Закономерности формирования микродуговых кальцийфосфатных биопокрытий на поверхности циркония и их свойства тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

11-3 3803

МММ

На правах рукописи

КУЛЯШОВА Ксения Сергеевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОДУГОВЫХ КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫХ БИОПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ЦИРКОНИЯ И ИХ СВОЙСТВА

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск-2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН

Защита состоится «01» июля 2011 г. в 16~ч. на заседании диссертационного совета Д 003.038.01 при ИФПМ СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пр. Академический, 2/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

Автореферат разослан «01» июня 2011 г.

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор

Шаркеев Юрий Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, доцент

Панин Сергей Викторович

кандидат технических наук, доцент Коновалов Сергей Валерьевич

Ведущая организация

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Учёный секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

РОССИЙСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

2011 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Изучение структуры и свойств новых создаваемых биокомпозиционных материалов для медицины является одной из приоритетных задач физики конденсированного состояния. В настоящее время в качестве материала основы для имплантатов используют нержавеющую сталь, титан и титановые сплавы и некоторые другие металлы и сплавы. Находит применение в медицине и цирконий, легированный ниобием, высокие механические свойства которого обусловлены прежде всего твёрдорастворным упрочнением. 2г-МЬ сплавы (Э110, Э125) обладают комплексом свойств (биосовместимостью, малой теплопроводностью, высокой усталостной прочностью и циклической долговечностью), что и определяет возможность их применения в медицине.

В то же время цирконий и его сплавы имеют склонность к питгинговой коррозии в хлоридсодержащих средах. Поэтому на их поверхность наносят покрытия, которые играют защитную роль, одновременно придавая биоактивные свойства металлической поверхности. В качестве таких покрытий, как правило, используют кальцийфосфатные покрытия. Среди большого разнообразия методов формирования биопокрытий наиболее применяемыми являются методы микродугового оксидирования, плазменного и магнетронного напыления, золь-гель метод, детонационно-газовое распыление и др. Все эти методы в той или иной степени применяются для получения биопокрытий на металлических подложках с различной функциональностью. Одним из наиболее перспективных методов является метод микродугового оксидирования, который позволяет формировать кальцийфосфатные покрытия толщиной до 100 мкм с развитым рельефом в широком диапазоне шероховатости и пористости, что может быть полезным в различных медицинских приложениях.

Для определения возможности применения биокомпозитов на основе цирко-ний-ниобиевого сплава и керамического кальцийфосфатного покрытия возникает необходимость исследования структуры и свойств покрытий, границы раздела «подложка-покрытие», зачастую определяющие их механические свойства.

Важным требованием к таким покрытиям является их биосовместимость с окружающими тканями, увеличить которую можно при использовании фосфатов кальция, являющихся «депо» ионов, необходимых для образования и роста новой костной ткани. Наиболее подходящий для таких целей - гидроксиапа-тит (ГА). Будучи основной составляющей минеральной компоненты костной ткани, этот фосфат кальция имеет довольно низкую растворимость, и, следовательно, биорезорбируемость, что приводит к постепенной деградации покрытия при введении имплантата в организм человека. В качестве компонента электролита микродугового оксидирования часто применяют биологический ГА. Однако из-за некоторых его недостатков существует необходимость замены биологического ГА на химически чистый синтезированный, который не только не уступает по своим свойствам биологическому, но и имеет ряд преимуществ, в том числе в этических и медицинском аспектах.

В связи с вышеизложенным задача получения композиционного материала «циркониевый сплав - биологически активное кальцийфосфатное покрытие на основе синтезированного гидроксиапатита» и изучение его физико-химических,

механических свойств, а также структурных и морфологических особенностей является актуальной и имеет фундаментальное и практическое значение.

Цель настоящей работы - исследование структуры, фазового и элементного состава, физико-химических, механических и биологических свойств керамических капьцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве, полученные методом микродугового оксидирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Получить кальцийфосфатные керамические покрытия на основе биологического и синтезированного ГА методом микродугового оксидирования на подложках цирконий-ниобиевого сплава.

2. Выполнить исследование морфологии, микроструктуры, фазового и элементного составов, физико-механических характеристик покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве, полученных методом микродугового оксидирования.

3. Провести теоретические расчёты механических напряжений в металлической подложке и покрытии, а также толщины покрытия в зависимости от параметров процесса микродугового оксидирования и выполнить сопоставление экспериментальных данных и результатов численных расчётов.

4. Исследовать коррозионные свойства цирконий-ниобиевого сплава, в том числе с микродуговыми кальцийфосфатными покрытиями.

5. Выполнить биологическое тестирование микродуговых капьцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве.

6. Сформулировать рекомендации по использованию композиционного материала на основе цирконий-ниобиевого сплава и микродугового керамического кальцийфосфатного покрытия.

Научная новизна. Установлено, что при микродуговом формировании покрытий на цирконии-ниобиевой подложке, в отличие от титановых подложек с аморфным покрытием, образуется субмикрокристаллическое кальцийфосфат-ное покрытие с размером кристаллитов до 300 нм. Использование синтезированного ГА позволяет увеличить соотношение Са/Р и повысить механические и электрохимические свойства покрытий.

Выполненные на основании модели с подвижной границей раздела растущего покрытия теоретические расчёты позволили определить характер напряжений в металлической подложке и кальцийфосфатном покрытии, которые объясняют невысокие значения адгезионной прочности покрытий к подложке.

На основании сравнения теоретических расчётов и экспериментальных данных предложена корреляционная зависимость толщины растущего кальцийфосфатного покрытия от времени и величины импульсного напряжения микродугового процесса.

Практическая ценность работы. Предложенный композиционный материал «цирконий-ниобиевый сплав - микродуговое кальцийфосфатное покрытие на основе биологического и синтезированного ГА» может быть рекомендован для использования в медицинской практике.

В работе предложена простая и экономичная модифицированная методика жидкофазного синтеза ГА, позволяющая получать без использования дорого-

стоящего оборудования, химически чистый продукт с соотношением Са/Р 1,64, содержащим не менее 96 % основной фазы.

С помощью полученной зависимости толщины покрытия от времени и величины импульсного напряжения микродугового процесса возможно оценить толщину кальцийфосфатного слоя, что представляет непосредственный интерес для технологии.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты комплексного исследования и анализа морфологических, физико-механических характеристик, микроструктуры, фазового и элементного составов кальцийфосфатных керамических биопокрытий, полученных на подложках из цир-коний-ниобиевого сплава методом микродугового оксидирования с использованием в качестве компонентов электролита биологического и синтезированного ГА.

2. Субмикрокристаллические кальцийфосфатные покрытия с размером кристаллитов до 300 нм, соотношением Са/Р 0,46 - 0,58, шероховатостью 2,5-3,2 мкм, пористостью 14 - 15 % и адгезионной прочностью до 15 ± 4 МПа, сформированные на цирконий-ниобиевом сплаве методом микродугового оксидирования с использованием синтезированного по предложенной в работе методике ГА и удовлетворяющие требованиям обеспечения осгеоинтеграции имплантата с костной тканью.

3. Установленное на основании сравнения теоретических расчётов и экспериментальных данных корреляционное соотношение между толщиной растущего керамического кальцийфосфатного покрытия и импульсным напряжением и временем микродугового процесса, позволяющее оценивать толщину получаемого покрытия.

4. Способность микродуговых капыдийфосфатных покрытий защищать поверхность циркония от питтинговой коррозии при температуре 310 К (37 С) в физиологическом растворе, аналоге биологической жидкости, в условиях поляризации до 2 В.

Достоверность результатов исследований, представленных в диссертации, обеспечивается использованием апробированных методов исследования, анализом литературных данных, сопоставлением полученных результатов с данными других авторов, статистической обработкой результатов эксперимента.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, 2009, 2011); Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (г. Томск, 2009); Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (г. Томск, 2009); Научной конференции «Медицинская геномика и протеолика» (г. Новосибирск, 2009); Всероссийской конференции молодых учёных «Физика и химия высокоэнергетических систем» (г. Томск, 2010); Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (г. Томск, 2010.); 10th СММ Proceedings. Beam and plasma nanoscience and nanotechnology (Tomsk, 2010); Международной научно-практической конференции «Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине - 2010» (г. Томск, 2010.); Международной научно-практической конференции молодых ученых «Ресурсоэффективные технологии для будущих поколений» (г. Томск, 2010.); Международной научно-

практической конференции студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, из них 3 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, 13 докладов и тезисы 1 доклада в материалах научных конференций различного уровня.

Личный вклад автора заключается в совместной с научным руководителем постановке задачи диссертации, проведении экспериментов, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, написании статей по теме диссертации.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения и выводов, списка использованной литературы из 216 наименований, одного приложения. Всего 162 страницы машинописного текста, включая 44 рисунка и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования.

Первый раздел посвящен обзору литературных данных о требованиях к медицинским изделиям, рассмотрена классификация методов формирования биопо-крьггий на металлических изделиях и основные методики синтеза гидроксиапати-та. Приведено краткое описание возможности использования различных металлов в медицинском приложении. Рассмотрены особенности сплавов системы Zr-Nb, в том числе их коррозионные свойства. Описаны особенности структуры и свойств кальцийфосфатных материалов, в том числе ГА, позволяющие успешно использовать их в медицинских приложениях. В завершении сформулирована цель исследования и решаемые задачи.

Второй раздел посвящен обоснованию выбора материалов и методов исследования микроструктуры, фазового и элементного составов, морфологии покрытий и их физико-химических и механических свойств. В качестве подложки для формирования керамических кальцийфосфатных покрытий и получения композиционного материала выбран сплав системы Zr-Nb Э110, обладающий комплексом биологических и физико-механических свойств, определяющих возможность его использования в медицинских приложениях.

В третьем разделе описаны базовая и модифицированная методики синтеза ГА и проведено сравнительное исследование морфологических и физико-химических характеристик биологического и синтезированных ГА.

В качестве базовой методики была взята методика, наиболее близкая к предложенной М. Jarcho и С.Н. Bolen []]. Для получения стехиометричного продукта были использованы соответственно 1 М и 0,6 М растворы нитрата кальция и гидрофосфата аммония, pH среды поддерживался в диапазоне 11-12, перемешивание растворов проводили в течение 7 часов и старение осадка -17 часов. В основе синтеза лежала реакция:

\QCa(N03)2 + 6(NHJ2!IPOj + 8NH4OH^> Caw(P04)6(0H)2 + 20NH,N03 + 6H20.

Для интенсификации процесса формирования ГА нами было предложено проводить синтез при повышенной температуре 40±5°С и увеличить время старения осадка в маточном растворе до 48 часов (модифицированная методика).

По результатам элементного анализа (таблица 1) судят о степени стехио-метричности полученных порошков. Наиболее близкое к стехиометрическому соотношение (Со/7%, равное 1,64, имеет ГА, полученный по модифицированной методике. Базовая методика позволяет получить соединение с дефицитом ионов С а2* и соотношением (Са/Р)„, не превышающим 1,31.

Таблица 1. Результаты элементного анализа порошков ГА

Элемент* Содержание, ат.,%

Базовая методика (Модифицированная методика Биологический ГА

О 67,05±0,42 65,08±0,46 64,27±0,30

Р 14,26±0,24 13,22±0,27 13,96±0,29

Ca 18,69±0,13 21,7±0,11 21,77±0,14

Са/Р 131±0,03 1,64±0,04 1,56±0,04 „„,,.„,,__Га -iw

- элементный анализ не учитывает наличия атомов водорода в структуре ГА. Это связано с незначительным вкладом атомной массы водорода в общую массу молекулы, что позволяет пренебречь ею в ходе анализа.

В результате увеличения времени старения осадка в маточном растворе происходит практически полное формирования фазы Саю(Р04)й(0Н)2. Наличие фазы ß-Ca3(PO<i)2 в следовых количествах (не более 5 %) не влечёт за собой ухудшения биологических и физико-химических характеристик продукта, так как ß - трикальцийфосфат наравне с ГА находит своё применение в качестве материала для замены кости.

