RU2806506C1 - Method of functionalizing surface of medical device by inclined deposition of structured antibacterial coating based on calcium phosphates - Google Patents

Method of functionalizing surface of medical device by inclined deposition of structured antibacterial coating based on calcium phosphates Download PDF

Info

Publication number
RU2806506C1
RU2806506C1 RU2022134050A RU2022134050A RU2806506C1 RU 2806506 C1 RU2806506 C1 RU 2806506C1 RU 2022134050 A RU2022134050 A RU 2022134050A RU 2022134050 A RU2022134050 A RU 2022134050A RU 2806506 C1 RU2806506 C1 RU 2806506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
implant
magnetron
target
zone
antibacterial coating
Prior art date
Application number
RU2022134050A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Александрович Просолов
Владимир Викторович Ластовка
Юрий Петрович Шаркеев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2806506C1 publication Critical patent/RU2806506C1/en

Links

Abstract

FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: invention relates to a method of functionalizing the surface of an implant by deposition of a structured antibacterial coating based on calcium phosphates. The method involves sputtering a target made of zinc- or copper-containing hydroxyapatite in the form of a flat disk 2–4.5 mm thick with a diameter coinciding with the diameter of the magnetron cathode, mounted on the magnetron cathode, in the plasma of a high-frequency (HF) magnetron discharge in an argon atmosphere when placing the implant on holder of the turntable of the vacuum chamber at a distance of 37–80 mm from the lower plane of the target. When forming the antibacterial coating of the implant, the vacuum chamber is evacuated to a residual pressure of not higher than 6.0*10-4 Pa, then filled with argon and brought to the operating pressure (1.0–3.0)*10-1 Pa, the RF magnetron discharge is ignited at power of 50 W, followed by a stepwise, at an interval of 50 W, increase in power to 200–300 W and holding for 10 minutes at each step, the process of RF magnetron sputtering of an antibacterial coating from the target is carried out, bringing the working pressure vacuum with the introduction of the implant into the magnetron zone and exposure in the magnetron zone. The deposition is inclined, the implant is placed on a holder with fixing elements capable of providing an inclination of the implant surface in an angle range of 40° up to 85° relative to the direction of the flow of flying particles during the formation of an antibacterial coating. The process of RF magnetron sputtering of the antibacterial coating from the target is carried out with the working pressure vacuum being brought to a value of (7.0–9.0)*10-2 Pa, with the introduction of the implant into the magnetron zone and exposure in the magnetron zone for 4–8 hours.
EFFECT: production of an implant with a coating based on hydroxyapatite with zinc or copper ions by inclined deposition onto the surface of a metal or ceramic implant, which ensures the creation of conditions for effective healing of bone tissue and suppression of the risk of infection by pathogenic microorganisms due to the action of antibacterial ions and surface morphology features.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способам нанесения кальцийфосфатных покрытий и может быть использовано в медицине при изготовлении медицинских изделий с биопокрытием. Изобретение направлено на функционализацию поверхности медицинских изделий, применяющихся в травматологии, ортопедии, протезировании, реконструктивно-восстановительной хирургии и др.The invention relates to methods for applying calcium phosphate coatings and can be used in medicine in the manufacture of medical devices with bio-coatings. The invention is aimed at functionalizing the surface of medical devices used in traumatology, orthopedics, prosthetics, reconstructive surgery, etc.

Разработанный способ функционализации поверхности медицинских изделий перспективен для улучшения характеристик медицинских изделий из биоинертных металлов или керамики, имеющих планарную форму таких как пластины для остеосинтеза, иных систем, состоящих из пластин и пинов для костей лицевого скелета.The developed method for functionalizing the surface of medical products is promising for improving the characteristics of medical products made of bioinert metals or ceramics that have a planar shape, such as plates for osteosynthesis, and other systems consisting of plates and pins for the bones of the facial skeleton.

Авторами изобретения предложен метод формирования кальцийфосфатных (КФ) биопокрытий на металлических и керамических подложках путем ВЧ магнетронного распыления мишеней на основе КФ соединений в геометрии наклонного осаждения. Такой подход позволяет управлять нанотопографией биопокрытия, что в свою очередь в значительной степени влияет на адгезию биообъектов и остеоинтеграционные процессы. Вакуумное наклонное напыление покрытий позволяет получать наноструктурированные покрытия с упорядоченным расположением структурных элементов по поверхности подложки. В основе этого подхода лежит теневой эффект, или эффект самозатенения, при котором сформированные на поверхности подложки зародыши структуры покрытия в процессе осаждения образуют за собой теневую область, где адсорбция атомов распыляемого вещества минимальна, а рост покрытия преимущественно происходит путем конденсации налетающих атомов на этих зародышах.The authors of the invention proposed a method for the formation of calcium phosphate (CP) biocoatings on metal and ceramic substrates by RF magnetron sputtering of targets based on CP compounds in inclined deposition geometry. This approach makes it possible to control the nanotopography of the biocoating, which in turn significantly affects the adhesion of biological objects and osseointegration processes. Vacuum inclined deposition of coatings makes it possible to obtain nanostructured coatings with an ordered arrangement of structural elements along the surface of the substrate. This approach is based on the shadow effect, or the self-shading effect, in which the nuclei of the coating structure formed on the surface of the substrate during the deposition process form a shadow region behind them, where the adsorption of atoms of the sputtered substance is minimal, and the growth of the coating mainly occurs through the condensation of incident atoms on these nuclei.

Из патента CA2237732, опубл. 10.01.1999 [1] известен способ получения тонких пленок вакуумным осаждением путем вращения подложки, расположенной под наклоном относительно налетающего потока частиц. Подложку вращают вокруг собственной оси, нормальной к поверхности подложки во время осаждения покрытия, а затем приостанавливают для получения столбчатой структуры тонкой пленки, ориентированной в сторону потока налетающих частиц. Полученная тонкая пленка обладает пористостью, которая не зависит от угла роста столбчатой структуры.From patent CA2237732, publ. 01/10/1999 [1] there is a known method for producing thin films by vacuum deposition by rotating a substrate located at an angle relative to the incident particle flow. The substrate is rotated around its own axis normal to the substrate surface during coating deposition and then suspended to produce a columnar thin film structure oriented toward the flow of incident particles. The resulting thin film has porosity that is independent of the growth angle of the columnar structure.

Недостатком данного метода является то, что данный метод не используется для нанесения биоактивных покрытий. Не учтена наношероховатость полученных слоев и ее влияние на свойства поверхности. Метод требует сложной, многоузловой системы вращения подложколержателя относительно источника частиц.The disadvantage of this method is that this method is not used for applying bioactive coatings. The nanoroughness of the resulting layers and its effect on the surface properties are not taken into account. The method requires a complex, multi-node system of rotation of the substrate holder relative to the particle source.

