respect to a gas ion beam in a vacuum at a pressure of 1 · 10 ^-2 -1 · 10 ^-4 Pa, depositing a biocompatible bactericidal coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensional ordered linear-chain, on the devices to be coated carbon Sp1. A large interchain distance in a linear chain carbon provides its high adsorption properties, including with respect to silver.

Большое межцепочечное расстояние в двумерно-упорядоченном линейно-цепочечном углероде Sp1 обеспечивает высокую биосовместимость и тромборезистентность к живому организму, что является перспективным для покрытий различных медицинских изделий.The large interchain distance in the two-dimensional ordered linear chain carbon Sp1 provides high biocompatibility and thromboresistance to a living organism, which is promising for coatings of various medical devices.

При этом за один импульс дугового разряда наносят пленку толщиной до 7 ангстрем.In this case, a film up to 7 angstroms thick is applied in one pulse of an arc discharge.

Дополнительно перед нанесением на устройство покрытия, содержащего серебро и углерод, в этой же герметичной вакуумной камере на покрываемой поверхности устройства может быть сформирован переходный слой титана ионно-плазменным осаждением в атмосфере аргона. В основном это делают в случае, когда для покрытия используют устройство со сложной поверхностью, для которой очистки инертным газом может оказаться недостаточно.Additionally, before applying a coating containing silver and carbon to the device, in the same sealed vacuum chamber on the surface of the device to be coated, a transition layer of titanium can be formed by ion-plasma deposition in an argon atmosphere. This is mainly done when a device with a complex surface is used for coating, for which cleaning with an inert gas may not be enough.

Известно, что ионизационный потенциал графита равен 24,376 В, а серебра - 21,48 В, эти значения достаточно близки по величине. Поэтому содержание серебра и двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1 в синтезируемой пленке соответствует количеству испаряемых с поверхности катода графита в виде цепочек C_n(где n=1, 2, 3, 5, 7) и серебра в импульсном катодном разряде. При этом содержание серебра в материале, от количества которого зависит степень бактерицидности пленки можно изменять, меняя количество серебряных вставок. It is known that the ionization potential of graphite is 24.376 V, and silver - 21.48 V, these values are quite close in magnitude. Therefore, the content of silver and two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1 in the synthesized film corresponds to the amount of graphite vaporized from the cathode surface in the form of chains C _n (where n = 1, 2, 3, 5, 7) and silver in a pulsed cathode discharge. In this case, the silver content in the material, the amount of which determines the bactericidal degree of the film, can be changed by changing the number of silver inserts.

Необходимое количество серебра в покрытии для устройств остеосинтеза или имплантатов зависит от многих факторов. Практика показала, что в случае использования в покрытии пленки двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1 возможно наиболее оптимальной является концентрация серебра от 0,5 масс. % до 16 масс. %. The amount of silver in the coating for osteosynthesis devices or implants depends on many factors. Practice has shown that in the case of using a two-dimensionally ordered linear chain carbon Sp1 in the coating of a film, the silver concentration of 0.5 mass or more is probably the most optimal. % to 16 mass. %

Таким образом, пленка синтезируется одновременно с легированием ее серебром с помощью импульсного ионно-плазменного углеродного источника. За один импульс синтезируется пленка толщиной 7 ангстрем. Толщина пленки задается количеством импульсов и подсчитывается счетчиком. Thus, the film is synthesized simultaneously with its alloying with silver using a pulsed ion-plasma carbon source. A film with a thickness of 7 angstroms is synthesized in one pulse. The film thickness is set by the number of pulses and counted by a counter.

Очевидно, что заявленным способом получено новое вещество, состоящее из атомов серебра и полимерных молекул углерода. На фиг.2. представлен внешний вид получаемого покрытия. На фиг.3 представлена диаграмма спектра поглощения, который свидетельствует о том, что в пленке присутствует структура двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1.It is obvious that the claimed method obtained a new substance consisting of silver atoms and polymer carbon molecules. In figure 2. The appearance of the resulting coating is presented. Figure 3 presents a diagram of the absorption spectrum, which indicates that the structure of a two-dimensional ordered linear chain carbon Sp1 is present in the film.