Химическим методом были определены практические значения произведений растворимости (ПР) ГА в воде (pH = 7) и в 0.1 М растворе NaCl с добавлением HCl для регулирования pH среды при 298 К. Далее с помощью трило-нометрического титрования определяли концентрацию ионов Са2+. Согласно уравнению реакции

Са10(РО4)б(ОН)2 <-> 10 Са2+ + 6 Р043" + 20Н\ выражение для значения произведения растворимости ГА принимает вид: ПР (Са^РСЩОН« = [Са2+]10 • [P043f • [OHf.

Определив концентрацию ионов кальция в насыщенном растворе, рассчитали соответствующие значения ПР, а также показатели произведения растворимости рПР. Значения ПР и рПР приведены в таблице 2. Наименьшим ПР обладает ГА, полученный по модифицированной методике, что согласуется с данными по элементному анализу (таблица 1) - соотношение Са/Р в нём равно 1,64 (известно, что растворимость фосфатов кальция в воде зависит от соотношения Са/Р - чем выше соотношение, тем ниже растворимость). ПР биологического ГА выше и равно - 10"36, так как его соотношение Са/Р = 1,56 меньше, чем для продукта, полученного в результате дополнительного старения осадка в маточном растворе. Самой большой растворимостью характеризуется

Таблица 2. Произведения растворимости и показатели произведения растворимости для образцов ГА (рН = 7, Т = 298 К)

Образец ПР рПР

Базовая методика 4.174 10"2' 20.38

Модифицированная методика 9.075 10^' 40.04

Биологический ГА 2.870-10'36 35.54

продукт, полученный по базовой методике, что объясняется содержанием более 50% Р-трикалыдийфосфата, имеющего большую растворимость.

Предложенная модифицированная методика жидкофазного синтеза ГА с повышением температуры синтеза до 40±5°С и дополнительным отстаиванием продукта реакции в маточном растворе в течение 48 часов позволяет получать ГА наиболее приближенный к стехиометрическому и к биологическому ГА. Все вышеперечисленные характеристики позволяют рекомендовать ГА, полученный по модифицированной методике, в качестве компонента электролита для получения капьцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве.

Четвертый раздел посвящен исследованию характеристик микродуговых капьцийфосфатных покрытий, полученных на поверхности цирконий-ниобиевого сплава, с использованием электролитов, содержащих синтезированный по модифицированной методике и биологический ГА.

В качестве электролитов для нанесения покрытий были выбраны электролиты-суспензии, предложенные ранее авторами [2] для формирования капьцийфосфатных покрытий на титане. В этих электролитах дисперсионной средой служил 30% водный раствор ортофосфорной кислоты (Н3Р04), а дисперсная фаза представляла собой смесь биологического ГА и карбоната кальция (СаСОз). Для исследования возможности замены биологического ГА на химически чистый синтезированный ГА было приготовлено два типа электролитов: в первом случае использовали биологический ГА (электролит БГА), а во втором - синтезированный по модифицированной методике (электролит СГА).

При напряжении микродугового процесса 150 В начинается формирование покрытия: образуются «островки» пористой структуры кальцийфосфатного покрытия, что соответствует начальной стадии формирования структурных элементов (рис. 1 а). Дальнейшее увеличение импульсного напряжения до 200250 В приводит к формированию сфероидальных образований (сферолитов) покрытия, размер и количество которых увеличивается пропорционально росту напряжения на цирконий-ниобиевой подложке.

Рис. I. Морфология капьцийфосфатных покрытий на поверхности Zr-Nb сплава при напряжениях микродугового оксидирования (В): а) 150; б) 200:в) 250: г) 300

По РЭМ-изображениям были определены размеры структурных элементов (пор и сферолитов) капьцийфосфатных покрытий, полученных в электролитах БГА и СГА, а также их поверхностная пористость. Результаты количественных измерений структурных элементов покрытий и их поверхностной пористости представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты количественных измерений размеров структурных элементов покрытий БГА и СГА и их пористости

Напряжение, В Размер пор, мкм Пористость, % Размер сферолитов, мкм

СГА БГА СГА БГА СГА БГА

150 0,7 0,5 12 10 - -

200 1,8 1,4 14 12 8,1 6,7

250 Ь9 1,5 15 13 10,2 9,7

300 2,5 1,8 21 15 12,5 10,3

Отметим, что кальцийфосфатные покрытия, сформированные в электролитах на основе СГА, обладают большим размером структурных элементов (пор и сферо-литов) и пористостью, что, согласно [3], может благотворно повлиять на их остео-генные свойства.

На рис. 2 приведены сравнительные зависимости физико-механических характеристик (толщина, масса, шероховатость, адгезионная прочность) кальцийфосфат-ных покрытий, полученных в электролитах БГА и СГА, от величины импульсного напряжения микродугового процесса. По мере увеличения напряжения оксидирования происходит практически линейный рост толщины покрытий на поверхности подложек (рис. 2 а), так как рост напряжения приводит к возрастанию интенсивности воздействия тока на поверхность обрабатываемого материала, за счет чего увеличивается скорость нанесения покрытия и, следовательно, толщина покрытия. При напряжении процесса 200 и 250 В толщина кальцийфосфатных покрытий, полученных в электролитах БГА и СГА, составляет 40 и 60 мкм. Повышение напряжения до 300 В сопровождается увеличением плотности тока, что приводит к дальнейшему росту покрытий, толщина которых превышает 90 мкм. С ростом напряжения от 150 до 250 В значение Ra увеличивается в диапазоне 0,6 - 3,5 мкм и 0,8 - 3,2 мкм для электролитов БГА и СГА, соответственно (рис. 2 б).

200 250 и, В

Рис. 2. Зависимости характеристик покрытий (толщина (а); шероховатость (б); адгезионная прочность (в)) от напряжения микродугового процесса в электролите БГА (кривая 1) и СГА (кривая 2)

При повышении напряжения до 300 В наблюдается резкий скачек шероховатости до значений что связано с образованием гребней, представляющих собой скопление сферолитов. Необходимо отметить, что шероховатость является важным определяющим фактором остеоинтеграции. Известно, что для ус-

пешной адгезии стволовых клеток к поверхности покрытия и их дальнейшей дифференцировки в костную ткань оптимальным является пятый класс шероховатости (2,5<Ra<5) [3].

Что касается адгезионной прочности покрытий, то увеличение напряжения от 150 до 250 В приводит к ее снижению от 24 до 4 МПа для покрытий на основе БГА и от 26 до 7 МПа в случае электролитов СГА (рис. 2 в). Между величиной адгезии кальций-фосфатных покрытий к циркониевой подложке и его толщиной установлена зависимость, имеющая вид: а = А + BS'', где А = 2,94 и 6,94, В = 93,13 и 96,70, соответственно, для покрытий, сформированных в электролитах БГА и СГА; а - адгезионная прочность покрытия к подложке, МПа; S - толщина покрытия, мкм. На рис. 3 приведены экспериментальные данные и описывающие их зависимости. В случае, когда напряжение процесса равно 300 В, адгезионная прочность покрытия к подложке падает до 2 и 6 МПа для электролитов БГА и СГА, что недостаточно для их эксплуатации. В то же время для повышения адгезионной прочности покрытий к металлической подложке может быть применена предварительная подготовка поверхности с использованием пескоструйной обработки и химического травления, как в случае титана, что может значительно увеличить значение адгезии (на 50-70 % в сравнении с необработанной поверхностью) [4].

20 -10 60 80 100 Толщина, мкм Рис. 3. Корреляционное соотношение между толщиной кальцийфосфатпого покрытия и адгезионной прочностью (кривая 1 - электролит БГА, кривая 2 - СГА).

0.75

0.60

0.45

0.30

0.15

150 200

300

По результатам элементного анализа каль-цийфосфатных покрытий определяли стехиомет-рическое соотношение (Са/Р)„. На рис. 4 представлены зависимости соотношения (Са'Р)^ в кальцийфосфатном покрытии от подаваемого на образец импульсного напряжения. Для покрытий, сформированных в электролите на основе БГА, соотношение (Са/Р)„ возрастает с увеличением импульсного напряжения на образце со 150 В до 300 В от 0,15 до 0,50. Для напряжений 200 и 250 В это значение практически одинаково - 0,39 и 0,40. Что касается капьцийфосфатных покрытий, полученных в электролитах на основе СГА, при 200 и 250 В формируется кальцийфос-фатное покрытие с соотношением (Са//>)-1Т, соответственно, 0,46 и 0,57, что в 1,5 раза выше, чем для покрытий, полученных в электролигах БГА. Самое высокое соотношение (Са'Р)^ наблюдается при напряжении процесса 300 В и равно 0,71, это значение соответствует соотношению (СаР)^ для покрытий на титановой подложке [5].

По результатам рентгеноструктурного анализа и при индицировании микродифракционных картин, полученных при исследовании кальцийфосфатных

250 и, В

Рис. 4. Зависимость соотношения

(Са/Р)аг от напряжения микродугового процесса для покрытий,

полученных II электролите К Г'Л (кривая 1) и СГЛ (кривая 2)

покрытий с помощью просвечивающей электронной микроскопии, установлено, что в результате микродугового процесса на поверхности цирконий-ниобиевого сплава образуется многофазовое субмикрокристаллическое покрытие, содержащее как стехиометричные, гак и нестехиометричные фазы. Основные фазы покрытий: Са2г4(Р04)6, р-Са2Р207, Р-СаР206, 2гР,07, Ъх02, гг,0Ьх, Ъх. Причём объёмная доля фаз гЮ2 и Ъх уменьшается с увеличением напряжения микродугового процесса и, соответственно, с ростом толщины кальцийфосфат-ного слоя.

На рис. 5 приведены электронно-микроскопические изображения микроструктуры и соответствующие им микродифракционные картины фрагментов кальцийфос-фатного покрытия на углеродной реплике. Фрагменты покрытия были сняты с поверхности металлической подложки. На светлопольном изображении (рис. 5 а) просматриваются отдельные частицы (кристаллиты) покрытия. Однако по светлополь-ным изображениям сложно судить о форме и размере кристаллитов. На тёмнопольных изображениях границы кристаллитов просматриваются более отчётливо. Форма кристаллитов близка к равноосной. На рис. 5 в, г видны как кристаллиты размером менее 100 нм, так и более крупные - 200-300 нм. Микродифракционная картина (рис. 5 б) представляет собой совокупность точечных рефлексов, принадлежащих нескольким фазам. Результаты расшифровки микродифракции приведены в таблице 4. Фрагмент кальцийфосфатного покрытия представлен как минимум тремя фазами: стехиометричным и нестехиометричным пирофосфатами кальция (3-Са2Р207 и |3-Са2Р206, а также двойным фосфатом кальция циркония Са7г4(Р04)(,.

Для оценки возможности использования кальцийфосфатных покрытий для защиты поверхности цирконий-ниобиевого сплава от питтинговой коррозии были выполнены сравнительные исследования цирконий-ниобиевого сплава без покрытия и с кальцийфосфатными покрытиями на основе биологического и синтезированного ГА методами поляризационных характеристик и электрохимической им-педансной спектроскопии. Исследования выполнены в лаборатории нестационарных поверхностных процессов Учреждения Российской академии наук Института Химии Дальневосточного отделения РАН, г. Владивосток. Все измерения проводили с использованием искусственного физиологического раствора Рингера, аналога биологических жидкостей, при температуре 310 К (37°С).