Из патента US7998539, опубл. 18.02.2010 [2] известен способ формирования тонкопленочной структуры путем наклонного осаждения. Способ включает этапы: испарения материала мишени в камере с помощью электронного луча в вакуумной камере, подачи технологического газа в камеру и регулирования угла наклона подложки, а также контроля температуры в камере во время испарения для формирования тонкой пленки на подложке путем осаждения под наклоном, и последующего отжига модифицированной подложки для формирования пористой микроструктуры. Способ отличается тем, что материалом мишени является оксид индия-олова, оксид алюминия-цинка или ZnO.From patent US7998539, publ. 02/18/2010 [2] there is a known method for forming a thin-film structure by inclined deposition. The method includes the steps of: evaporating the target material in the chamber using an electron beam in a vacuum chamber, supplying process gas into the chamber and adjusting the angle of inclination of the substrate, as well as controlling the temperature in the chamber during evaporation to form a thin film on the substrate by deposition at an angle, and subsequent annealing of the modified substrate to form a porous microstructure. The method differs in that the target material is indium tin oxide, aluminum zinc oxide or ZnO.

Недостатком данного способа является необходимость дополнительного этапа при изготовлении пористой структуры покрытия - отжига. Недостатком способа также является использование материала мишени непригодного к использованию в области биомедицины.The disadvantage of this method is the need for an additional step in the manufacture of the porous structure of the coating - annealing. Another disadvantage of this method is the use of target material unsuitable for use in the field of biomedicine.

Из патента WO2015162329, опубл. 29.10.2015 [3] известен способ формирования наноструктурированной поверхности на основе титана. Нанотопографические характеристики указанных имплантатов ингибируют бактериальную адгезию и образование бактериальной биопленки на поверхности, при этом имплантаты одновременно проявляют подходящие свойства для адгезии и пролиферации костеобразующих клеток. Изобретение также относится к способу изготовления имплантата с помощью техники наклонного осаждения и его применению в костной имплантологии.From patent WO2015162329, publ. 10/29/2015 [3] a method for forming a nanostructured surface based on titanium is known. The nanotopographic characteristics of these implants inhibit bacterial adhesion and the formation of bacterial biofilm on the surface, while the implants simultaneously exhibit suitable properties for the adhesion and proliferation of bone-forming cells. The invention also relates to a method for producing an implant using the inclined deposition technique and its use in bone implantology.

Недостатком известного метода является использование в качестве покрытия биоинертного материала - оксида титана, что не позволяет управлять скоростью заживления и остеоинтеграцией функционализированного изделия.The disadvantage of the known method is the use of a bioinert material - titanium oxide - as a coating, which does not allow controlling the rate of healing and osseointegration of the functionalized product.

Известен способ формирования антимикробного покрытия из патента RU2504349, опубл. 20.01.2014 [4], технический результат которого достигается путем предварительной подготовки серебросодержащего раствора. При подготовке серебросодержащего раствора сначала помещают порошок гидроксиапатита в 0,04% раствор AgNO3. Затем осуществляют выдержку порошка на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц гидроксиапатита раствором AgNO3. Формирование покрытия производят плазменным напылением сначала титанового подслоя и затем серебросодержащего порошка гидроксиапатита. При этом плазменное напыление титанового подслоя осуществляют при напряжении 35 В, силе тока 450 A, дистанции напыления 100 мм и дисперсности титанового порошка 100-120 мкм, расход аргона 55-60 л/мин. Плазменное напыление серебросодержащего порошка гидроксиапатита производят при силе тока 450 А, напряжении 35 В, дистанции 80 и 120 мм, дисперсности 70-75 мкм и расходе аргона 65-70 л/мин.A known method for forming an antimicrobial coating is from patent RU2504349, publ. 01/20/2014 [4], the technical result of which is achieved by preliminary preparation of a silver-containing solution. When preparing a silver-containing solution, first place hydroxyapatite powder in a 0.04% AgNO 3 solution. Then the powder is kept in air at room temperature for the time required for high-quality impregnation of hydroxyapatite particles with a solution of AgNO 3 . The coating is formed by plasma spraying first a titanium sublayer and then silver-containing hydroxyapatite powder. In this case, plasma spraying of the titanium sublayer is carried out at a voltage of 35 V, a current of 450 A, a spraying distance of 100 mm and a dispersion of titanium powder of 100-120 microns, an argon flow rate of 55-60 l/min. Plasma spraying of silver-containing hydroxyapatite powder is carried out at a current of 450 A, voltage of 35 V, distance of 80 and 120 mm, dispersion of 70-75 microns and argon flow rate of 65-70 l/min.

Недостатком способа является многоступенчатый процесс подготовки образца перед модификацией. Антибактериальный эффект достигается путем активности ионов серебра, без участия влияния морфологии поверхности на адгезию и жизнедеятельность биообъектов.The disadvantage of this method is the multi-stage process of sample preparation before modification. The antibacterial effect is achieved through the activity of silver ions, without the influence of surface morphology on the adhesion and vital activity of biological objects.

Известен способ получения наноструктурированного кальцийфосфатного покрытия для медицинских имплантатов из патента RU2523410, опубл. 20.07.2014 [5], заключающийся в распылении мишени из стехиометрического гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2 в плазме высокочастотного магнетронного разряда в атмосфере аргона при давлении 0.1-1 Па и плотностью мощности на мишени 0.1-1 Вт/см2 в течение 15-180 мин на расстоянии от мишени до подложки в интервале от 40 до 50 мм, где формирование наноструктуры производится после нанесения покрытия в ходе контролируемого термического отжига при температуре 700-750 °C в течение 15-30 мин.There is a known method for producing a nanostructured calcium phosphate coating for medical implants from patent RU2523410, publ. 07/20/2014 [5], which consists in sputtering a target of stoichiometric hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 in the plasma of a high-frequency magnetron discharge in an argon atmosphere at a pressure of 0.1-1 Pa and a power density on the target of 0.1-1 W/cm 2 for 15-180 minutes at a distance from the target to the substrate in the range from 40 to 50 mm, where the formation of a nanostructure is carried out after coating during controlled thermal annealing at a temperature of 700-750 °C for 15-30 minutes.