В то же время, как указывалось ранее, покрытие, содержащее двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1 и способ его нанесения на медицинские устройства не меняет физических свойств имплантатов. То есть в связи с его применением не увеличивается хрупкость металлических конструкций, не растрескивается их поверхность с нанесенным из sp1 углерода покрытием. В лабораториях различных научных и медицинских учреждений проведена подготовительная работа по завершению испытания на животных и клиническим испытаниям, началу организации производства имплантатов с улучшенной биосовместимостью и механическими свойствами за счет напыления пленок ДУ ЛЦУ на уже освоенные медицинской практикой имплантаты из стандартных материалов Параллельно стоящие цепочки углерода объединяются силами Ван-дер-Ваальса и находятся друг от друга на расстоянии 4,8-5,1 ангстрем, что препятствует проникновению к имплантату белков (в том числе антител), а также не дает выходить молекулам мономера в окружающие материал среды организма (см. упомянутый ранее информационный источник, авторов - Александров А.Ф., Гусева М.Б., Корнеева Ю.В., Новиков Н.Д., Хвостов «Результаты и перспективы применения биосовместимых форм линейно-цепочечного углерода в медицине» Ж. «Интеграл» №5/2011 Изд. Энергоинвест, М. с.16 – 20). At the same time, as mentioned earlier, a coating containing two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1 and the method of applying it to medical devices does not change the physical properties of the implants. That is, in connection with its use, the fragility of metal structures does not increase, their surface does not crack with a coating applied from sp1 carbon. In the laboratories of various scientific and medical institutions, preparatory work was carried out to complete animal testing and clinical trials, to start organizing the production of implants with improved biocompatibility and mechanical properties by sputtering the films of remote control medical centers on standard implant materials already mastered by medical practice. Parallel carbon chains are joined by forces Van der Waals and are located at a distance of 4.8-5.1 angstroms, which prevents penetration to the implant in proteins (including antibodies), and also does not allow monomer molecules to enter the environment surrounding the material of the body (see the information source mentioned earlier, authors - Aleksandrov AF, Guseva MB, Korneeva Yu.V., Novikov ND, Khvostov “Results and Prospects for the Use of Biocompatible Forms of Linear Chain Carbon in Medicine” J. “Integral” No. 5/2011 Publishing House Energoinvest, M. p. 16 - 20).

Отмечено, что углерод с отсутствующими свободными ковалентными связями, а именно таким является углеродный материал Sp1, является лучшим имплантационным материалом (Вильяме Д Ф , Роуф Р., 1978), карбоцепные полимеры не содержащие гетероатомов в боковой цепи устойчивы по отношению к воде, ферментам и солям (Гумаргалиева К.З , с соавт., 1994)It was noted that carbon with no free covalent bonds, namely, the carbon material Sp1, is the best implantation material (William DF, Rough R., 1978), carbochain polymers that do not contain heteroatoms in the side chain are resistant to water, enzymes, and salts (Gumargalieva K.Z. et al., 1994)

Механически линейно-цепочный углерод обладает необходимой для покрытий твердостью и жесткостью, химически инертен, биологически не активен, тромборезистентен. Имеется регистрационное удостоверение Министерства здравоохранения РФ № 29/15060204/6109-04 от 18.02 2004 г.Mechanically linear chain carbon has the hardness and rigidity necessary for coatings, chemically inert, biologically inactive, and thromboresistant. There is a registration certificate of the Ministry of Health of the Russian Federation No. 29/15060204 / 6109-04 of February 18, 2004.