Рис. 5. Микроструктура кальцийфосфатного покрытия: а) светлопольное изображение; б) микродифракционная картина; в) и г) темнопольные электронно-микроскопические изображения

Таблица 4. Индицирование микродифракционной картины, приведенной на рис. 5 б

Экспериментальные данные Табличные данные

сЦм, нм Интенсивность Р-Са2Р207 тетрагональная, [РБР#09-0346] р-СаР20б моноклинная, [РЭР#11-0039] Са2г4(Р04)б ромбоэдрическая, [РРР#33-0321]

э .с ■о £ Интенсивность, % •с ■о •С Интенсивность, % г X л ■о -а л Интенсив- ^ ность, %

0,6252 О.Сл. - - - - - - 0,6316 012 22

0,4747 С. 0,4720 110 12 - - - - - -

0,4578 О. С. - - - 0,4560 310 55 - - -

0,3165 Сл. - - - 0,3190 320 20 0,3159 024 63

0,3016 С. 0,3020 008 100 - - - - - -

0,2330 О. с. 0,2335 119 20 0,2318 512 15 - - -

0,2119 Ср. 0,2115 310 4 0,2123 800 17 - - -

0,1885 Ср. 0,1880 210 6 - - - 0,1898 226 32

0,1858 Ср. 0,1855 320 14 - - - 0,1876 042 5

0,1698 Сл. 0,1687 326 10 - - - 0,1692 318 12

Анализ электрохимического поведения образцов в растворе Рингера по виду поляризационных кривых (рис. 6) показывает, что наибольшими защитными свойствами обладает покрытие, полученное в электролите на основе синтезированного ГА. Такая обработка приводит к облагораживанию стационарного потенциала (потенциала свободной коррозии) образца на 800 мВ и 300 мВ в сравнении с цирконием без покрытия и с покрытием на основе БГА, соответственно. Кроме того, микродуговые кальцийфосфат-ные покрытия, сформированные на поверхности циркония как в электролитах на основе БГА, так и в СГА, позволяют защитить металлическую подложку от питгинговой коррозии в растворе Рингера при 310 К в условиях поляризации.

На рис. 7 а-в приведены соответственно зависимости модуля импеданса и фазового угла от частоты, а также эквивалентная электрическая схема, описывающая экспериментальные данные. При анализе зависимостей фазового угла от частоты видно, что возникает вторая временная константа для образцов с покрытиями. Это свидетельствует о двухслойной структуре покрытий: верхнего - пористого слоя и нижнего - беспористого. Временная константа, описываемая элементами СРК, и Я|, отвечает за пористую часть композиционного слоя, его морфологическую струк-

I, А/см3

Рис. 6 Поляризационные кривые образцов циркония без покрытия (1), с покрытием на основе БГА (2) и СГА (3)

«V ................-.................................. • -ню

io' io' io° to' ю? to3 to4 Ю* 10* ia' io" ю' 1С io3 10* 10s

Частота. Гц Частота, Гц

в

в» cm

I R1 СТО

Цлл1

Рис. 7 Зависимости модуля импеданса (а), фазового угла от частоты (б) и эквивалентная электрическая схема (в), описывающая экспериментальные данные

туру, шероховатость (развитость) поверхности и появляется только для образцов с покрытиями в области высоких частот 102 - 105 Гц. Согласно расчетным данным, для покрытий на основе БГА и СГА величина сопротивления пористого слоя (R|) составляет соответственно 3,2хЮ4 и 7,8хЮ30м-см2. Элементы СРЕ2 и R2 характеризуют беспористый слой покрытий, который характерен для всех образцов (на поверхности циркония всегда присутствует естественный оксидный слой). Сопротивление беспористого слоя (R;) составляет соответственно 5,37x106, 1,76x107 и 1,13х 10 Ом-см" для циркония с покрытием на основе БГА, СГА и естественного оксида.

Использование метода электрохимической импедансной спектроскопии позволило установить отличия в свойствах поверхностных слоев, полученных методом МДО с применением электролитов БГА и СГА. Сопротивление пористого слоя покрытий на основе БГА выше, чем у покрытий на основе СГА, однако сопротивление плотного беспористого слоя, непосредственно прилегающего к металлической подложке, на порядок меньше. Именно эти характеристики позволяют объяснять большее значение потенциала свободной коррозии для покрытий, сформированных в электролите на основе СГА.

В результате проведённых in vitro исследований покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве было определено, что при прямом контакте клеток и образцов с микродуговым кальцийфосфатным покрытием происходит морфологическое созревание культуры стромальных стволовых клеток и рост плотности распределения клеток, позитивно окрашенных на щелочную фосфатазу. Последнее, в свою очередь, подтверждает образование и рост остеобластов на поверхности кальцийфосфатных покрытий.

В пятом разделе проведена оценка напряжений в кальцийфосфатном покрытии и металлической подложке. Для расчёта была использована модель с подвижной границей растущего покрытия [6]. При постановке задачи считалось, что в электролитическую ванну размером 2L, заполненную электролитом с дисперсной фазой, помещаегся металлическая подложка размером Н, выполненная из цирко-ний-ниобиевого сплава (рис. 8).

На подложку (катод) и ванну (анод) подводится напряжение. Основные диффузионные и химические процессы протекают в электролите, представляющем собой водный раствор ортофосфорной кислоты со взвешенными частицами ГА.

Концентрации элементов и ионов на границе растущего покрытия считают заданными: при построении модели роста покрытия неоднородностью распределения веществ в жидкости пренебрегаем, вследствие высокой скорости перемешивания веществ в жидкой фазе по

t=ti t=t2

I I i

1 1 i растущее I

покрытие |

I 2 I I ' I I

_I_I_t

t=ts

ГА

^ О

жидкая фаза ° О

О

н+

ОН' 3-

•ро4

•Са

2+

НИ НИ I b(t)

Рис. 8. Схематическое изображение электролитической ванны с помещённой в неё металлической подложкой и растущим кальцийфосфатным покрытием

сравнению с твердой фазой. Это позволяет уделить особое внимание процессам в твердых фазах: в покрытии и подложке.

Рассматриваемая модель позволяет исследовать распределения концентраций и напряжений в подложке и покрытии в произвольный момент времени в процессе роста (рис. 9).

1x10"

С С с

-1x10"

-2x10"

/1 6)

ф 12 3 4

0.48

0.50 0.52 X, мм

0.54

Рис. 9. Распределение концентрации (а) и напряжений (б) в Zr-Nb подложке и кальций-фосфатном покрытии по пространству в последовательные моменты времени (с): 1-400; 2-600; 3-700; 4-1200

Вертикальной пунктирной линией на рисунках показана граница раздела между подложкой и покрытием, а штрихпунктирной линией - положение границы в последовательные моменты времени, которая и соответствует внешней границе растущего покрытия, обращенной к электролиту. Распределение концентраций (рис. 9 а) и напряжений (рис. 9 б) в кальцийфосфатном покрытии и цирконий-ниобиевой подложке в последовательные моменты времени характеризует динамику процесса и конечный результат. Напряжения в металлической подложке из растягивающих переходят в сжимающие. В кальцийфосфатных покрытиях имеем только растягивающее напряжение. Согласно рис. 9 б, в напряжения с течением времени увеличиваются как в покрытии, так и в металлической подложке. При х=0,52 мм в моменты времени t = 400; 600; 700; 1200 с имеем напряжения о= 1,38; 1,63; 1,7; 2,16 ГПа.

При сравнении толщины кальцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевой подложке, полученных при различных напряжениях процесса в результате эксперимента с результатами численного счёта, можно оценить адекватность последних и провести верификацию модели. Для этого методом наименьших квадратов (МНК) в рамках линейного приближения была получена зависимость комплекса aJD , отвечающего за электромагнитные взаимодей-

ствия в электролите в процессе микродугового разряда, от величины импульсного напряжения процесса (рис. 10).

Учитывая, что подвод «строительного» материала к растущему кальций-фосфатному покрытию имеет диффузионный характер:

5(1)=а^, (1)

где Ор - коэффициент турбулентного перемешивания дисперсной фазы в электролите; а - экспериментально определяе-

мо

1.5 1.0 0.5 0.0

а'О. =0.0Ш-и

Рис. 10. Зависимость комплекса а,

150 200 250 300 ид мая безразмерная константа, зависящая от

характеристик электромагнитного поля; 8 - толщина покрытия; г - время форми-от напряжения. рования покрытия. Из линейной аппрок-

симации экспериментальных данных, приведённых на рис. 10, следует, что:

D у р

Совокупность уравнений (1) и (2) позволяет получить зависимость толщины S{t) от импульсного напряжения U и времени процесса г (3):

S(t) = (0,01(7 -1.3)/г. (3)

Следует отметить, что используя уравнение (3), можно непосредственно оценить толщину кальцийфосфатного покрытия к заданному моменту времени при варьировании импульсного напряжения микродугового процесса, что представляет непосредственный интерес для технологии.

Шестой раздел посвящен рекомендациям по практическому применению синтезированного ГА и композиционного материала «цирконий-ниобиевый сплав с кальцийфосфатным покрытием». ГА, полученный по модифицированной методике жидкофазного синтеза, может успешно применяться как в качестве компонента электролитов для формирования кальцийфосфатных покрытий на медицинских изделиях, так и для других прикладных задач медицинского материаловедения. Простота и экономичность методики жидкофазного синтеза позволяет получить химически чистый продукт с необходимыми характеристиками без использования дорогостоящего оборудования. Поэтому нанесение кальцийфосфатных покрытий на его основе будет экономически оправданным процессом и позволит удешевить изделие, в сравнении с имплантатами с покрытиями на основе биологического ГА.

Для успешного применения цирконий-ниобиевых сплавов (Э110, а также Э125) в качестве основы для имплантатов на их поверхность рекомендуется наносить микродуговым способом кальцийфосфатное покрытие. Такое покрытие обеспечивает защиту металлической поверхности от возникновения питгинговой коррозии в хлоридсодержащих электролитах и придаёт изделию биоактивные свойства. Использование синтезированного ГА позволяет исключить риски, возникающие при использовании в качестве компонента электролита биологического ГА, а также

повышает физико-химические и механические свойства кальцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что при микродуговом формировании покрытий на циркониевых подложках, в отличие от титановых подложек с аморфным покрытием, образуется субмикрокристаллическое кальцийфосфатное покрытие с размером кристаллитов до 300 нм и фазовым составом: СагРгСЬ, CaZr4(P04)6, ZrP207, Zr02.

2. Численными расчетами в рамках модели с подвижной границей раздела показано, что на распределение механических напряжений в растущем покрытии и в подложке влияют коэффициенты диффузии в покрытии и подложке, константа скорости реакции и величина напряженности электрического поля в электролитической ванне. Показано, что в металлической подложке формируются растягивающие напряжения, которые переходят в сжимающие, при этом в покрытии напряжения - только растягивающие. Этот факт объясняет невысокие значения адгезионной прочности покрытий к подложке.

3. Определены режимы формирования кальцийфосфатных биопокрытий на подложках из цирконий-ниобиевого сплава методом микродугового оксидирования в электролитах на основе водного раствора ортофосфорной кислоты, биологического гидроксиапатита или синтезированного гидроксиапатита, полученного по предложенной в работе модифицированной методике жидкофаз-ного синтеза, и карбоната кальция со следующими характеристиками: пористость 12-15%, соотношение Са/Р 0,41-0,58, шероховатость 2,5-3,8 мкм, адгезионная прочность покрытия к подложке до 15±4 МПа, которые удовлетворяют требованиям обеспечения остеоинтеграции имплантата и костной ткани.

4. Показано, что использование синтезированного и биологического гидро-ксиапатитов в качестве составляющих компонентов электролита позволяет получать керамические кальцийфо сфатные покрытия с аналогичным фазовым и элементным составом, однако применение синтезированного гидроксиапатита позволяет увеличить содержание кальция в покрытии на 30 % в сравнении с биологическим, а также повысить адгезионную прочность покрытия к подложке на 50 %.

5. Получено корреляционное соотношение между толщиной керамического кальцийфосфатного покрытия на цирконий-ниобиевой подложке и импульсным напряжением и временем микродугового процесса. Соотношение позволяет оценивать толщину растущего покрытия.