Недостатком способа является трудоемкость процесса за счет выполнения дополнительной операции термического отжига при температуре 700-750 °C в течение 15-30 мин для формирования наноструктуры покрытия. Кроме того, способ реализуется только для одного кальцийфосфатного соединения - гидроксиапатита.The disadvantage of this method is that the process is labor intensive due to the additional operation of thermal annealing at a temperature of 700-750 °C for 15-30 minutes to form the nanostructure of the coating. In addition, the method is implemented only for one calcium phosphate compound - hydroxyapatite.

Прототипом заявленного изобретения является способ получения кальцийфосфатного покрытия на образце, известный из патента RU2715055, опубл. 25.02.2020 [6]. Способ включает распыление мишени, содержащей, по крайней мере, одно кальцийфосфатное соединение, в плазме высокочастотного разряда в вакуумной камере магнетронной распылительной системы, в атмосфере аргона на образцы, размещенные на подложке, как в зоне эрозии мишени, так и вне области эрозии мишени. При этом, по крайней мере, один образец размещают на поворотном столе вакуумной камеры на расстоянии 70-90 мм от нижней плоскости мишени, причем мишень выполнена из кальцийфосфатных соединений, выбранных из ряда: гидроксилапатит, и/или ионозамещенные гидроксиапатиты, и/или трикальцийфосфат, и/или ионозамещенный трикальцийфосфат, и/или тетракальцийфосфат, и/или биостекло. Покрытие формируют следующим образом: - откачивают вакуумную камеру до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, заполняют затем аргоном и доводят до рабочего давления (5,0-12,0)*10-2 Па, проводят ионную очистку образца в течение 5-10 минут, разместив его в зоне ионного источника; - при рабочем давлении (1,3-4,0)*10-1 Па зажигают ВЧ магнетронный разряд на мощности 50 Вт с последующим ступенчатым через интервал в 50 Вт подъемом мощности до 300 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени; - проводят процесс ВЧ магнетронного распыления покрытия из мишени доведением рабочего вакуума до значения (9,0-12,0)*10-2 Па, введением образца в зону магнетрона и выдержкой в этой позиции в течение 2-10 часов. Достигается повышение эффективности, а также - ускорение и упрощение процесса.The prototype of the claimed invention is a method for producing a calcium phosphate coating on a sample, known from patent RU2715055, publ. 02/25/2020 [6]. The method involves sputtering a target containing at least one calcium phosphate compound in a high-frequency discharge plasma in a vacuum chamber of a magnetron sputtering system, in an argon atmosphere, onto samples placed on a substrate, both in the target erosion zone and outside the target erosion zone. In this case, at least one sample is placed on the rotating table of the vacuum chamber at a distance of 70-90 mm from the lower plane of the target, and the target is made of calcium phosphate compounds selected from the range: hydroxyapatite, and/or ion-substituted hydroxyapatites, and/or tricalcium phosphate, and/or ion-substituted tricalcium phosphate, and/or tetracalcium phosphate, and/or bioglass. The coating is formed as follows: - pump out the vacuum chamber to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10-4 Pa, then fill it with argon and bring it to the operating pressure (5.0-12.0) * 10-2 Pa, carry out ion cleaning of the sample for 5-10 minutes, placing it in the ion source area; - at an operating pressure of (1.3-4.0) * 10-1 Pa, an HF magnetron discharge is ignited at a power of 50 W, followed by a stepwise increase in power up to 300 W at an interval of 50 W and holding for 10 minutes at each step; - carry out the process of RF magnetron sputtering of the coating from the target by bringing the working vacuum to a value of (9.0-12.0) * 10-2 Pa, introducing the sample into the magnetron zone and holding it in this position for 2-10 hours. Increased efficiency is achieved, as well as acceleration and simplification of the process.

Недостатком изобретения является расположение образцов перпендикулярно потоку налетающих частиц, а значит невозможность управления ростом структурных элементов поверхности используя эффект самозатенения.The disadvantage of the invention is that the samples are located perpendicular to the flow of incident particles, which means that it is impossible to control the growth of structural elements of the surface using the self-shading effect.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа функционализации поверхности имплантата, путем наклонного осаждения структурированного антибактериального покрытия на основе фосфатов кальция.The technical objective of the present invention is to develop a method for functionalizing the surface of an implant by inclined deposition of a structured antibacterial coating based on calcium phosphates.

Техническим результатом является получение имплантата с покрытием основе гидроксиапатита с ионами цинка или меди путем наклонного осаждения на поверхность металлического или керамического имплантата, что обеспечивает создание условий для эффективного заживления костной ткани и подавления риска инфицирования патогенными микроорганизмами за счет действия антибактериальных ионов и особенностей морфологии поверхности.The technical result is the production of an implant coated with hydroxyapatite with zinc or copper ions by inclined deposition onto the surface of a metal or ceramic implant, which ensures the creation of conditions for effective healing of bone tissue and suppression of the risk of infection by pathogenic microorganisms due to the action of antibacterial ions and surface morphology features.

Указанный технический результат достигается тем, что способ функционализации поверхности имплантата, путем наклонного осаждения структурированного антибактериального покрытия на основе фосфатов кальция включает распыление мишени из цинк- или медьсодержащего гидроксиапатита, в форме плоского диска толщиной 2-4,5 мм с диаметром, совпадающим с диаметром катода магнетрона, закрепленной на катоде магнетрона, в плазме высокочасточного (ВЧ) магнетронного разряда в атмосфере аргона, при размещении, по крайней мере, одного имплантата на держателе поворотного стола вакуумной камеры на расстоянии 37-80 мм от нижней плоскости мишени, в котором при формировании антибактериального покрытия имплантата, откачивают вакуумную камеру до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, заполняют затем аргоном и доводят до рабочего давления (1,0-3,0)*10-1 Па, зажигают ВЧ магнетронный разряд на мощности 50 Вт с последующим ступенчатым, через интервал в 50 Вт, подъемом мощности до 200-300 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени, проводят процесс ВЧ магнетронного распыления антибактериального покрытия из мишени с доведением рабочего вакуума давления с введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона, при этом осаждение является наклонным, по крайней мере, один имплантат размещают на держателе с фиксирующими элементами, способными обеспечивать наклон поверхности имплантата в диапазоне угла от 40° до 85° относительно направления потока налетающих частиц, при формировании антибактериального покрытия, проводят процесс ВЧ магнетронного распыления антибактериального покрытия из мишени с доведением рабочего вакуума давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па с введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 4-8 часов.This technical result is achieved by the fact that the method of functionalizing the surface of an implant by inclined deposition of a structured antibacterial coating based on calcium phosphates involves sputtering a target of zinc- or copper-containing hydroxyapatite, in the form of a flat disk 2-4.5 mm thick with a diameter coinciding with the diameter of the cathode magnetron mounted on the cathode of the magnetron, in the plasma of a high-frequency (HF) magnetron discharge in an argon atmosphere, when placing at least one implant on the holder of the turntable of the vacuum chamber at a distance of 37-80 mm from the lower plane of the target, in which, during the formation of an antibacterial coating of the implant, pump out the vacuum chamber to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10 -4 Pa, then fill it with argon and bring it to the operating pressure (1.0-3.0) * 10 -1 Pa, ignite the RF magnetron discharge at a power of 50 W, followed by a stepwise, at an interval of 50 W, increase in power to 200-300 W and holding for 10 minutes at each step, the process of RF magnetron sputtering of an antibacterial coating from the target is carried out, bringing the working pressure vacuum with the introduction of the implant into the magnetron zone and holding for magnetron zone , where the deposition is inclined, at least one implant is placed on a holder with fixing elements capable of providing an inclination of the implant surface in the angle range from 40° to 85° relative to the direction of the flow of incident particles; when forming an antibacterial coating, the HF process is carried out magnetron sputtering of an antibacterial coating from a target with bringing the working vacuum pressure to a value of (7.0-9.0) * 10 -2 Pa with the introduction of an implant into the magnetron zone and exposure in the magnetron zone for 4-8 hours.