В то же время, как показывают приведенные ниже примеры получения заявленным способом покрытия и апробации, в нанесенном заявляемым способом покрытии происходит высвобождение активных форм серебра с поверхности покрытия, что объясняется также и тем, что расстояние между цепочками углерода в гексагональной структуре пленки составляет 5Å. (см. фиг.2), а радиус интеркалированных в пленку атомов серебра, меньше 2Å.At the same time, as shown below, examples of obtaining the claimed coating method and testing, in the coating by the claimed method, the coating releases active silver forms from the coating surface, which is also explained by the fact that the distance between the carbon chains in the hexagonal structure of the film is 5 Å. (see figure 2), and the radius of silver atoms intercalated into the film is less than 2Å.

При этом интенсивность или количество высвобождаемого серебра связано, в том числе, и с концентрацией его в покрытии. От концентрации зависит также величина зоны бактерицидного воздействия покрытия. При формировании покрытия заявляемым способом концентрация серебра легко меняется путем добавления или исключения серебряных вставок в используемом для получения покрытия катоде.In this case, the intensity or amount of silver released is associated, inter alia, with its concentration in the coating. The concentration also determines the size of the bactericidal zone of the coating. When forming the coating by the claimed method, the silver concentration easily changes by adding or excluding silver inserts in the cathode used to obtain the coating.

Таким образом, в заявляемом изобретении раскрывается способ, который не только снижает вероятность инфицирования медицинских имплантатов, но и обеспечивает другие, преимущества, такие, как надежность и биосовместимость с тканями организма.Thus, the claimed invention discloses a method that not only reduces the likelihood of infection of medical implants, but also provides other benefits, such as reliability and biocompatibility with body tissues.

Введение в состав покрытия серебра препятствует размножению бактерий, снижает жизнеспособность микроорганизмов, наиболее часто встречающихся в условиях стационара: стафилококка, энтерококка, синегнойной палочки. Тем самым создаются благоприятные условия для купирования воспалительного процесса и протекания процессов остеогенеза и остеосинтеза.The introduction of silver in the coating prevents the growth of bacteria, reduces the viability of the microorganisms most commonly found in a hospital: staphylococcus, enterococcus, Pseudomonas aeruginosa. This creates favorable conditions for stopping the inflammatory process and the occurrence of processes of osteogenesis and osteosynthesis.

Кроме сказанного о биологической совместимости пленки покрытия из материала двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1 ранее, следует также отметить, что при изучении длительно находящихся в человеческом организме (от 4 до 7 лет) ультратонких полимерных пластин, покрытых двумерно-упорядоченным линейно-цепочечным углеродом Sp1 и использовавшихся в качестве второго опорного слоя лоскута неотимпанальной мембраны, обнаружилось, что протезы, защищенные пленкой двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1, не теряли своих физических свойств: упругость мембраны и ее вибрационные свойства сохранялись на прежнем уровне, обеспечивая стабильность функции звукопроведения [8]. Результаты наблюдений за состоянием тефлоновых имплантатов, консервированных пленкой двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1 и помещенных в барабанную полость при операциях, восстанавливающих слух, позволяют рекомендовать данный способ обработки протезов для широкого использования в трансплантологии, при этом гарантируется отсутствие нежелательных побочных эффектов от их длительном нахождении в среднем ухе пациента (статья «Медико-биологические свойства линейно-цепочечного углерода» Александров А.Ф., Гусева М.Б., Корнеева Ю.В., Новиков Н.Д., Хвостов В.В. в сборнике Новые углеродные материалы: получение, исследование, перспективы применения, место издания М.: Наука, с. 5-12). При получении пленок покрытия на имплантаты в соответствии с заявляемым способом, в составе которого содержится двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1в сочетании с серебром, биологическая совместимость таких пленок становится еще выше, так как исключаются воспалительные процессы и другие, связанные с недостаточной совместимостью пленочного материала, вызывающей возникновение различных побочных эффектов, как в прототипе.In addition to the biological compatibility of a coating film made of a material of two-dimensional ordered linear chain carbon Sp1 earlier, it should also be noted that when studying ultrathin polymer plates coated with a two-dimensional ordered linear chain carbon for a long time in the human body (from 4 to 7 years) Sp1 and used as the second support layer of the non-tympanic membrane flap, it was found that the prostheses protected by a film of two-dimensional ordered linear chain carbon Sp1 did not lose their physical properties: the membrane elasticity and its vibrational properties were maintained at the same level, ensuring the stability of the sound conduction function [8]. The results of observations of the state of Teflon implants canned with a film of two-dimensional ordered linear chain carbon Sp1 and placed in the tympanum during operations that restore hearing allow us to recommend this method of processing prostheses for widespread use in transplantology, while guaranteeing the absence of undesirable side effects from their long-term finding in the middle ear of the patient (article “Biomedical properties of linear chain carbon” Alexandrov AF, Guseva MB, K Orneyeva Yu.V., Novikov ND, Khvostov VV in the collection New carbon materials: production, research, application prospects, place of publication M .: Nauka, p. 5-12). Upon receipt of coating films for implants in accordance with the claimed method, which contains a two-dimensionally ordered linear chain carbon Sp1 in combination with silver, the biological compatibility of such films becomes even higher, since inflammatory processes and others associated with insufficient compatibility of the film material are excluded causing various side effects, as in the prototype.