6. Установлено, что использование синтезированного гидроксиапатита в качестве компонента электролита позволяет увеличить значение потенциала свободной коррозии кальцийфосфатных покрытий на 800 мВ по сравнению с цирконием без покрытия и на 300 мВ по сравнению с покрытиями на основе биологического гидроксиапатита. Сформированные кальцийфосфатные покрытия позволяют защитить поверхность цирконий-ниобиевого сплава от питгинговой коррозии в условиях поляризации при температуре 310 К (37°С) в растворе Рингера, моделирующем биологическую жидкость.

7. Показано, что кальцийфосфатное покрытие на цирконий-ниобиевом сплаве способствует образованию костной ткани. Это определяет возможность практического применения покрытий в медицине.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

В рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:

1. Куляшова К.С., Гнеденков A.C., Легостаева Е.В., Синебрюхов C.JI., Гне-денков С.В., Шаркеев Ю.П.. Электрохимические свойства микродуговых каль-цийфосфатных покрытий на цирконии, сформированные в электролитах на основе синтезированного и биологического гидроксиапатита // Изв. ВУЗов. Физика. - 2010. - Т. 53. - №1 1/3 - С. 50-53.

2. Петровская Т.С., Рассказова JI.A., Куляшова К.С., Коротченко Н.М., Шаркеев Ю.П., Козик В.В. Синтез и исследование обычного и карбонатзамещенно-го гидроксилапатита//Изв. ТПУ. - 2010. - Т. 317. - № 3 .С. 86-90.

3. Куляшова К.С., Шаркеев Ю.П. Получение синтетического гидроксиапатита для формирования биопокрьггий на имплантатах медицинского назначения // Химия в интересах устойчивого развития. - 2011. - №5 (принята для публикации).

В других научных изданиях:

1.Куляшова К.С., Уваркин П.В. Кальцийфосфатные покрытия на циркониевом сплаве // Труды VI Международ, конф. студентов и молодых учёных «Перспективы развития фундаментальных наук», Россия, Томск, 26-29 мая 2009г. - С. 143-145.

2.Куляшова К.С. Формирование кальций-фосфатных покрытий на циркониевом сплаве методом микродугового оксидирования // Матер. IV Всеросс. конф. молодых учёных «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии», Россия, Томск, 19-21 октября 2009г. - С. 125-128.

3. Рассказова Л.А., Куляшова К.С., Коротченко Н.М. Синтез и методы исследования гидроксилапатита, имеющего важное значение для медицины. // Матер. IV Всеросс. конф. молодых учёных «Материаловедение, технологии и экология в III тысячелетии», Россия, Томск, 19-21 октября 2009г. - С. 256-259.

4.Шаркеев Ю.П., Легостаева Е.В., Терлеева О.П., Романенко Е.П., Уваркин П.В., Куляшова К.С., Хлусова М.Ю. Микродуговые кальцийфосфатные покрытия на титане и цирконий-ниобиевом сплаве и их физико-химические и биологические свойства // Матер, научной конф. «Медицинская геномика и протео-лика», Россия, Новосибирск, 9-13 сентября 2009г. - С. 84.

5.Рассказова Л.А., Куляшова К.С. Синтез и исследование обычного и карбо-натзамещённого гидроксилапатита. // Матер. XI Всеросс. научно-практической конф. студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке», Россия, Томск, 12-14 мая 2010г.-Т. 1,с. 135-136.

6.Legostaeva Е. V., Kiyazheva Е. G., Kulyashova К. S., Uvarkin Р. V., Sharkeev Yu. Р. Comparative Investigations of the Influence of Electrical and Physical Parameters of Micro-arc Oxidation on the Physical and Mechanical Properties of Coatings Based on Calcium Phosphates on Titanium and Zirconium Surfaces // lOth CMM Proc. Beam and plasma nanoscience and nanotechnology, September 19-24, 2010. - P. 740 - 743.

7.Куляшова К.С., Шаркеев Ю.П., Легостаева Е.В., Рассказова Л.А. Синтез и исследование физико-химических свойств гидроксиапатита и его использование для формирования биопокрытий методом микродугового оксидирования на цирконий-ниобиевом сплаве // Сборник матер. Международ, научно-пракг. конф. «Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине -2010», 4-7 октября 2010 г., Томск: Изд-во ТПУ, 2010. -С. 72-79.

8.Рассказова Л.А., Куляшова К.С., Коротченко Н.М. Структурные исследования немодифицированного и карбонатмодифицированного гидроксиапатитов // Сборник матер. Международ, научно-практической конф. «Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине - 2010», 4 - 7 октября 2010 г., Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - С. 134-136.

9.Куляшова К.С., Легостаева Е.В., Лямина Г.В., Синебрюхов СЛ. Коррозионные свойства циркония, легированного ниобием с капьцийфосфаггным покрытием И Труды VIII Международ, конф. студентов и молодых учёных «Перспективы развития фундаментальных наук», Россия, Томск, 26-29 апреля 2011 г. - С. 317-319.

Список цитируемой литературы

1. Jarcho M., Bolen С.Н. Hydroxyapatite synthesis and characterization in dense polycrystalline foim // J. Mater. Sei. - 1976. -V.ll. - P. 2027-2035.

2. Шашкина Г.А., Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р., Карлов A.B. Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения. Патент РФ №2291918. Опубл. 20.01.2007, бюл. №2.

3. Khlusov I. A., Karlov А. V., Sharkeev Yu. P. et. al. Osteogenic Potential of Mesenchymal Stem Cells from Bone Marrow in Situ: Role of Physicochemical Properties of Artificial Surfaces // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. -2005. - Volume 140. - N 1. - P.144-152.

4. Легостаева E. В. Шаркеев Ю. П., Толкачёва Т. В. и др. Биоактивное покрытие на имплантате из титана и способ его получения. И Патент РФ № 2385740. Опубл. 10.04.2010 г. бюл. № Ю.

5. Шашкина Г.А., Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р. Формирование биокерамических покрытий с высоким содержанием кальция на титане // Перспективные материалы. - 2005. - №1. - С.41-46.

6. Князева А.Г., Назаренко H.H. Оценка средних механических напряжений в растущем покрытии // Физическая мезомеханика, TI 1. - №5. - 2008. - С. 35-40.

1 1 - 1 2 5 3 g

Издательство «В-Спектр» ИНН/КПП 7017129340/701701001, ОГРН 1057002637768 Подписано к печати 30.05.2011. Формат 60х841/16. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Гарнитура «Times New Roman». Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 20. 634055, г. Томск, пр. Академический, 13-24, тел. 49-09-91. E-mail: bvm@sibmail.com

2008178905

ВВЕДЕНИЕ.

1 БИОМАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ.

1.1 Требования к материалам, применяемым в медицине.

1.2 Металлические материалы в медицине.

1.2.1 Краткая история применения металлических материалов в медицине.

1.2.2 Сплавы системы в медицине.

1.2.3 Особенности коррозионного поведения циркониевых сплавов.

1.3 Методы формирования биопокрытий.

1.4 Метод МДО для нанесения кальцийфосфатных биопокрытий.

1.4.1 Реализация метода МДО для формирования кальцийфосфатных покрытий на титановых сплавах.

1.4.2 Установка «МюгоАгс-З.О» для микродугового оксидирования.

1.5 Кальцийфосфатные биоматериалы. Гидроксиапатит.

1.5.1 Основные кальцийфосфатные соединения и биоматериалы.

1.5.2 Структура и свойства гидроксиапатита.

1.6 Методы синтеза гидроксиапатита.

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Применяемые материалы и объекты исследования.

2.2.1 Рентгеноструктурный анализ.

2.2.2 Растровая электронная микроскопия.

2.2.3 Метод рентгенофлуоресцентной спектроскопии.

2.2.4 Просвечивающая электронная микроскопия.

2.2.5 Импедансная спектроскопия и метод потенциодинамической поляризации.

2.2.6 Измерение адгезионной прочности покрытия к подложке «методом отрыва».

2.2.7 Определение толщины покрытий.

2.2.8 Биологическое тестирование in vitro кальцийфосфатных покрытий . 66 3 ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ГИДРОКСИАПАТИТА.

3.1 Методика синтеза гидроксиапатита.

3.2 Влияние времени старения осадка на размер частиц и стехиометрию гидроксиапатита.

3.3 Сравнительный фазовый анализ синтезированного и биологического ГА

3.4 Растворимость гидроксиапатитов.

4.1 Основные характеристики электролитов и режимы микродугового процесса.

4.2 Влияние напряжения микродугового оксидирования на физико-механические свойства покрытий.

4.3 Влияние напряжения микродугового процесса на морфологию покрытий.

4.4 Влияние напряжения микродугового оксидирования на фазовый и элементный составы покрытий.

4.5 Влияние состава электролитов на электрохимические свойства покрытий.

4.6 Микроструктура кальцийфосфатных покрытий.

4.7 Биологическое тестирование кальцийфосфатных покрытий.

5 ОЦЕНКА НАПРЯЖЕНИЙ В РАСТУЩЕМ КАЛЫДИЙФОСФАТНОМ ПОКРЫТИИ НА ЦИРКОНИЙ-НИОБИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ.

6 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ

ЦИРКОНИЯ С КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫМ ПОКРЫТИЕМ В МЕДИЦИНЕ.

В последние десятилетия интенсивно развивается медицинское материаловедение. В 2010 г. разработана и утверждена технологическая платформа «Медицина будущего», которая ориентирована на развитие нескольких критических технологий, в число которых входит и «Технологии создания биосовместимых материалов». В рамках этой платформы будут создаваться наукоёмкие медицинские продукты, в том числе многокомпонентные биосовместимые материалы для восстановления и замены костных тканей человека. К таким материалам относятся и металлические имплантаты с биоактивными покрытиями.

Изучение структуры и свойств новых создаваемых биокомпозиционных материалов для медицины является одной из приоритетных задач физики конденсированного состояния. В настоящее время в качестве материала основы для имплантатов используют нержавеющую сталь, титан, в том числе наноструктурированный [1], не уступающий по механическим свойствам среднелегированным титановым сплавам (ВТ6, ВТ16 и др.). Находит применение в медицине и цирконий, легированный ниобием, высокие механические свойства которого обусловлены прежде всего твёрдорастворным упрочнением. сплавы (Э110, Э125) обладают комплексом свойств (биосовместимостью, малой теплопроводностью, высокой усталостной прочностью и циклической долговечностью), что и определяет возможность их применения в медицине [2, 3].

В то же время цирконий и его сплавы имеют склонность к питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах [4]. Поэтому на их поверхность наносят покрытия, которые играют защитную роль, одновременно придавая биоактивные свойства металлической поверхности. В качестве таких покрытий, как правило, используют кальцийфосфатные покрытия. Среди большого разнообразия методов формирования биопокрытий наиболее применяемыми являются методы микродугового оксидирования [5, 6, 7], плазменного [8, 9] и магнетронного напыления [10, 11], золь-гель метод [12, 13], биомиметический метод [14-16] детонационно-газовое распыление [17, 18] и др. Все эти методы в той или иной степени применяются для получения биопокрытий на металлических подложках с различной функциональностью. Одним из наиболее перспективных методов является метод микродугового оксидирования, который позволяет формировать кальцийфосфатные покрытия толщиной до 100 мкм с развитым рельефом в широком диапазоне шероховатости и пористости, что может быть полезным в различных медицинских приложениях.

Для определения возможности применения биокомпозитов на основе цирконий-ниобиевого сплава и керамического кальцийфосфатного покрытия возникает необходимость исследования структуры и свойств покрытий, границы раздела «подложка-покрытие», зачастую определяющие их механические свойства.

Важным требованием к таким покрытиям является их биосовместимость с окружающими тканями, увеличить которую можно при использовании фосфатов кальция, являющихся «депо» ионов, необходимых для образования и роста новой костной ткани. Наиболее подходящий для таких целей — гидроксиапатит (ГА). Будучи основной составляющей минеральной компоненты костной ткани, этот фосфат кальция имеет довольно низкую растворимость, и, следовательно, биорезорбируемость, что приводит к постепенной деградации покрытия при введении имплантата в организм человека. В качестве компонента электролита микродугового оксидирования часто применяют биологический ГА, который получают из костей крупного рогатого скота [19]. Однако применение такого гидроксиапатита имеет ряд недостатков, основными из которых являются риск передачи инфекций и потенциальная иммуногенность из-за чужеродного материала, а также содержание тяжёлых металлов, которым свойственно накапливание в костях животного в течение его жизни [20]. Поэтому существует необходимость замены биологического гидроксиапатита на химически чистый синтезированный, который ни только не уступает по своим свойствам биологическому, но и имеет ряд преимуществ, в том числе в этических и медицинском аспектах.