Имплантату, имеющему плоскую форму и габариты, превышающие зону эрозии мишени, придают возвратно-поступательное движение в процессе проведения ВЧ магнетронного напыления.The implant, which has a flat shape and dimensions exceeding the target erosion zone, is given a reciprocating motion during the process of RF magnetron sputtering.

Имплантату, имеющему плоскую форму и габариты, превышающие зону эрозии мишени, придают одновременно возвратно-поступательное движение и вращательное вокруг оси имплантата в процессе проведения ВЧ магнетронного напыления.The implant, which has a flat shape and dimensions exceeding the target erosion zone, is given both reciprocating and rotational motion around the axis of the implant during the process of RF magnetron sputtering.

Имплантату, имеющему плоскую форму и габариты, превышающие зону эрозии мишени, придают одновременно возвратно-поступательное движение и вращательное вокруг оси имплантата в процессе проведения ВЧ магнетронного напыления.The implant, which has a flat shape and dimensions exceeding the target erosion zone, is given both reciprocating and rotational motion around the axis of the implant during the process of RF magnetron sputtering.

При условии, если произведение давления в рабочей камере к расстоянию между имплантатом и нижней плоскости мишени составляет менее 10 Па*см, при этом отношение расстояния между мишенью и подложкой к величине окружности мишени составляет более 3,5, то используют коллиматор для выправления углового распределения потока частиц, вылетающих с поверхности мишени и усиления теневого эффекта.Provided that the product of the pressure in the working chamber and the distance between the implant and the lower plane of the target is less than 10 Pa*cm, and the ratio of the distance between the target and the substrate to the target circumference is more than 3.5, then a collimator is used to straighten the angular distribution of the flow particles flying from the target surface and enhancing the shadow effect.

Коллиматор представляет собой ячеистую решетку в форме сот, высота стенок которой не превышает 5 мм, при этом коллимация потока достигается путем пропускания атомов, преимущественно направленных перпендикулярно к поверхности подложкодержателя. При этом атомы, направленные не перпендикулярно к подложке, осаждаются на стенках коллиматора и не участвуют в процессе конденсации на имплантате.The collimator is a honeycomb-shaped cellular lattice, the height of the walls of which does not exceed 5 mm, while flow collimation is achieved by passing atoms, predominantly directed perpendicular to the surface of the substrate holder. In this case, atoms not directed perpendicular to the substrate are deposited on the walls of the collimator and do not participate in the condensation process on the implant.

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the invention.

Для осуществления процесса ВЧ-магнетронного распыления используют магнетронную распылительную систему планарного типа с частотой источника 13,56 МГц. Заявленные диапазоны параметров процесса ВЧ-магнетронного распыления и последовательность технологических приемов обеспечивают контролируемые физико-механические свойства и морфологические особенности формируемых КФ покрытий на поверхности обрабатываемого имплантата. Морфологические свойства сформированных покрытий в диапазоне углов α от 40° до 85° характеризуются направленным ростом ориентированных структурных элементов в наномасштабном диапазоне, что подтверждается путем анализа поверхности в растровом электронном микроскопе. Шероховатость (Ra, Rq) поверхности после наклонного осаждения в среднем больше, чем при осаждении без наклона в 1,5-3 раза, согласно результатам атомно-силовой микроскопии.To carry out the RF magnetron sputtering process, a planar-type magnetron sputtering system with a source frequency of 13.56 MHz is used. The declared ranges of parameters of the RF magnetron sputtering process and the sequence of technological methods ensure controlled physical and mechanical properties and morphological features of the CF coatings formed on the surface of the implant being processed. The morphological properties of the formed coatings in the α angle range from 40° to 85° are characterized by the directed growth of oriented structural elements in the nanoscale range, which is confirmed by surface analysis in a scanning electron microscope. The roughness (Ra, Rq) of the surface after inclined deposition is on average 1.5-3 times greater than during deposition without tilting, according to the results of atomic force microscopy.

Изобретение иллюстрирует фиг. 1, на котором приведено схематическое расположение имплантатов по отношению к магнетронной распылительной системе планетарного типа, используемой при формировании покрытий в ходе наклонного осаждения. Также на схеме приведена фотография коллиматора потока и его расположение в ходе процесса напыления.The invention is illustrated in Fig. 1, which shows a schematic arrangement of the implants in relation to the planetary type magnetron sputtering system used in the formation of coatings during inclined deposition. The diagram also shows a photograph of the flow collimator and its location during the sputtering process.

На фиг. 2 приведено расположение имплантата для остеосинтеза на держателе с электродвигателем. Имплантат, выполненный из титанового сплава ВТ1-0 (4) на держателе изделий (2), оборудованного двигателем постоянного тока (1), при этом угол наклона плоскости держателя составляет α = 80°, при этом вращение осуществляется вокруг оси (3) держателя, а описанная система фиксируется на карусельном механизме вакуумной камеры при помощи расположения базы (5) на консоли. Вращение имплантата может осуществляться с постоянной скоростью в диапазоне 1-10 об/мин или имплантат поворачивают на 180° однократно в середине цикла осаждения, с целью увеличить степень однородности покрытия по обрабатываемой площади.In fig. Figure 2 shows the location of the implant for osteosynthesis on a holder with an electric motor. An implant made of titanium alloy VT1-0 (4) on a product holder (2), equipped with a DC motor (1), while the angle of inclination of the holder plane is α = 80°, while rotation is carried out around the axis (3) of the holder, and the described system is fixed on the carousel mechanism of the vacuum chamber using the location of the base (5) on the console. The implant can be rotated at a constant speed in the range of 1-10 rpm, or the implant can be rotated 180° once in the middle of the deposition cycle, in order to increase the degree of uniformity of the coating over the treated area.