Все образцы с покрытиями для исследования их бактерицидных свойств были сформированы заявляемым способом в Центре коллективного пользования Чувашской Республики в области нанотехнологий Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова». Процесс осаждения покрытий выполнен в вакуумной установке «УРМ.3.279.070 Алмаз», модернизированной для осуществления заявляемого способа.All samples with coatings for the study of their bactericidal properties were formed by the claimed method in the Center for collective use of the Chuvash Republic in the field of nanotechnology of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Chuvash State University named after I.N. Ulyanov. " The coating deposition process was performed in a vacuum installation "URM.3.279.070 Diamond", modernized to implement the proposed method.

Бактерицидные свойства исследуемых образцов оценивали в лаборатории Межрегиональной ассоциация по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии, г. Смоленск, при использовании тест-культур штаммов: Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 и экстремально-антибиотико-резистентный изолят PseudomonasaeruginosaP-142, выделенный от пациента с посттравматическим остеомиелитом. При исследовании подготовленные тесты каждой-культуры в определенном количестве наносили на контрольные образцы из титана и медицинской стали и опытные образцы с покрытиями, выполненными по заявленному способу, подготовленные в соответствии с представленными примерами.Bactericidal properties of the studied samples were evaluated in the laboratory of the Interregional Association for Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy, Smolensk, using test cultures of the strains: Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 and the extreme antibiotic-resistant isolate PseudomonasaeruginosaP-142 isolated from a patient with post-traumatic osteomyelitis. During the study, prepared tests of each culture in a certain amount were applied to control samples of titanium and medical steel and prototypes with coatings made according to the claimed method, prepared in accordance with the presented examples.

Пример 1. На три плоских образца, выполненных из используемого для изготовления устройств и инструментов для остеосинтеза, ортопедических имплантатов титана марки ВТ1-0 толщиной 1,0 мм, нанесли предложенным способом биосовместимое и бактерицидное покрытие.Example 1. On three flat samples made from used for the manufacture of devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants of titanium grade VT1-0 1.0 mm thick, the proposed method was applied biocompatible and bactericidal coating.

Для этого на поверхности трех плоских образцов из титана марки ВТ1-0 проводили плазменную очистку ионами аргона в течение 20 мин, в герметичной вакуумной камере, в которой размещены катод из графита, диаметр которого 30 мм с одной серебряной вставкой в виде стержня диаметром 2 мм. Вставки выполнены из серебра марки Ср 999,9 ГОСТ 6836-80, после чего вакуумировали камеру до давления 1·10^-2Па, затем формировали импульсный дуговой разряд частотой следования импульсов 1 Гц и длительностью импульса 200-мкс с образованием потока кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 5·10^-12 см и атомов серебра, при этом проводили стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 150 эВ, который направляли перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.To this end, plasma was cleaned with argon ions for 20 min on the surface of three flat VT1-0 titanium samples in a sealed vacuum chamber containing a graphite cathode 30 mm in diameter with one silver insert in the form of a rod with a diameter of 2 mm. The inserts are made of silver grade Сr 999.9 GOST 6836-80, after which the chamber was evacuated to a pressure of 1 · 10 ^-2 Pa, then a pulse arc discharge was formed with a pulse repetition rate of 1 Hz and a pulse duration of 200 μs with the formation of a stream of carbon plasma clusters in a compensated currentless plasma forsgustkov density of 5 × 10 ^-12 cm and silver atoms with the carbon plasma stimulation was performed with an inert gas as a stream of ions with an energy of 150 eV, which is directed perpendicular to the formed flow of carbon clusters plaz s and silver atoms depositing on the device covered by a biocompatible coating of a bactericidal silver atoms in the carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