Постановка задачи исследований. Цирконий и его низколегированные сплавы наравне с титаном могут быть использованы в качестве материалов для медицины. Однако для придания металлической поверхности биоактивных свойств и защиты от питтинговой коррозии следует наносить кальцийфосфатные биопокрытия. Такие биопокрытия могут быть получены методом микродугового оксидирования при использовании электролитов, в состав которых входит ГА. Однако часто используемый для этих целей биологический гидроксиапатит имеет ряд недостатков, которых можно избежать, заменив его на химически чистый синтезированный ГА. Задача получения композиционных материалов «металл или сплав - инертное или биоактивное покрытие», в частности, на основе циркониевого сплава и биологически активного кальцийфосфатного покрытия, и изучение физико-химических, механических свойств, а также структурных и морфологических особенностей таких биокомпозитов является актуальной и имеет фундаментальное и практическое значения.

Цель настоящей работы — исследование структуры, фазового и элементного состава, физико-химических, механических и биологических свойств керамических кальцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве, полученные методом микродугового оксидирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Получить кальцийфосфатные керамические покрытия на основе биологического и синтезированного ГА методом микродугового оксидирования на подложках цирконий-ниобиевого сплава.

2. Выполнить исследование морфологии, микроструктуры, фазового и элементного составов, физико-механических характеристик покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве, полученных методом микродугового оксидирования.

3. Провести теоретические расчёты механических напряжений в металлической подложке и покрытии, а таюке толщины покрытия в зависимости от параметров процесса микродугового оксидирования и выполнить сопоставление экспериментальных данных и результатов численных расчётов.

4. Исследовать коррозионные свойства цирконий-ниобиевого сплава, в том числе с микродуговыми кальцийфосфатными покрытиями.

5. Выполнить биологическое тестирование микродуговых кальцийфосфатных покрытий на цирконий-ниобиевом сплаве.

6. Сформулировать рекомендации по использованию композиционного материала на основе цирконий-ниобиевого сплава и микродугового керамического кальцийфосфатного покрытия.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие новые результаты.

1. Установлено, что при микродуговом формировании покрытий на цирконии-ниобиевой подложке, в отличие от титановых подложек с аморфным покрытием, образуется субмикрокристаллическое кальцийфосфатное покрытие с размером кристаллитов до 300 нм. Использование синтезированного ГА позволяет увеличить соотношение Са/Р и повысить механические и электрохимические свойства покрытий.

2. Выполненные на основании модели с подвижной границей раздела растущего покрытия теоретические расчёты позволили определить характер напряжений в металлической подложке и кальцийфосфатном покрытии, которые объясняют невысокие значения адгезионной прочности покрытий к подложке.

3. На основании сравнения теоретических расчётов и экспериментальных данных предложена корреляционная зависимость толщины растущего кальцийфосфатного покрытия от времени и величины импульсного напряжения микродугового процесса.

Практическая ценность работы. Предложенный композиционный материал «цирконий-ниобиевый сплав - микродуговое кальцийфосфатное покрытие на основе биологического и синтезированного ГА» может быть рекомендован для использования в медицинской практике.

В работе предложена простая и экономичная модифицированная методика жидкофазного синтеза ГА, позволяющая получать без использования дорогостоящего оборудования, химически чистый продукт с соотношением Са/Р 1,64, содержащим не менее 96 % основной фазы.

С помощью полученной зависимости толщины покрытия от времени и величины импульсного напряжения микродугового процесса возможно оценить толщину кальцийфосфатного слоя, что представляет непосредственный интерес для технологии.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты комплексного исследования и анализа морфологических, физико-механических характеристик, микроструктуры, фазового и элементного составов кальцийфосфатных керамических биопокрытий, полученных на подложках из цирконий-ниобиевого сплава методом микродугового оксидирования с использованием в качестве компонентов электролита биологического и синтезированного ГА.

2. Субмикрокристаллические кальцийфосфатные покрытия с размером кристаллитов до 300 нм, соотношением Са/Р 0,46 — 0,58, шероховатостью 2,5 -3,2 мкм, пористостью 14 - 15 % и адгезионной прочностью до 15 ± 4 МПа, сформированные на цирконий-ниобиевом сплаве методом микродугового оксидирования с использованием синтезированного по предложенной в работе методике ГА и удовлетворяющие требованиям обеспечения остеоинтеграции имплантата с костной тканью.

3. Установленное на основании сравнения теоретических расчётов и экспериментальных данных корреляционное соотношение между толщиной растущего керамического кальцийфосфатного покрытия и импульсным напряжением и временем микродугового процесса, позволяющее оценивать толщину получаемого покрытия.

4. Способность микродуговых кальцийфосфатных покрытий защищать поверхность циркония от питтинговой коррозии при температуре 310 К (37°С) в физиологическом растворе, аналоге биологической жидкости, в условиях поляризации до 2 В.

Достоверность результатов исследований, представленных в диссертации, обеспечивается использованием апробированных методов исследования, анализом литературных данных, сопоставлением полученных результатов с данными других авторов, статистической обработкой результатов эксперимента.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах: Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (г. Томск, 2009, 2011); Международной школе-конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов» (г. Томск, 2009); Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (г. Томск, 2009); Научной конференции «Медицинская геномика и протеолика» ( г. Новосибирск , 2009); Всероссийской конференции молодых учёных «Физика и химия высокоэнергетических систем» (г. Томск, 2010); Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в XXI веке» (г. Томск, 2010.); 10th СММ Proceedings. Beam and plasma nanoscience and nanotechnology (Tomsk, 2010);

Международной научно-практической конференции «Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине - 2010» (г. Томск, 2010.); Международной научно-практической конференции молодых ученых «Ресурсоэффективные технологии для будущих поколений» (г. Томск, 2010.); Международной научно-практической конференции студентов и молодых учёных «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, из них 3 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК, 13 докладов и тезисы 1 доклада в материалах научных конференций различного уровня.

Личный вклад автора заключается в совместной с научным руководителем постановке задачи диссертации, проведении экспериментов, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, написании статей по теме диссертации.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения и выводов, списка использованной литературы из 216 наименований, одного приложения. Всего 162 страницы машинописного текста, включая 44 рисунка и 14 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В результате выполнения работы в соответствии с поставленной целью методом микродугового оксидирования получены кальцийфосфатные покрытия на цирконий-ниобиевом сплаве. Проведён комплексный анализ микроструктуры, физико-химических, механических и биологических свойств кальцийфосфатных покрытий. Проведены теоретические расчёты механических напряжений в металлической цирконий-ниобиевой подложке и покрытии, а также выполнено сопоставление экспериментальных данных и результатов численных расчётов. Определены оптимальные параметры формирования покрытий с использованием электролитов на основе синтезированного по предложенной в работе методике гидроксиапатита, удовлетворяющих требованиям обеспечения остеоинтеграции имплантата с костной тканью. Таким образом, предложен новый композиционный материал: «цирконий-ниобиевый сплав с микродуговым кальцийфосфатным покрытием на основе биологического и синтезированного гидроксиапатита», перспективный для применения в медицине.

В работе сформулированы следующие выводы:

1. Установлено, что при микродуговом формировании покрытий на циркониевых подложках, в отличие от титановых подложек с аморфным покрытием, образуется субмикрокристаллическое кальцийфосфатное покрытие с размером кристаллитов до 300 нм и фазовым составом: СагРгОу, CaZr4(P04)6, ггр2о7, гю2.

2. Численными расчетами в рамках модели с подвижной границей раздела показано, что на распределение механических напряжений в растущем покрытии и в подложке влияют коэффициенты диффузии в покрытии и подложке, константа скорости реакции и величина напряженности электрического поля в электролитической ванне. Показано, что в металлической подложке формируются растягивающие напряжения, которые переходят в сжимающие, при этом в покрытии напряжения - только растягивающие. Этот факт объясняет невысокие значения адгезионной прочности покрытий к подложке.

3. Определены режимы формирования кальцийфосфатных биопокрытий на подложках из цирконий-ниобиевого сплава методом микродугового оксидирования в электролитах на основе водного раствора ортофосфорной кислоты, биологического гидроксиапатита или синтезированного гидроксиапатита, полученного по предложенной в работе модифицированной методике жидкофазного синтеза, и карбоната кальция со следующими характеристиками: пористость 12-15%, соотношение Са/Р 0,410,58, шероховатость 2,5-3,8 мкм, адгезионная прочность покрытия к подложке до 15±4 МПа, которые удовлетворяют требованиям обеспечения остеоинтеграции имплантата и костной ткани.

4. Показано, что использование синтезированного и биологического гидроксиапатитов в качестве составляющих компонентов электролита позволяет получать керамические кальцийфосфатные покрытия с аналогичным фазовым и элементным составом, однако применение синтезированного гидроксиапатита позволяет увеличить содержание кальция в покрытии на 30 % в сравнении с биологическим, а также повысить адгезионную прочность покрытия к подложке на 50 %.

5. Получено корреляционное соотношение между толщиной керамического кальцийфосфатного покрытия на цирконий-ниобиевой подложке и импульсным напряжением и временем микродугового процесса. Соотношение позволяет оценивать толщину растущего покрытия.

6. Установлено, что использование синтезированного гидроксиапатита в качестве компонента электролита позволяет увеличить значение потенциала свободной коррозии кальцийфосфатных покрытий на 800 мВ по сравнению с цирконием без покрытия и на 300 мВ по сравнению с покрытиями на основе биологического гидроксиапатита. Сформированные кальцийфосфатные покрытия позволяют защитить поверхность цирконий-ниобиевого сплава от питтинговой коррозии в условиях поляризации при температуре 310 К (37°С) в растворе Рингера, моделирующем биологическую жидкость.

7. Показано, что кальцийфосфатное покрытие на цирконий-ниобиевом сплаве способствует образованию костной ткани. Это определяет возможность практического применения покрытий в медицине.

1. Шулятникова O.A., Рогожников Г.И. Логинова Н.П. и др. Оценка влияния сплава циркония Э-125 на состояние тканей животных // Уральский медицинский журнал. 2008. - Т. 50. - №10. - С. 14-17.

2. Шулятникова O.A. Экспериментально-клиническое обоснование применения сплава циркония Э-125 для микропротезирования. Автореферат дис. канд. мед. наук. Пермь, 2008.

3. Улиг Г.Г., Реви Р.У. Введение в коррозионную науку и технику. Л.: Химия, 1989. -456с.

4. Суминов И.В., Эпельфельд A.B., Людин В.Б. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование). М.: ЭКОМЕТ. - 368с.

5. Мамаева В. А., Мамаев А. И., Выборнова С. И., Бориков В. Н., Дорофеева Т. И. Исследование процесса формирования биоактивных покрытий на титане и его сплавах в импульсном микроплазменном режиме. Перспективные материалы, 2005, № 1, с.52-58.

6. Шашкина Г.А., Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р. Формирование биокерамических покрытий с высоким содержанием кальция на титане // Перспективные материалы. -2005.- №1. - С.41-46.

7. Калита В.И., Гнедовец А.Г., Мамаев А.И. и др. Формирование композиционных пористых покрытий на поверхности имплантатов низкотемпературной плазмой // Физика и химия обработки материалов. -2005. -№3. -С. 39-47.

8. Хокинг, М. Металлические и керамические покрытия: Получение, свойства и применение М. : Мир, 2000. - 518 с.