На фиг. 3 приведена морфология поверхности антибактериального покрытия, полученного на пластине из титанового сплава ВТ1-0 в классическом режиме осаждения (а) и в режиме наклонного осаждения (б).In fig. Figure 3 shows the surface morphology of the antibacterial coating obtained on a plate of titanium alloy VT1-0 in the classical deposition mode (a) and in the inclined deposition mode (b).

На фиг. 4 приведена морфология поверхности антибактериального покрытия, полученного на пластине из титанового сплава ВТ1-0 в классическом режиме осаждения (а) и в режиме наклонного осаждения (б).In fig. Figure 4 shows the surface morphology of the antibacterial coating obtained on a plate of titanium alloy VT1-0 in the classical deposition mode (a) and in the inclined deposition mode (b).

На фиг. 5 приведена морфология поверхности антибактериального покрытия, полученного на титановой пластине для остеосинтеза в режиме наклонного осаждения.In fig. Figure 5 shows the surface morphology of the antibacterial coating obtained on a titanium plate for osteosynthesis in the inclined deposition mode.

На фиг. 6 приведена морфология поверхности антибактериального покрытия, полученного на поликоровой пластине в режиме наклонного осаждения.In fig. Figure 6 shows the surface morphology of the antibacterial coating obtained on a polycor plate in the inclined deposition mode.

Примеры реализации изобретения.Examples of implementation of the invention.

Пример 1.Example 1.

В качестве имплантата использовали пластину размерами 50х50 мм из титана марки ВТ1-0 с исходной шероховатостью Ra=1,93 нм, определенной путем исследования на атомно-силовом микроскопе на участке анализа 1,3×1,3 мкм. В качестве мишени использовали цинк-замещенный гидроксиапатит, доля замещения составляла 0,4 моль.A 50x50 mm titanium plate of VT1-0 grade with an initial roughness Ra=1.93 nm, determined by examination with an atomic force microscope in an analysis area of 1.3x1.3 μm, was used as an implant. Zinc-substituted hydroxyapatite was used as a target; the substitution fraction was 0.4 mol.

Имплантат размещали в вакуумной камере под углом α = 0° и α = 80° на стационарном держателе. Расстояние от нижней плоскости мишени до поверхности имплантата составляло 50 мм. В ходе осаждения покрытий имплантат не перемещали. Производили откачку вакуумной камеры до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, затем заполняли аргоном и доводили до давления рабочего газа (1,3-4,0)*10-1 Па зажигали ВЧ магнетронный разряд установив значение мощности 50 Вт с последующим ступенчатым через интервал в 50 Вт подъемом мощности до 200 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени. Проводят процесс ВЧ магнетронного распыления из мишени доведением рабочего давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па, введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 4 часов.The implant was placed in a vacuum chamber at an angle α = 0° and α = 80° on a stationary holder. The distance from the lower plane of the target to the surface of the implant was 50 mm. The implant was not moved during the deposition of coatings. The vacuum chamber was evacuated to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10 -4 Pa, then filled with argon and brought to the working gas pressure (1.3-4.0) * 10 -1 Pa, an RF magnetron discharge was ignited, setting the power value to 50 W followed by a stepwise increase in power up to 200 W at intervals of 50 W and holding for 10 minutes at each step. The process of RF magnetron sputtering from the target is carried out by bringing the operating pressure to a value of (7.0-9.0)*10 -2 Pa, introducing the implant into the magnetron zone and holding it in the magnetron zone for 4 hours.

Толщина цинксодержащего кальцийфосфатного покрытия на имплантате составляла 760±30 нм. Среднеквадратичная шероховатость (Rq) поверхности имплантата без наклона составляла 0,99 нм, в случае поверхности имплантата, расположенного под углом α = 80°, составляла 3,03 нм. Трехмерные изображения области сканирования в ходе исследования на атомно-силовом микроскопе представлены на фиг. 3. Антибактериальное покрытие по примеру 1 обладает повышенной биосовместимостью и антибактериальными свойствами за счет морфологических особенностей и состава поверхности.The thickness of the zinc-containing calcium phosphate coating on the implant was 760±30 nm. The root mean square roughness (Rq) of the implant surface without tilt was 0.99 nm; in the case of the implant surface located at an angle α = 80°, it was 3.03 nm. Three-dimensional images of the scanning area during an atomic force microscope study are presented in Fig. 3. The antibacterial coating according to example 1 has increased biocompatibility and antibacterial properties due to the morphological features and surface composition.

Пример 2.Example 2.

В качестве имплантата использовали пластину размерами 100х100 мм из титана марки ВТ1-0 с исходной шероховатостью Ra=2,93 нм, определенной путем исследования на атомно-силовом микроскопе на участке анализа 1,3×1,3 мкм. В качестве мишени использовали медь-замещенный гидроксиапатит, доля замещения составляла 0,2 моль.As an implant, we used a plate with dimensions of 100x100 mm made of titanium grade VT1-0 with an initial roughness of Ra = 2.93 nm, determined by examination on an atomic force microscope in an analysis area of 1.3x1.3 μm. Copper-substituted hydroxyapatite was used as a target; the substitution fraction was 0.2 mol.

Имплантат размещали в вакуумной камере под углом α = 0° и α = 85° на держателе с двигателем, совершающем возвратно-поступательное движение. Расстояние от нижней плоскости мишени до поверхности имплантата составляло 60 мм. В ходе осаждения покрытий имплантат не перемещали. Производили откачку вакуумной камеры до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, При давлении рабочего газа (1,3-4,0)*10-1 Па зажигали ВЧ магнетронный разряд установив значение мощности 50 Вт с последующим ступенчатым через интервал в 50 Вт подъемом мощности до 300 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени. Проводят процесс ВЧ магнетронного распыления покрытия из мишени доведением рабочего давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па, введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 4 часов. После чего при помощи электродвигателя изделию придавали возвратно-поступательное движение и продолжали осаждение в течение 4 часов.The implant was placed in a vacuum chamber at an angle of α = 0° and α = 85° on a holder with a reciprocating motor. The distance from the lower plane of the target to the surface of the implant was 60 mm. The implant was not moved during the deposition of coatings. The vacuum chamber was evacuated to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10 -4 Pa. At a working gas pressure of (1.3-4.0) * 10 -1 Pa, an RF magnetron discharge was ignited, setting the power value to 50 W, followed by a stepwise discharge at intervals at 50 W, increasing the power to 300 W and holding for 10 minutes at each level. The process of RF magnetron sputtering of the coating from the target is carried out by bringing the operating pressure to a value of (7.0-9.0)*10 -2 Pa, introducing the implant into the magnetron zone and holding it in the magnetron zone for 4 hours. After that, using an electric motor, the product was given a reciprocating motion and deposition continued for 4 hours.