Пример 2. На три плоских образца, выполненных из используемого для изготовления устройств и инструментов для остеосинтеза, ортопедических имплантатов титана марки ВТ-16 толщиной 1,0 мм, нанесли предложенным способом биосовместимое и бактерицидное покрытие.Example 2. On three flat samples made from used for the manufacture of devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants titanium grade VT-16 with a thickness of 1.0 mm, the proposed method was applied biocompatible and bactericidal coating.

Для этого на поверхности трех плоских образцов из титана марки ВТ-16 проводили проводили плазменную очистку ионами аргона в течение 20 мин, в герметичной вакуумной камере, в которой размещены катод из графита, диаметр которого 30 мм с пятью серебряными вставками в виде стержней диаметром 2 мм, после чего вакуумировали камеру до давления 1·10^-4Па, затем формировали импульсный дуговой разряд частотой следования импульсов 5 Гц и длительностью импульса 600 мкс с образованием кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 1·10¹³ см^-3, при этом проводили стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 2000 эВ, который направляют перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.For this, plasma cleaning was carried out on the surface of three flat VT-16 titanium samples by argon ions for 20 min in a sealed vacuum chamber containing a graphite cathode 30 mm in diameter with five silver inserts in the form of rods with a diameter of 2 mm then vacuumized the chamber to a pressure of 1 · 10 ^-4 Pa, then formed a pulsed arc discharge with a pulse repetition rate of 5 Hz and a pulse duration of 600 μs with the formation of carbon plasma clusters in the form of compensated currentless nozzles plasma density of 1 · 10 ¹³ cm ^-3 , while the inert gas was stimulated with a carbon plasma in the form of a stream of ions with an energy of 2000 eV, which is directed perpendicular to the formed stream of carbon plasma clusters and silver atoms, depositing a biocompatible bactericidal coating in the form of atoms on the devices to be coated silver in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

Пример 3. На три плоских образца, выполненных из используемой для изготовления устройств и инструментов для остеосинтеза, ортопедических имплантатов нержавеющей стали медицинского назначения ГОСТ 30208-94 (ИСО 7153-1-88) толщиной 1,0 мм, нанесли предложенным способом биосовместимое и бактерицидное покрытие.Example 3. Three flat samples made from used for the manufacture of devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants of stainless steel for medical purposes GOST 30208-94 (ISO 7153-1-88) with a thickness of 1.0 mm, were applied by the proposed method biocompatible and bactericidal coating .