9. П.Штанский Д.В., Глушанкова Н.А., Башкова И.А. и др. Новые биосовместимые покрытия трибологического назначения для медицины // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. — 2004. — №6. — С. 66-74.

10. Aves Е.Р., Estevez G.F. Hydroxyapatite coating by sol-gel on Ti-6A1-4V alloy as drug carrier // J. Mater. Sci. 2009. - V. 20. - P. 543-547.

11. Kim H.-W., Kim H.-E., Knowles J.C. Improvement of hydroxyapatite solgel coating on titanium with ammonium hydroxide addition // J. Amer. Ceram. Soc. 2005. - V. 88, № 1. - P. 154-159.

12. Антонова О.С., Смирнов В.В., Шворнева Л.И., Ферро Д., Баринов С.М. Биомиметическое нанесение наноструктурированных фосфатно-кальциевых / покрытий на титан // Перспективные материалы. 2007, №6, с. 44-47.

13. Kokubo Т., Takadama Н. How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? // Biomaterials. 2006. - V. 27, P. 2907-2915.

14. Chen X., Nouri A., Li Yu. Effect of surface roughness of Ti, Zr and TiZr on apatite precipitation from simulated body fluid // Biotechnol. Bioeng. 2008. - V. 101.-N2.-P. 378-387.

15. Яковлев В.И. Экспериментально-диагностический комплекс для исследования порошковых СВС-материалов при детонационно-газовом напылению. Автореферат дис. канд. техн. наук. — Барнаул, 2003

16. Карлов A.B., Хлусов И.А. Способ получения кальцийфосфатных порошков. Патент РФ № 2233177. Опубл. 27.07.2004.

17. Эппле М. Биоматериалы и биоминерализация. Перевод с немецкого под ред. В.Ф. Пичугина, Ю.П. Шаркеева, И.А. Хлусова. Томск: издательство "Ветер", 2007.-137с.

18. Биосовместимость. Под ред. Севастьянова В.И. -М.: 1999, 368 с. Васин C.JL, Немец Е.А., Перова Н.В.

19. Карлов A.B., Шахов В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. Томск: STT, 2001. —480 с.

20. Баринов С.М. Керамические и композиционные материалы на основе фосфатов кальция для медицины // Успехи химии. 2010. - Т.79. - №1. - С. 15-32.

21. Баринов С.М., Комлев B.C. Биокерамика на основе фосфатов кальция -М.:Наука, 2005.-204с.

22. LeGeros R. Z. Calcium Phosphates in Oral Biology and Medicine. Karger, Basel, 1991.-201 p.

23. Хлусов И.А., Карлов A.B., Шаркеев Ю.П. и др. Остеогенный потенциал мезенхимальных стволовых клеток костного мозга in situ: роль физико-химических свойств искусственных поверхностей // Клеточные технологии в биологии и медицине.-2005.-№ 3.-С.164-173.

24. Щепеткин, И. А. Кальцийфосфатные материалы в биологических средах / И. А.Щепеткин // Усп. совр. биологии. 1995. - Т. 115, Вып. 1. - С. 58-73.

25. Steinemann S.G., Mausli P.A. Titanium alloys for surgical implants-biocompability from physicochemical principles // Proceedings of the sixth world conference on titanium. France, 1988. - P. 535-540.

26. Brenemark P.I., Tolman D.E. Osseointegration in Craniofacial Reconstruction. Chicago, Quintessence Publ. Co., 1998, P. 3-11.

27. Лепилин A.B., Лясников B.H., Фищев С.Б. Непосредственные дентальные имплантаты с антимикробным покрытием // Институт стоматологии. 2010. - №1. — С. 34-36.

28. Шаркеев Ю.П. Прикус титановой прочности // Наука из первых рук. — 2010.-Т. 32.-№2.-С. 34.

29. Каюмов Ф.И., Каюмов Ф.А., Хасанова JI.P. и др. Экспериментальное обоснование применения в дентальной имплантологии наноструктурного титана // Медицинский вестник Башкортостана. — 2010. — Т. 5. №6. — С. 112115.

30. Родионов И.В. Получение оксидных биосовместимых покрытий на чрескостных титановых имплантатах методом паротермического оксидирования // Перспективные материалы. 2009. - №5. — С. 35-44.

31. Вильяме Д.Ф., Роуф Р. Имплантаты в хирургии. Пер.с англ. М.: Медицина. 1978. - 552 с.

32. Бабкин А.В. Вентральный спондилодез титановыми имплантатами при новообразованиях позвоночника // Травматология и ортопедия России. -2010. Т. 56. - №2. - С. 123-125.

33. Savich V.V. et al. Porous implants of cervical vertebrae and intervertabral discs produced of technically pure titanium powders // Acta Bioeng. Biomech. -2001. V. 3. - N 1. - P. 213-220.

34. Загородний H.B., Дирин В.А., Магометов X.M. и др. Эндопротезирование тазобедренного сустава эндопротезами нового поколения // Сборник научных трудов к 60-летию ГКБ №13 «Актуальные вопросы практической медицины». М. - 2000 - С. 377-387.

35. Нуждов А.А., Рогозянов А.Я. Влияние предварительного облучения на деформацию испытываемых вне реактора образцов оболочечных труб из сплавов циркония // Физика и химия обработки материалов. 2009. - №4. — С. 12-19.

36. Полетика Т.М., Юдина Е.В., Гирсова C.JI. и др. Исследование поверхности циркониевых оболочек твэлов методами АСМ и ПЭМ // Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования. — 2007. №2. - С.64-68.

37. Filatov V.M., Barsanov V.I., Evropin S.V. et al. Effects of reactor irradiation on cyclic strength in zirconium alloys // Atomic Energy. — V. 55. N 1. - P. 29-31.

38. Рогожников А.Г. Экспериментально-клиническое обоснование ортопедического лечения пациентов с дефектами коронок зубов штифтово-культевыми конструкциями из сплава циркония с ионно-плазменным напылением. Автореферат дис. канд. мед. наук. Пермь, 2008.

39. Косогор С.П. Сплавы циркония в ортопедической стоматологии // Материалы V Всероссийского конгресса «Стоматология XXI века. Клиническая пародонтология». — Пермь. 2005. - С. 118-120.

40. Schubert. J. Analysis of new metals // J. Science. 1947. - V. 105. - P. 389390.

41. Hamilton I. G. // J. Medicine. 1940. - V. 240. - P. 863-870.

42. Lewey. F.N., Reiners C.R. // J. Neurosurgery. 1948. - V. 5. - P. 349-353.

43. Головин К.И. Клинико-экспериментальное обоснование ортопедического лечения с применением внутрикостных винтовых имплантатов из циркония: Автореф. дис. канд. мед. наук.- М., 2002.- 21 с.

44. Кулаков О.Б., Цепков JI.B., Матюнин В.В. и др. Стоматологический имплантат «Дивадентал». Патент РФ №2118136. Опубл. 27.08.1998.

45. Иванов С.Ю., Ломакин М.В., Ночовная Н.А. и др. Стоматологический остеоинтегрируемый имплантат с повышенными биоинертными свойствами. Патент РФ № 2185125. Опубл. 20.07.2002.

46. Рогожников А.Г., Кирюхин В.Ю., Рогожников Г.И. Механический анализ штифтовой конструкции с ионно-плазменным напылением // Российский журнал биомеханики. 2006. - Т. 10. - №2. — С.64-79.

47. Меерсон, А. Металлургия циркония. М.: Изд.-во иностр. лит., 1959. — 415 с.

48. Шапошников, Ю.Г., К.М.Шерепо, Н.А.Шестерня,Г.Н.Берченко. Цирконий для эксплантатов в травматологии и ортопедии // Ортопедия, травматология и протезирование. Харьков, 1993. - № 1. — С.30-33.

49. Черняева Т.П., Грицина В.М., Михайлов Е.А. и др. Особенности структуры закалённых сплавов Zr-Nb // Вопросы атомной науки и техники. -2011. — №2. С.95-107.

50. Попов С.Г., Проселков В.Н. Теплоемкость в двухфазных областях и теплота фазовых превращений некоторых сплавов в системах Zr-Nb и Zr-Sn // Теплофизика высоких температур. 2009. - Т. 47. - № 4. - С. 542-555.

51. Добромыслов А.В., Талуц Н.И. Структура циркония и его сплавов. -Екатеринбург.: УрО РАН, 1997. -228с.

52. Дуглас Д. Металловедение циркония. — М.: Атомиздат, 1975. — 360 с.

53. Займовский А.С., Никулина А.В., Решетников Н.Г. Циркониевые сплавы в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1994. - 253 с.

54. Jiahe Ai, Chen Yi., Urquidi-Macdonald M., Macdonald D.D. Electrochemical impedance spectroscopic study of passive zirconium // J Nuclear Mater. 2008. - V. 379. - P. 162-168.

55. Chen Yi., Urquidi-Macdonald M., Macdonald D.D. The electrochemistry of zirconium in aqueous solutions at elevated temperatures and pressures // J Nuclear Mater. 2006. - V. 348. - P. 133-147.

56. Gebhardt O., Hermann A. Microscopic and electrochemical impedance spectroscopy analyses of Zircaloy oxide films formed in highly concentrated LiOH solution //Electrochimica Acta. 1996. - V.41. - P. 1181-1190.

57. Oskarsson M., Ahlberg E., Pettersson K. Phase transformation of stabilised zirconia in water and 1.0 M LiOH // J Nuclear Mater. 2001. - V. 295. - P. 126130.

58. Cox B., Wu C. Transient effects of lithium hydroxide and boric acid on Zircaloy corrosion//J Nuclear Mater. 1995. -V. 224. - P. 169-178.

59. Santamaria M., Quarto F. Di, Habazaki H. Influences of structure and composition on the photoelectrochemical behaviour of anodic films on Zr and Zr-20 at.%Ti // Electrochimica Acta. 2008. - V. 53. - P. 2272-2280.

60. Mamun A., Schennach R., Parga J. R. Passive film breakdown during anodic oxidation of zirconium in pH 8 buffer containing chloride and sulfate // Electrochimica Acta. 2001. - V. 46. - P. 3343-3350.

61. Quarto F. Di, Piazza S., Sunseri C. Photocurrent spectroscopy of thin passive films //Electrochim. Acta. 1996. -V. 41. P. 2511-2517.

62. Kim B.-Y., Park C.-J., Kwon H.-S. Effect of niobium on the electronic properties of passive films on zirconium alloys // J Electroanal Chem. 2004. — V. 576.-P. 269-276.

63. Kolotyrkin Ya.M. The electrochemistry of alloys // Electrochimica Acta. — 1980. V.25. -N 1. -P. 89-96.

64. Satpati A.K., Phadnis S.V., Sundaresan R.I. Electrochemical and XPS studies and the potential scan rate dependent pitting corrosion behavior of Zircaloy-2 in 5% NaCl solution // Corrosion Science. 2005. - V. 47. - P. 14451458.

65. Oliveira N., Biaggio S.R., Rocha-Filho R.C., Bocchi N. Electrochemical studies on zirconium and its biocompatible alloys Ti-50Zr at/% and Zr-2,5Nb wt.% in simulated physiologic media // J Biomed Mater Search. 2005. - V. 47A. - P. 397-407.

66. Hiromoto S., Asami K., Tsai A-P. Surface Composition and anodic polarization behavior of zirconium-based amorphous alloys in a phosphate-buffered saline solution // J Electrochem Soc. 2002. - V.149. - N 4. - P. B117-B122.

67. Bhola S. M., Bhola R., Mishra B. Electrochemical impedance spectroscopic characterization of the oxide film formed over low modulus Ti-35.5Nb-7.3Zr-5.7Ta alloy in phosphate buffer saline at various potentials // J Mater Sci. 2010. -V. 45.-P. 6179-6186.

68. Verne E., Bona E., Angelini E., Rosalbino F., Appendino P. Correlation between microstructure and properties of biocomposite coatings // J Europ Ceram Soc . 2002. - V. 22. - P.2315-2323.