Толщина медьсодержащего кальцийфосфатного покрытия на имплантате составляла 890±45 нм. Среднеквадратичная шероховатость (Rq) поверхности имплантата без наклона составляла 1,71 нм, в случае поверхности имплантата, расположенного под углом α = 85°, составляла 5,53 нм. Трехмерные изображения области сканирования в ходе исследования на атомно-силовом микроскопе представлены на фиг. 4. Антибактериальное покрытие по примеру 2 обладает повышенной биосовместимостью и антибактериальными свойствами за счет морфологических особенностей и состава поверхности.The thickness of the copper-containing calcium phosphate coating on the implant was 890±45 nm. The root mean square roughness (Rq) of the implant surface without tilt was 1.71 nm; in the case of the implant surface located at an angle α = 85°, it was 5.53 nm. Three-dimensional images of the scanning area during the study using an atomic force microscope are presented in Fig. 4. The antibacterial coating according to example 2 has increased biocompatibility and antibacterial properties due to the morphological features and surface composition.

Пример 3.Example 3.

В качестве имплантата использовали пластину для остеосинтеза 100х100 мм из титана марки ВТ1-0 с исходной шероховатостью Ra=0,3 мкм. В качестве мишени использовали медь-замещенный гидроксиапатит, доля замещения составляла 0,2 моль.A 100x100 mm osteosynthesis plate made of VT1-0 titanium with an initial roughness of Ra = 0.3 μm was used as an implant. Copper-substituted hydroxyapatite was used as a target; the substitution fraction was 0.2 mol.

Имплантат размещали в вакуумной камере под углом α = 0° и α = 85° на держателе с электродвигателем. Расстояние от нижней плоскости мишени до поверхности имплантата составляло 70 мм. Производили откачку вакуумной камеры до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, затем заполняли аргоном и доводили до давления рабочего газа (1,3-4,0)*10-1 Па зажигали ВЧ магнетронный разряд установив значение мощности 50 Вт с последующим ступенчатым через интервал в 50 Вт подъемом мощности до 250 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени. Проводят процесс ВЧ магнетронного распыления покрытия из мишени доведением рабочего давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па, введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 3 часов. После чего при помощи электродвигателя имплантат вращали вокруг оси на 180° и продолжали осаждение в течение 3 часов.The implant was placed in a vacuum chamber at an angle α = 0° and α = 85° on a holder with an electric motor. The distance from the lower plane of the target to the surface of the implant was 70 mm. The vacuum chamber was evacuated to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10 -4 Pa, then filled with argon and brought to the working gas pressure (1.3-4.0) * 10 -1 Pa, an RF magnetron discharge was ignited, setting the power value to 50 W followed by a stepwise increase in power up to 250 W at intervals of 50 W and holding for 10 minutes at each step. The process of RF magnetron sputtering of the coating from the target is carried out by bringing the operating pressure to a value of (7.0-9.0)*10 -2 Pa, introducing the implant into the magnetron zone and holding it in the magnetron zone for 3 hours. Then, using an electric motor, the implant was rotated around its axis by 180° and deposition continued for 3 hours.

Толщина медьсодержащего кальцийфосфатного покрытия на имплантате составляла 1630±120 нм. Средняя шероховатость (Rа) поверхности имплантата составляла 0,4 мкм. При этом морфология поверхности в значительной степени изменилась. На фиг. 5 представлен пример вида поверхности имплантата после напыления. Антибактериальное покрытие по примеру 3 обладает повышенной биосовместимостью и антибактериальными свойствами за счет морфологических особенностей и состава поверхности.The thickness of the copper-containing calcium phosphate coating on the implant was 1630±120 nm. The average roughness (Ra) of the implant surface was 0.4 µm. In this case, the surface morphology changed significantly. In fig. Figure 5 shows an example of the appearance of the implant surface after spraying. The antibacterial coating according to example 3 has increased biocompatibility and antibacterial properties due to the morphological features and surface composition.

Пример 4.Example 4.

В качестве имплантата использовали пластину из поликора размерами 10х10 мм с исходной шероховатостью Ra= 0,1 мкм. В качестве мишени использовали цинк-замещенный гидроксиапатит, доля замещения составляла 0,4 моль.A polycor plate measuring 10x10 mm with an initial roughness of Ra = 0.1 µm was used as an implant. Zinc-substituted hydroxyapatite was used as a target; the substitution fraction was 0.4 mol.

Имплантат размещали в вакуумной камере под углом α = 60° на стационарном держателе. Расстояние от нижней плоскости мишени до поверхности имплантата составляло 37 мм, при этом между поверхностью имплантата и нижней плоскости мишени устанавливали коллиматор. Производили откачку вакуумной камеры до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, затем заполняли аргоном и доводили до давления рабочего газа (1,3-4,0)*10-1 Па зажигали ВЧ магнетронный разряд установив значение мощности 50 Вт с последующим ступенчатым через интервал в 50 Вт подъемом мощности до 250 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени. Проводят процесс ВЧ магнетронного распыления покрытия из мишени доведением рабочего давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па, введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 5 часов.The implant was placed in a vacuum chamber at an angle α = 60° on a stationary holder. The distance from the lower plane of the target to the surface of the implant was 37 mm, and a collimator was installed between the surface of the implant and the lower plane of the target. The vacuum chamber was evacuated to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10 -4 Pa, then filled with argon and brought to the working gas pressure (1.3-4.0) * 10 -1 Pa, an RF magnetron discharge was ignited, setting the power value to 50 W followed by a stepwise increase in power up to 250 W at intervals of 50 W and holding for 10 minutes at each step. The process of RF magnetron sputtering of the coating from the target is carried out by bringing the operating pressure to a value of (7.0-9.0)*10 -2 Pa, introducing the implant into the magnetron zone and holding it in the magnetron zone for 5 hours.