Для этого на поверхности трех плоских образцов из медицинской сталипроводили проводили плазменную очистку ионами аргона в течение 20 мин, в герметичной вакуумной камере, в которой размещены катод из графита диаметром 30 мм с пятью серебряными вставками диаметром 2 мм каждая из серебра марки Ср 999,9 ГОСТ 6836-80, установленными заподлицо с рабочей поверхностью графита, после чего вакуумировали камеру до давления 1·10^-4Па, затем формировали импульсный дуговой разряд частотой следования импульсов 1 Гц и длительностью импульса 600 мкс с образованием кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 1·10¹³ см^-3, при этом проводят стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 2000 эВ, который направляют перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.To do this, plasma cleaning was carried out on the surface of three flat samples of medical steel by argon ions for 20 min in a sealed vacuum chamber in which a cathode made of graphite with a diameter of 30 mm with five silver inserts with a diameter of 2 mm each of silver grade 999.9 GOST was placed 6836-80, mounted flush with the working surface of graphite, after which the chamber was evacuated to a pressure of 1 · 10 ^-4 Pa, then a pulsed arc discharge was formed with a pulse repetition rate of 1 Hz and a pulse duration of 600 μs with the formation carbon plasma clusters in the form of compensated currentless plasma nozzles with a density of 1 · 10 ¹³ cm ^-3 , while the inert gas is stimulated with a carbon plasma in the form of a stream of ions with an energy of 2000 eV, which is directed perpendicular to the formed stream of carbon plasma clusters and silver atoms, precipitating onto covered devices biocompatible bactericidal coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

Пример 4. На три плоских образца, выполненных из используемой для изготовления устройств и инструментов для остеосинтеза, ортопедических имплантатов нержавеющей стали медицинского назначения ГОСТ 30208-94 (ИСО 7153-1-88) толщиной 1,0 мм, нанесли предложенным способом биосовместимое и бактерицидное покрытие.Example 4. On three flat samples made from used for the manufacture of devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants of stainless steel for medical purposes GOST 30208-94 (ISO 7153-1-88) with a thickness of 1.0 mm, the proposed method was applied biocompatible and bactericidal coating .

Для этого на поверхности трех плоских образцов из титана марки ВТ-16 проводили плазменную очистку ионами аргона в течение 20 мин, в герметичной вакуумной камере, в которой размещены катод из графита диаметром 30 мм с пятью серебряными вставками диаметром 2мм каждая, из серебра марки Ср 999,9 ГОСТ 6836-80, после чего вакуумировали камеру до давления 1·10^-2Па, затем формировали импульсный дуговой разряд частотой следования импульсов 1 Гц и длительностью импульса 200 мкс с образованием кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 5·10¹² см^-3, при этом проводят стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 150 эВ, который направляют перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.For this purpose, plasma was cleaned with argon ions for 20 minutes on the surface of three flat VT-16 titanium samples in a sealed vacuum chamber containing a graphite cathode 30 mm in diameter with five silver inserts each 2 mm in diameter, of CP 999 silver , 9 GOST 6836-80, after which the chamber was evacuated to a pressure of 1 · 10 ^-2 Pa, then a pulse arc discharge was formed with a pulse repetition rate of 1 Hz and a pulse duration of 200 μs with the formation of carbon plasma clusters in the form of compensated current-free forces thick plasma with a density of 5 · 10 ¹² cm ^-3 , while stimulating the carbon plasma with an inert gas in the form of a stream of ions with an energy of 150 eV, which is directed perpendicular to the formed stream of carbon plasma clusters and silver atoms, precipitating a biocompatible bactericidal coating in the form of atoms on the devices to be coated silver in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

Пример 5. На три плоских образца, имеющих сложную неровную поверхность, выполненных из используемой для изготовления устройств и инструментов для остеосинтеза, ортопедических имплантатов нержавеющей стали медицинского назначения ГОСТ 30208-94 (ИСО 7153-1-88) толщиной 1,0 мм, нанесли предложенным способом биосовместимое и бактерицидное покрытие.Example 5. On three flat samples having a complex uneven surface, made of 1.0 mm thickness, used for the manufacture of devices and tools for osteosynthesis, medical stainless steel orthopedic implants GOST 30208-94 (ISO 7153-1-88), applied way biocompatible and bactericidal coating.