69. Xue W., Zhu Q., Jin Q. Characterization of ceramic coatings fabricated on zirconium alloy by plasma electrolytic oxidation in silicate electrolyte // Mater Chem Phys. 2010. - V. 120. - P. 656-660.

70. Giannetti B.F, Quintino M.S., Raboczkay T. Pitting corrosion and passivation of Zr/HCl 1,0 M electrodes: the effect of the pre-immersion in molibdate solution // Portugal Electrochim Acta . 2003. - T.21. - P. 213-224.

71. Halley-Demoulin I., Valot C., Ciosmak D. Oxidation of titanium, zirconium and their alloys, texture of their oxide scales // Mater Sci Forum. 1994. - P. 157162.

72. Лясников B.H. Свойства плазмонапыленных порошковых покрытий // Перспективные материалы, 1995. №4. - С.61-67.

73. Хлусов И. А., Пичугин В. Ф., Рябцева М. А. Основы биомеханики биосовместимых материалов и биологических тканей. Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2007. — 149с.

74. Choi J.-M. Formation and characterization of hydroxyapatite coating layer on Ti-based metal implant by electron-beam deposition // Journal Material Research. 1999. - V. 14. - N 7. - P. 2980-2985.

75. Патент РФ № 2283364 от 10.09.2006. Способ плазменного напыления покрытий.// Бекренев Н.В., Лясников В.Н., Трофимов Д.В.

76. Климёнов В. А., Иванов А.Б., Карлов А.В. и др. Структура и фазовый состав апатитовых покрытий на имплантатах при плазменном напылении // Перспективные материалы,- Москва.-1997.-:№ 5.- с.44- 49.

77. Prevey P. X-ray diffraction characterization of crystallinity and phase composition in plasma-sprayed hydroxyapatite coatings. // J. Thermal Spray Tech. -2000. V. 9.-N3.-P. 369-376.

78. Бутовский К. Г., Лясникова А. В.,Лепилин А. В., Пенкин Р. В., Лясников В. Н. Электроплазменное напыление в производстве внутрикостных имплантатов. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. 200 с.

79. Фомин А.А., Лясников В.Н. Плазменное напыление гидроксиапатитовых покрытий титановых имплантатов с нагревом // Технология металлов. — 2008. — № 9. — С. 26-28.

80. Roger K.D., Etok S.E. Structural characterisation of apatite coatings // J. Mater. Sci. 2004. - V. 39. - P. 5747-5754.

81. De Sena L.A., de Andrade M.C., Rossi A.M., Soares G.D.A. hydroxyapatite deposition by electroforesis on titanium sheets with different surface finishing. // J. Biomed. Mater. Res. (Appl Biomater). 2002. - V. 60. - N 1. - P.l-7.

82. Петцольд А., Пештман Г. Эмаль и эмалирование. 1990: Справочник. -М.Металлургия. 574с.

83. Pietters Y., Verbeeck R. М. Carbonate incorporation in homogeneously precipitated calcium hydroapatite obtained by hydrolysis of octacalciumphosphate. // 12th European conference on biomaterialse. Porto, Portugal, 1995. - p.78.

84. Шашкина Г.А. Получение кальций-фосфатного покрытия микродуговым методом. Структура и свойства биокомпозита на основе титана с кальций-фосфатным покрытием. Автореферат дис. канд. техн. наук. Томск, 2006.

85. Белецкий Б.И., Шумский В.И., Никитин А.А., Власова Е.Б. Биокопозиционные кальцийфосфатные материалы в костно-пластической хирургии // Стекло и керамика. 2000, №9, - с.35-37.

86. Wijenayaka A.K.A.R., Colby Ch.B., Atkins G.J. Biomimetic hydroxyapatite coating on glass coverslips for the assay of activity in vitro // J. Mater. Sci: Mater. Med.-2009-V. 20-P. 1467-1473.

87. Сурменев P.A., Сурменева M.A., Евдокимов K.E. и др. Зависимость свойств магнетронных Са-Р покрытий, сформированных из плазмы ВЧ-разряда, от параметров напыления // Физика и химия обработки материалов. -2010.-№4.-С. 57-65.

88. Сурменев Р.А., Сурменева М.А., Пичугин В.Ф. и др. ВЧ-магнетронные кальций-фосфатные покрытия на материалах медицинских имплантатов // Известия Томского политехнического университета. 2009. - Т.315. - №2. -С. 138-141.

89. Пичугин В.Ф., Ешенко Е.В., Сурменев Р.А. и др. Применение высокочастотного магнетронного распыления для формирования на поверхности титана тонких кальций-фосфатных биосовместимых покрытий,

90. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования.- 2007. № И.-С. 67-72.

91. Легостаева Е. В. Шаркеев Ю. П., Толкачёва Т. В. и др. Биоактивное покрытие на имплантате из титана и способ его получения. // Патент РФ № 2385740. Опубл. 10.04.2010 г. Бюл. № Ю.

92. Sung Yu.-M., Shin Y.-K., Song Y.-W. at al. Nanocrystal formation in hydroxyapatite films electrochemical coated on Ti-6A1-4V alloys // Crystal Growth and Design.-2005.-V. l.-N. 5.-P. 29-32.

93. Гнеденков C.B., Шаркеев Ю.П., Синебрюхов С.Л. и др. Кальций-фосфатные биоактивные покрытия на титане // Вестник ДВО РАН. 2010. -№5.-С. 47-57.

94. Колобов Ю.Р., Шаркеев Ю.П., Карлов A.B. и др. Биокомпозиционный материал с высокой совместимостью для травматологии и ортопедии // Деформация и разрушения материалов. 2005.- №4. С. 2-8.

95. Легостаева Е.В., Романенко Е.П., Терлеева О.П. и др. Кальций-фосфатные покрытия медицинского назначения // Сборник тезисов конференции «Фундаментальные науки медицине», Новосибирск, 2-5 сентября 2008г., с.38-40.

96. Yuanyuan Y., Yong Н. Structure and bioactivity of micro-arc oxidized zirconia films // Surface and Caotings Technology. 2007. - V. 201. - P. 56925695.

97. Yong H., Yuanyuan Y., Chunguo L. Ultraviolet-enhanced bioactivity of Zr02 films prepered by micro-arc oxidation // Thin Solid Films. 2009. — V. 517.-P. 1577-1581.

98. Леонова Л. А. Синтез гидроксиапатита и формирования биоактивных покрытий из композиционных материалов на его основе и сверхвысокомолекулярного полиэтилена на титане. Автореферат дис. канд. техн. наук. — Томск, 2010.

99. Карлов A.B., Клименов В.А. Спица для остеосинтеза и способ её изготовления. Патент РФ № 2064291 Опубликовано: 27.07.1996

100. Карлов A.B., Шахов В.П., Игнатов В.П., Верещагин В.И., Налесник О.И. Покрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его нанесения. Патент РФ № 2154463. Опубликовано: 20.08.2000

101. Карлов A.B., Шахов В.П., Игнатов В.П., Верещагин В.И. Способ нанесения покрытия на имплантат из титана и его сплавов. Патент РФ № 2159094. Опубликовано: 20.11.2000

102. Мамаев А.И., Мамаева В.А., Выборнова С.Н. Способ модифицирования поверхности медицинских изделий (варианты). Патент РФ № 2206642. Опубликовано: 20.06.2003

103. Мамаев А. И., Мамаева В. А. Сильнотоковые процессы в растворах электролитов. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005, 255 с.

104. Шашкина Г.А., Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р., Карлов А.В. Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения. Патент РФ №2291918. Опубл. 20.01.2007, бюл. №2.

105. Гнеденков С.В., Хрисанфова О.А., Синебрюхов С.Л., Пузь А.В., Нистратова М.В. Способ нанесения кальций-фосфатного покрытия на имплантаты из титана и его сплавов. Патент РФ № 2348744. Опубл. 10.03.2009. Бюл. № 7.

106. Шаркеев Ю.П., Князева А.Г., Легостаева Е.В., Назаренко Н.Н., Хлусов И.А. Экспериментальное и теоретическое исследование деградации имплантатов с микродуговым кальцийфосфатным покрытием в биологической среде //ЖФМ. -2007. -Т.1. -№11. С. 429-437.

107. Ван Ведер Д.Р. Фосфор и его соединения. М.: Изд. иностранной литературы. 1962. - 687с.

108. Синтезы неорганических соединений. Под ред. Джолли У. М.: Мир.- 1967.-Т. 2.-с. 440.

109. Григорьян А.С., Назаров С.Г., Малорян Е.Я., Копейкин В.П. Влияние биогенной пасты, содержащей гидроксиапатит, на динамику остеоинтеграции имплантатов // Стоматология. 1990. - Т.З. - С. 14-16.

110. Ogilvie A., Frank R.M., Benque Е.Р. The biocompatible of hydroxyapatite implanted in the human periodontium // J. Periodont Res. — 1987. — T. 22.-N4.-P. 270-283.

111. Orly J., Kerebel B. Hydroxyapatite biomaterial implanted in the human periodontal defects: an histological and ultrastructural study // Bull Group Int Res Sci Stomatol Odontol. 1989. - T. 32. - N 2. - P. 79-86.

112. Pena J, LeGeros R.Z., Rohanizadeh R., LeGeros J.P. CaC03-CaP biphasic materials prepared by microwave processing of natural aragonite and calcite // Key Engineer Mat. 2001. - P. 192-195.

113. Данильченко C.H. Структура и свойства фосфатов кальция с точки зрения биоминералогии и биоматериаловедения // Вюник СумДУ. — 2007-№2.-С. 33-59.

114. Elliott J.C. Structure and chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates. Amsterdam - London - New York - Tokyo: Elsevier: 1994. -384 p.

115. Dorozhlcin S. Calcium orthophosphates // J. Mater. Sci. 2007. -V.42.-P. 1061-1095.

116. Biomaterials science: an introduction to materials in medicine / Ed. by B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J.Schoen et al. 2nd ed. Elsevier Inc., 2004. 851 p.

117. Kay M.I., Young R.A., Posner A.S. Crystal structure of hydroxyapatite //Nature 1964. - V. 204. - P. 1050- 1052.

118. Thian E.S., Huang J., Vickers M. Silicon-substituted hydroxyapatite (SiHA): a novel calcium phosphate coating for biomedical applications // J. Mater. Sci. -2006. — V.41. — P. 709-717.

119. Ivanova T.I., Frank-Kamenskaya O.V., Koltsov A.V. Crystal structure of calcium-deficient carbonated hydroxyapatite. Thermal decomposition // J. Solid State Chem. 2001 - V. 160. - P. 340-349.

120. Porter A., Patel N., Brooks R. Effect of carbonate substitution on the ultrastructural characteristics of hydroxyapatite implants // J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2005. - V. 16. - P. 899-907.

121. Merry J.C., Gibson I.R., Best S.M. Synthesis and characterization of carbonate hydroxyapatite // J. Mater. Sci.: Mater. Med. 1998. - V. 9. - P. 779783.

122. Mayer I., Schlam R., Featherstone D.B. Magnesium-containing carbonate apatites // J. Inorg. Biochem. 1997. - V. 66. - P. 1-6.

123. Чайкина M.B. Механохимия природных и синтетических апатитов. Новосибирск: изд-во СО РАН филиал «Гео», 2002. - 223 с.

124. Leventouri Th. Synthetic and biological hydroxyapatites: crystal structure questions // Biomaterials. 2006. - V. 27. - P. 3339-3342.

125. Rey C. Calcium phosphate biomaterials and bone mineral. Differences in composition, structures and properties // Biomaterials. 1990. - V. 11. - P. 1315.

126. Dorozhkin S. Calcium orthophosphates in nature, biology and medicine // Materials. 2009. - V. 2. - P. 399-498.

127. Dorozhkin S. Nanodimensional and nanocrystalline apatites and other calcium orthophosphates in biomedical engineering, biology and medicine // Materials. 2009. - V. 2. - P. 1975-2045.