Толщина медьсодержащего кальцийфосфатного покрытия на имплантате составляла 926±53 нм. Средняя шероховатость (Rа) поверхности имплантата составляла 0,2 мкм. При этом морфология поверхности имплантата в значительной степени изменилась. На фиг. 6 представлен пример вида поверхности имплантата после напыления. Антибактериальное покрытие по примеру 4 обладает повышенной биосовместимостью и антибактериальными свойствами за счет морфологических особенностей и состава поверхности.The thickness of the copper-containing calcium phosphate coating on the implant was 926±53 nm. The average roughness (Ra) of the implant surface was 0.2 µm. At the same time, the morphology of the implant surface has changed significantly. In fig. Figure 6 shows an example of the surface of the implant after spraying. The antibacterial coating according to example 4 has increased biocompatibility and antibacterial properties due to the morphological features and surface composition.

Пример 5.Example 5.

В качестве имплантата использовали пластину размерами 100х100 мм из титана марки ВТ1-0 с исходной шероховатостью Ra=3,56 нм, определенной путем исследования на атомно-силовом микроскопе на участке анализа 1,3х1,3 мкм. В качестве мишени использовали медь-замещенный гидроксиапатит, доля замещения составляла 0,2 моль.As an implant, we used a plate with dimensions of 100x100 mm made of VT1-0 titanium with an initial roughness of Ra = 3.56 nm, determined by examination with an atomic force microscope in an analysis area of 1.3x1.3 μm. Copper-substituted hydroxyapatite was used as a target; the substitution fraction was 0.2 mol.

Имплантат размещали в вакуумной камере под углом α = 40° на держателе, позволяющим реализовать возвратно-поступательное движение. Расстояние от нижней плоскости мишени до поверхности имплантата составляло 80 мм. В ходе осаждения покрытий с имплантатом совершали вращательное движение вокруг своей оси со скоростью 10 об/мин. Производили откачку вакуумной камеры до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, При давлении рабочего газа (1,3-4,0)*10-1 Па зажигали ВЧ магнетронный разряд установив значение мощности 50 Вт с последующим ступенчатым через интервал в 50 Вт подъемом мощности до 300 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени. Проводят процесс ВЧ магнетронного распыления покрытия из мишени доведением рабочего давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па, введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 6 часов. На протяжении всего времени осаждения покрытия, имплантат подвергалось одновременно возвратно-поступательному движению и вращению вокруг своей оси со скоростью 10 об/мин.The implant was placed in a vacuum chamber at an angle α = 40° on a holder, allowing for reciprocating movement. The distance from the lower plane of the target to the surface of the implant was 80 mm. During the deposition of coatings, the implant was rotated around its axis at a speed of 10 rpm. The vacuum chamber was evacuated to a residual pressure of no higher than 6.0 * 10 -4 Pa. At a working gas pressure of (1.3-4.0) * 10 -1 Pa, an RF magnetron discharge was ignited, setting the power value to 50 W, followed by a stepwise discharge at intervals at 50 W, increasing the power to 300 W and holding for 10 minutes at each level. The process of RF magnetron sputtering of the coating from the target is carried out by bringing the operating pressure to a value of (7.0-9.0)*10 -2 Pa, introducing the implant into the magnetron zone and holding it in the magnetron zone for 6 hours. Throughout the entire time of coating deposition, the implant was subjected to both reciprocating motion and rotation around its axis at a speed of 10 rpm.

Толщина медьсодержащего кальцийфосфатного покрытия на имплантате составляла 1490±78 нм. Среднеквадратичная шероховатость (Rq) поверхности имплантата, расположенного под углом α =40°, составляла 4,48 нм. Антибактериальное покрытие по примеру 5 обладает повышенной биосовместимостью и антибактериальными свойствами за счет морфологических особенностей и состава поверхности.The thickness of the copper-containing calcium phosphate coating on the implant was 1490±78 nm. The root mean square roughness (Rq) of the implant surface located at an angle α = 40° was 4.48 nm. The antibacterial coating according to example 5 has increased biocompatibility and antibacterial properties due to its morphological features and surface composition.

Claims (3)

1. Способ функционализации поверхности имплантата путем осаждения структурированного антибактериального покрытия на основе фосфатов кальция, включающий распыление мишени из цинк- или медьсодержащего гидроксиапатита, в форме плоского диска толщиной 2-4,5 мм с диаметром, совпадающим с диаметром катода магнетрона, закрепленной на катоде магнетрона, в плазме высокочасточного (ВЧ) магнетронного разряда в атмосфере аргона при размещении по крайней мере одного имплантата на держателе поворотного стола вакуумной камеры на расстоянии 37-80 мм от нижней плоскости мишени, в котором при формировании антибактериального покрытия имплантата откачивают вакуумную камеру до остаточного давления не выше 6,0*10-4 Па, заполняют затем аргоном и доводят до рабочего давления (1,0-3,0)*10-1 Па, зажигают ВЧ магнетронный разряд на мощности 50 Вт с последующим ступенчатым, через интервал в 50 Вт, подъемом мощности до 200-300 Вт и выдержкой по 10 минут на каждой ступени, проводят процесс ВЧ магнетронного распыления антибактериального покрытия из мишени с доведением рабочего вакуума давления с введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона, отличающийся тем, что осаждение является наклонным, по крайней мере один имплантат размещают на держателе с фиксирующими элементами, способными обеспечивать наклон поверхности имплантата в диапазоне угла от 40° до 85° относительно направления потока налетающих частиц, при формировании антибактериального покрытия, проводят процесс ВЧ магнетронного распыления антибактериального покрытия из мишени с доведением рабочего вакуума давления до значения (7,0-9,0)*10-2 Па, с введением имплантата в зону магнетрона и выдержкой в зоне магнетрона в течение 4-8 часов. 1. A method for functionalizing the surface of an implant by deposition of a structured antibacterial coating based on calcium phosphates, including sputtering a target of zinc- or copper-containing hydroxyapatite, in the form of a flat disk 2-4.5 mm thick with a diameter coinciding with the diameter of the magnetron cathode, fixed on the magnetron cathode , in the plasma of a high-frequency (HF) magnetron discharge in an argon atmosphere when placing at least one implant on the holder of the turntable of a vacuum chamber at a distance of 37-80 mm from the lower plane of the target, in which, when forming an antibacterial coating of the implant, the vacuum chamber is evacuated to a residual pressure of above 6.0 * 10 -4 Pa, then filled with argon and brought to operating pressure (1.0-3.0) * 10 -1 Pa, an RF magnetron discharge is ignited at a power of 50 W, followed by a stepwise discharge at an interval of 50 W , increasing the power to 200-300 W and holding for 10 minutes at each stage, the process of RF magnetron sputtering of an antibacterial coating from the target is carried out, bringing the working pressure vacuum with the introduction of the implant into the magnetron zone and holding in the magnetron zone, characterized in that the deposition is inclined , at least one implant is placed on a holder with fixing elements capable of providing an inclination of the implant surface in the angle range from 40° to 85° relative to the direction of the flow of flying particles; when forming an antibacterial coating, the process of RF magnetron sputtering of the antibacterial coating from the target is carried out to bring the working vacuum pressure to a value of (7.0-9.0) * 10 -2 Pa, with the introduction of the implant into the magnetron zone and exposure in the magnetron zone for 4-8 hours. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что имплантату, имеющему плоскую форму и габариты, превышающие зону эрозии мишени, придают возвратно-поступательное движение в процессе проведения ВЧ магнетронного напыления. 2. The method according to claim 1, characterized in that the implant, which has a flat shape and dimensions exceeding the target erosion zone, is given a reciprocating motion during the process of RF magnetron sputtering. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что имплантату, имеющему плоскую форму и габариты, превышающие зону эрозии мишени, придают одновременно возвратно-поступательное движение и вращательное вокруг оси имплантата в процессе проведения ВЧ магнетронного напыления.3. The method according to claim 1, characterized in that the implant, which has a flat shape and dimensions exceeding the target erosion zone, is given both reciprocating and rotational motion around the axis of the implant during the process of RF magnetron sputtering.
RU2022134050A 2022-12-23 Method of functionalizing surface of medical device by inclined deposition of structured antibacterial coating based on calcium phosphates RU2806506C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806506C1 true RU2806506C1 (en) 2023-11-01