Для этого на поверхности проводили плазменную очистку ионами аргона в течение 20 мин. в герметичной вакуумной камере. Затем с помощью электродугового испарителя на сложную поверхность нанесли подслой Ti толщиной 0,04 мкм, в той же камере, в которой размещены катод из графита диаметром 30 мм с пятью серебряными вставками в виде стержней диаметром 2 мм из серебра марки Ср 999,9 ГОСТ 6836-80, вставленными заподлицо с рабочей поверхностью катода после чего вакуумировали камеру до давления 1·10^-4Па, затем формировали импульсный дуговой разряд частотой следования импульсов 1 Гц и длительностью импульса 600 мкс с образованием кластеров углеродной плазмы в виде компенсированных бестоковых форсгустков плазмы плотностью 1·10¹³ см^-3, при этом проводили стимуляцию углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 2000 эВ, который направляли перпендикулярно образованному потоку кластеров углеродной плазмы и атомов серебра, осаждая на покрываемые устройства биосовместимое бактерицидное покрытие в виде атомов серебра в углеродном материале, представляющем собой двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод Sp1.For this, plasma cleaning was performed on the surface with argon ions for 20 min. in a sealed vacuum chamber. Then, using an electric arc evaporator, a 0.04 μm thick Ti sublayer was applied to a complex surface in the same chamber in which a 30 mm diameter graphite cathode with five silver inserts in the form of rods 2 mm in diameter made of CP 999.9 silver, GOST 6836 -80 inserted flush with the working surface of the cathode and then the chamber was evacuated to a pressure of 1 × 10 ^-4 Pa, and then formed a pulse arc discharge pulse repetition frequency of 1 Hz and a pulse duration of 600 microseconds to form clusters of carbon plasma in the form of compensating nnyh forsgustkov currentless plasma density of 1 × 10 ¹³ cm ^-3, wherein the carbon plasma stimulation was performed with an inert gas as a stream of ions with an energy of 2000 eV, which is formed perpendicularly directed flow of plasma and the carbon clusters of silver atoms depositing on the device covered by a biocompatible coating bactericidal in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

Пример 6. На три плоских образца, выполненных из используемого для изготовления устройств и инструментов для остеосинтеза, ортопедических имплантатов титана марки ВТ1-0 толщиной 1,0 мм не наносили никакого покрытия.Example 6. On three flat samples made from used for the manufacture of devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants of titanium VT1-0 grade 1.0 mm thick were not applied any coating.

Как указывалось выше, каждый из подготовленных тест-культур штаммов: Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 и экстремально-антибиотико-резистентный изолят PseudomonasaeruginosaP-142, выделенный от пациента с посттравматическим остеомиелитом в определенном количестве наносили на контрольные образцы (примеры 1 – 6) из титана и медицинской стали и опытные образцы с покрытиями, выполненными по заявленному способу, подготовленные в соответствии с представленными примерамиAs indicated above, each of the prepared test cultures of the strains: Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 and the extremely antibiotic-resistant isolate PseudomonasaeruginosaP-142 isolated from a patient with post-traumatic osteomyelitis in a certain amount were applied to control samples (examples 1-6) of titanium and medical steel and prototypes with coatings made according to the claimed method, prepared in accordance with the presented examples