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2400423C1 (en) * 2009-06-02 2010-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of obtaining calcium phosphate coating on sample
RU2421245C1 (en) * 2010-04-30 2011-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing calcium-phosphate micro/nanostructure samples
RU2476243C1 (en) * 2012-01-11 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method of making calcium phosphate coating on implant of biologically inert material (versions)
RU2523410C1 (en) * 2013-04-09 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method for preparing nanostructured calcium-phosphate coating for medical implants
RU2715055C1 (en) * 2019-11-18 2020-02-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method of producing calcium phosphate coating on sample
RU2745726C1 (en) * 2020-05-29 2021-03-31 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СИНТЕЛ" A method of obtaining an antibacterial calcium phosphate coating on an orthopedic implant having the shape of a body of revolution and equipment for its implementation (options)
RU2754129C1 (en) * 2020-11-13 2021-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for plasma spraying of biocompatible coatings based on tricalcium phosphate with additional alloying element
RU2760453C1 (en) * 2021-05-05 2021-11-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Method for forming a silver-containing biocompatible coating on titanium alloy implants

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2400423C1 (en) * 2009-06-02 2010-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Method of obtaining calcium phosphate coating on sample
RU2421245C1 (en) * 2010-04-30 2011-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing calcium-phosphate micro/nanostructure samples
RU2476243C1 (en) * 2012-01-11 2013-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method of making calcium phosphate coating on implant of biologically inert material (versions)
RU2523410C1 (en) * 2013-04-09 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method for preparing nanostructured calcium-phosphate coating for medical implants
RU2715055C1 (en) * 2019-11-18 2020-02-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method of producing calcium phosphate coating on sample
RU2745726C1 (en) * 2020-05-29 2021-03-31 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СИНТЕЛ" A method of obtaining an antibacterial calcium phosphate coating on an orthopedic implant having the shape of a body of revolution and equipment for its implementation (options)
RU2754129C1 (en) * 2020-11-13 2021-08-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) Method for plasma spraying of biocompatible coatings based on tricalcium phosphate with additional alloying element
RU2760453C1 (en) * 2021-05-05 2021-11-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Method for forming a silver-containing biocompatible coating on titanium alloy implants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gomes et al. Nd: YAG (532 nm) pulsed laser deposition produces crystalline hydroxyapatite thin coatings at room temperature
Surmenev et al. Radio frequency magnetron sputter deposition as a tool for surface modification of medical implants
Wen et al. Preparation of calcium phosphate coatings on titanium implant materials by simple chemistry
Wen et al. Fast precipitation of calcium phosphate layers on titanium induced by simple chemical treatments
Blind et al. Characterization of hydroxyapatite films obtained by pulsed-laser deposition on Ti and Ti-6AL-4v substrates
Surmeneva et al. Preparation of a silicate-containing hydroxyapatite-based coating by magnetron sputtering: structure and osteoblast-like MG63 cells in vitro study
Ivanova et al. Influence of deposition conditions on the composition, texture and microstructure of RF-magnetron sputter-deposited hydroxyapatite thin films
Ivanova et al. Influence of the substrate bias on the stoichiometry and structure of RF‐magnetron sputter‐deposited silver‐containing calcium phosphate coatings
Mello et al. Osteoblast proliferation on hydroxyapatite thin coatings produced by right angle magnetron sputtering
Zhao et al. Microstructure and bond strength of HA (+ ZrO2+ Y2O3)/Ti6Al4V composite coatings fabricated by RF magnetron sputtering
EP2827915B1 (en) A coating comprising strontium for body implants
Chu et al. Surface design of biodegradable magnesium alloys for biomedical applications
Ozeki et al. Crystal chemistry of hydroxyapatite deposited on titanium by sputtering technique
Surmenev et al. Physical principles of radio-frequency magnetron sputter deposition of calcium-phosphate-based coating with tailored properties
Durham III et al. Deposition, heat treatment and characterization of two layer bioactive coatings on cylindrical PEEK
Ozeki et al. Characterization of Sr-substituted hydroxyapatite thin film by sputtering technique from mixture targets of hydroxyapatite and strontium apatite
Mediaswanti et al. Sputtered hydroxyapatite nanocoatings on novel titanium alloys for biomedical applications
Konischev et al. Structure and properties of Ti–O–N coatings produced by reactive magnetron sputtering
Dos Santos et al. Physical–chemical and biological behavior of an amorphous calcium phosphate thin film produced by RF-magnetron sputtering
RU2806506C1 (en) Method of functionalizing surface of medical device by inclined deposition of structured antibacterial coating based on calcium phosphates
CN107583107B (en) Tantalum boride biological coating and preparation method and application thereof
Wen et al. Crystal growth of calcium phosphate on chemically treated titanium
RU2523410C1 (en) Method for preparing nanostructured calcium-phosphate coating for medical implants
CN103993315B (en) A kind of CaP-TiO 2the preparation technology of compound bio film
Azis et al. Effect of annealing on microstructure of hydroxyapatite coatings and their behaviours in simulated body fluid