При этом разместили на поверхности каждого из трех образцов, изготовленных в соответствии с примерами, образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus ATCC 25923; Enterococcus faecalis ATCC 29212 и Pseudomonasaeruginosa P-142. В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия образца по примеру 1 выявлена крайне низкая интенсивность высвобождения активных форм серебра с поверхности покрытия, что позволяет прогнозировать в случае нанесения подобных покрытий на медицинские имплантаты отсутствие как цитотоксических эффектов на ткани периимплантационной области, так и отсутствие антибактериального эффекта на удалении более 1-2 мм от поверхности имплантата. Таким образом использование катода размером 30 мм с одним стержнем 2 мм не позволяет получить покрытие с необходимыми свойствами. Для примеров 2 – 5 после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов. При этом установлено отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из нержавеющей стали медицинского назначения и из титана образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E.Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний или до их полного отсутствия, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного антибактериального покрытия для ортопедических имплантатов из нержавеющей стали медицинского назначения. Выявили отсутствие роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний, что свидетельствует о высокой антиадгезивности и предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия в виде пленки на основе двумерно-упорядоченного линейно-цепочечного углерода Sp1 серебром. Предложенное антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие обеспечивает высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента (см. фиг. 4). Количество серебряных вставок в графитовом катоде выбирают эмпирически, исходя из размеров, технических условий использования установки и устройств ее составляющих. В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия образца по примеру 6 без покрытия образцов было выявлено отсутствие у образцов антиадгезионных и бактерицидных свойств поверхности образцов (фиг.4, колонка 1).At the same time, the formation of a bacterial biofilm of Staphylococcus aureus ATCC 25923 strains was placed on the surface of each of the three samples made in accordance with the examples; Enterococcus faecalis ATCC 29212 and Pseudomonasaeruginosa P-142. As a result of electron microscopic examination of the coating surface of the sample according to example 1, an extremely low intensity of the release of active silver forms from the coating surface was revealed, which allows predicting the absence of both cytotoxic effects on the tissue of the peri-implantation region and the absence of an antibacterial effect when removing such coatings on medical implants more than 1-2 mm from the surface of the implant. Thus, the use of a 30 mm cathode with one 2 mm rod does not allow a coating with the required properties to be obtained. For examples 2 to 5, after incubation, high anti-adhesive properties of the proposed anti-adhesive antibacterial coating for orthopedic implants were established. At the same time, the absence of the formation of bacterial biofilms of the strains of Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli and Pseudomonas aeruginosa on the surface of each of the three flat samples from medical stainless steel and titanium in the absence of growth of their colonies with their simultaneous suppression to single colonies or to their complete absence , which indicates the high efficiency of the proposed anti-adhesive antibacterial coatings for orthopedic implants made of stainless steel for medical purposes. The absence of growth of their colonies with their simultaneous suppression to single colonies was revealed, which indicates a high anti-adhesiveness and the proposed anti-adhesive, biocompatible and bacteriostatic coating in the form of a film based on two-dimensional ordered linear chain carbon Sp1 silver. The proposed anti-adhesive, biocompatible and bacteriostatic coating provides high biological compatibility in various physiological environments of the patient's body (see Fig. 4). The number of silver inserts in a graphite cathode is chosen empirically, based on the size, technical conditions of use of the installation and devices of its components. As a result of electron microscopic examination of the coating surface of the sample according to example 6 without coating the samples, the absence of the release and bactericidal properties of the surface of the samples was revealed in the samples (Fig. 4, column 1).

Claims

1. The method of applying a non-adhesive, biocompatible bactericidal coating on devices and tools for osteosynthesis, orthopedic implants made of metal, including titanium and stainless steel, including the deposition in a sealed pre-evacuated chamber on a pre-cleaned coated device of carbon material and silver included in the material coatings, characterized in that the evaporation of the deposited material by a pulsed arc discharge formed between the cathode of graphite, in quality which uses a graphite cathode with silver inserts installed in it, forming silver inclusions on the working surface of the graphite cathode, and an anode, and a pulsed arc discharge is formed with a pulse repetition rate of 1-5 Hz and a pulse duration of 200-600 μs with the formation of a cluster flow carbon plasma in the form of compensated currentless plasma nozzles with a density of 5 · 10¹²-1 · 10¹³ cm^-3and included in this stream of atomssilver, in this case, the carbon plasma is stimulated with an inert gas in the form of a stream of ions with an energy of 150-2000 eV, which is directed perpendicular to the formed stream of carbon plasma clusters and silver atoms in vacuum at a pressure of 1 · 10^-2-1 · 10^-fourPa, precipitating onto the coated devices a biocompatible bactericidal coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1.

2. The application method according to p. 1, characterized in that they use a cathode made of graphite with silver inserts installed in it in the form of cylindrical rods with the formation of silver inclusions flush with the graphite surface of the cathode.

3. The application method according to p. 1, characterized in that prior to deposition of the coating in the form of silver atoms in a carbon material, which is a two-dimensionally ordered linear-chain carbon Sp1, in the same sealed vacuum chamber, a transition layer of titanium is applied ionically to the device to be coated -plasma deposition of titanium in an argon atmosphere.