128. Layrolle P, Lebugle A. Synthesis in pure ethanol and characterization of nanosized calcium phosphate fluorapatite // Chemistry of Materials. 1996. -V. 8.-N. l.-P. 2021-2029.

129. Yeong В., Junmin X. Wang J. Mechanochemical synthesis of hydroxyapatite from calcium oxide and brushit // J. Am. Ceram. Soc. 2001. -V.84. — N 2. — P. 465-467.

130. Montero M.L., Saenz A., Rodriguez J.G. Electrochemical synthesis of nanosized hydroxyapatite // J. Mater. Sci. 2006. - V.41. - N 7. - P. 2141-2144.

131. Патент РФ №2179437 от 10.06.2001. Аморфный, карбонированный и фторированный гидроксиапатит для зубных паст и способ его получения // Арсеньев П.А., Балин В.Н., Дощицын Ю.Ф.

132. Патент РФ №2100274 от 27.12.1997. Способ получения гидроксиапатита кальция // Заплешко Н.Н., Голота А.Ф., Гречишников В.И.

133. Monma H.J. Processing of synthetic hydroxyapatite // J. Ceram. Soc. Jap. 1980. - V. 28. N 10. - P. 97-102.

134. Орловский В.П., Суханова Г.Е., Ежова Ж.А. Гидроксиапатитная биокерамика//ЖВХО.- 1991. -Т. 31 -№10.-С. 683-690.

135. Niu Jinlong, Zhang Zhenxi, Jiang Dazong. Investigation of phase evolution during the thermochemical synthesis of tricalcium phosphate // J. Mater. Synthesis and Processing. 2001. - V. 9. -N 5. - P.235-240.

136. Greish Y.E., Brown P.W. Phase evolution during the formation of stoichiometric hydroxyapatite at 37.4° С // J. Biomed. Mater .Res. Appl. Biomater. 2003. - V. 67. - P. 632-637.

137. Jinawath S. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite from natural source // J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2002. - V. 13. - P. 491-494.

138. Huang L., Xu K., Lu J. A study of the process and kinetics of electrochemical deposition and the hydrothermal synthesis of hydroxyapatite coatings // J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2000. - V. 11. - P. 667-673.

139. Ashok M., Narayana Kalkura S., Meenakshi Sundaram N. Growth and characterization of hydroxyapatite crystals by hydrothermal method // J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2007. - V. 18. - P. 895-898.

140. Yanbao Li, Wenjian Weng. Surface modification of hydroxyapatite by stearic acid: characterization and in vitro behaviors // J Mater Sci: Mater Med. — 2008.-V. 19.-P. 19-25.

141. Yanbao Li, Wenjian Weng, Kui Cheng. Preparation of amorphous calcium phosphate in the presence of poly(ethylene glycol) // J. Mater. Sci. 2003. -V. 22-P. 1015-1016.

142. Cihlar Ja., Castkova K. Direct synthesis of nanocrystalline hydroxyapatite by hydrothermal hydrolysis of alkylphosphates // Monatshefte fur Chemie. -2002. V. 133.-P. 761-771.

143. Jiwen Wang . Leon L. Shaw. Synthesis of high purity hydroxyapatite nanopowder via sol-gel combustion process // J Mater Sci: Mater Med. 2009. -V. 20.-P. 1223-1227.

144. Jarcho M., Kay J., Gumaer K. et al. Tissue, cellular and subcellular events at the bone-ceramic hydroxyapatite interface // J. Bioengineering. 1977. — V. 1. - P.79-92.

145. Fulmer M.T., Brown P.W. Hydrolysis of dicalcium phosphate dihydrate to hydroxyapatite // J Mater Sci: Mater Med. 1998. - V. 9. - P. 197202.

146. Путляев В.И. Современные биокерамические материалы // Соросовский образовательный журнал. 2004. - Т. 8. - №1. - С. 44-50.

147. Zyman Z. Z., Rokhmistrov D. V., Glushko V. I. Structural and compositional features of amorphous calcium phosphate at the early stage of precipitation // J Mater Sci: Mater Med. 2010. - V. 21. - P. 123-130.

148. Сафронова Т. В., Шехирев М.А., Путляев В.И. Керамические материалы на основе гидроксиапатита, полученные из растворов различной концентрации // Неорганические материалы. 2007. - Т.43. - №8. - с.1005-1014.

149. Leskiv М., Lagoa A.L.C., Epple М. Energetics of calcium phosphate nanoparticle formation by the reaction of Ca(NC>3)2 with (NFLO2HPO4 // J. Phys. Chem. —2009. — V.113. — N 14.-P. 5478-5484.

150. Ganesan К., Epple M. Calcium phosphate nanoparticles as nuclei for the preparation of colloidal calcium phytate // New Journal of Chemistry. 2008. -V. 32-P. 1326-1330.

151. Zuman Z., Epple M., Rokhmistrov D. On impurities and the internal structure in precipitates occurring during the precipitation of nanocrystalline calcium phosphate // Mat.-wiss. u. Werkstöfftech. 2009. - V. 40. - N.4. - P. 297301.

152. Петровская T.C., Рассказова JI.A., Куляшова К.С. и др. Синтез и исследование обычного и карбонатзамещенного гидроксилапатита // Известия Томского политехнического университета. 2010. - Т. 317. - № З.С. 86-90.

153. Салищев Г.А., Валиахметов В.Р., Галлеев P.M., Малышева С.П. Формирование субмикрокристаллической структуры в титане при пластической деформации и её влияние на механическое поведение // Металлы. 1996. - №4. - С.86-91

154. Ковба Л.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. М.: Изд. Моск. Ун., 1975.-232 с.

155. Савицкая Л.К. Методы рентгеноструктурных исследований. -Томск: Изд-во ТГУ, 2003. 258с.

156. Миркин JI.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. -М.: Гос.изд.физ-мат.лит., 1961. — 863 с.

157. X-ray diffraction date cards, ASTM.

158. Современная электронная микроскопия в исследовании вещества / Институт кристаллографии. М.: Наука, 1982. - 284 с.

159. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: в 2 кн. / Пер. с англ. -М.: Мир Кн. 2, 1984. — 351 с.

160. Сапарин Г.В. Введение в растровую электронную микроскопию. М.: МГУ, 1990.-127 с.

161. Тушинский Л.И. и др. Методы исследований материалов: структура, свойства и процессы нанесения неорганических покрытий. — М.: Мир, 2004.-384с.

162. Лосев Н.Ф., Смагунова А.Н. Основы рентгеноспектрального флуоресцентного анализа. -М.: «Химия». 1982. -208 с.

163. Шлотц Р. Введение в рентгенофлуоресцентный анализ. Учебное пособие. М.: BRUKER AXS. 2004 - 44 с.

164. Brouwer P. Theory of XRF. Getting acquainted with the principles. — Netherlands.: PANalytical. 2003. 71 p.

165. Синдо Д., Оикава Т. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. М.: Техносфера, 2006. 256 с.

166. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. М.: «Металлургия», 1973. 584 с.

167. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия: учебник для вузов. М.: Химия, 2001. - 624 с.

168. Macdonald J.R. Impedance spectroscopy. Theory, experiment and applications // John Wiley & Sons 2005 Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. Published simultaneously in Canada.

169. Стойнов З.Б., Графов Б.М., Савова-Стойнова Б., Елкин В.В. Электрохимический импеданс. М.: Наука, 1991. 336 с.

170. Гнеденков С.В., Синебрюхов С. Л. Импедансная спектроскопия в исследовании процессов переноса заряда // Вестник ДВО РАН. 2006. - №5. -С. 6-16.

171. Macdonald J.R. Analysis of dispersed, conducting-system frequency-response data // J. Non-Cryst. Solids. 1996. - V. 197. - P. 46-52.

172. Гнеденков C.B, Скоробогатова T.M., Егоркин B.C. Особенности поведения защитных покрытий на сплавах титана. I. Свободная коррозия в растворе хлорида натрия // Коррозия: материалы, защита .— 2005 — №10.— С. 19-25

173. Кеггес О., Devilliers P., Groult Н. // Electrochim. Acta. 1995. - V. 40.-P. 719-723.

174. Esplandiu M.J., Patrito E.M., Macagno V.A. // Electrochim. Acta. -1995.-V. 40.-P. 809-815.

175. Тиц H. Клиническое руководство по лабораторным тестам: пер.с англ. / под ред. В. В. Меньшикова. М.: Юнимед-Пресс, 2003. - 943 с.

176. Лабораторные методы исследования в клинике:Справочник / Под ред. В.В. Меньшикова.- М.: Медицина, 1987.-364 с.

177. Collins TJ. ImageJ for microscopy // Biotechniques. 2007. Vol. 43. Suppl.l. P. 25-30.

178. Ключников Н.Г. Руководство по неорганическому синтезу. М.: «Химия», 1965.-391с.

179. Jarcho М., Bolen С.Н. Hydroxyapatite synthesis and characterization in dense polycrystalline form // J. Mater. Sci. 1976. - V. 11. - P. 2027-2035.

180. Чиссов В.И., Свиридова И.К., Сергеева Н.С. и др. Исследование in vitro матриксных качеств поверхности отечественных пористых гранулированных кальцийфосфатных керамических материалов // Клеточные технологии в биологии и медицине. Т. 8. - №2. — С.68-72.

181. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989.-448с.

182. Физические величины: Справочник/А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М., Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

183. Б. К. Вульф, С. М. Борщевский Титан в электронной технике /. -М. : Энергия, 1975.- 184 с.

184. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. М.: Мир, 1969. 396 с.

185. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Л.: Наука, 1968.-97 с.

186. Уманский Я. С., Скаков Ю.А., Иванов В.Н. и др. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия. 1982. 632 с.

187. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2001. — 743с.

188. Дамаскин Б.Б., Петрий O.A. Электрохимия: Учеб. пособие для хим. фак. ун-тов. -М.: Высш. шк., 1987. -295с.

189. Ratner B.D., Hoffman A.S., Schoen F.J., Lemons J.E., editors. Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. 2nd edition. San Diego: Elsevier Academic Press; 2004.

190. Scadden D.T. The stem cell niche in health and leukemic disease // Best Pract.Res.Clin.Haematol. 2007. - V.20. - P. 19-27.

191. Шаркеев Ю.П., Белявская O.A., Поленичкин В.К., Климентенко О.П., Фортуна C.B., Поленичкин C.B. Дентальный внутрикостный имплантат. Патент РФ № 2376955. Опубл. 27.12.2009. Бюл. № 36.

192. Шаркеев Ю.П., Белявская O.A., Поленичкин В.К., Хлусов И.А., Фортуна C.B., Луконин С.Е. Дентальный имплантат (варианты). Полезная модель РФ № 71537. Опубл. 20.03.2008. Бюл. № 8.

193. Князева А.Г., Назаренко H.H. Оценка средних механических напряжений в растущем покрытии // Физическая мезомеханика, Т11. №5. — 2008.-С. 35-40.

194. Назаренко H.H., Князева А.Г. Моделирование процессов в электролитической ванне при нанесении кальций-фосфатных покрытий натитановую пластину микродуговым методом // Математическое моделирование, Т. 21, № 1, 2009, С. 92-110.

195. Назаренко H.H., Князева А.Г. Теоретическое исследование физико-химических процессов в электролитической ванне при нанесении кальций-фосфатных покрытий микродуговым методом // Химическая физика, Т. 27, № 9, 2008, С. 77-85.

196. Выражаю искреннюю благодарность своему научному руководителю Шаркееву Ю.П. за постоянное внимание к работе, плодотворное и своевременное обсуждение результатов, помощь в организации исследований и научных стажировок.

197. За помощь в проведении исследований и обсуждении результатов выражаю признательность коллективу лаборатории ФНБ, а в особенности, Легостаевой Е.В., Белявской O.A., Ерошенко А.Ю., Назаренко H.H., Уваркину П.В., Толмачёву А.И.

198. ТМЦ КП ТГУ в лице директора Кузнецова В.М. и ЦКП «Нанотех» в лице руководителя Мейснер Л.Л., ЦКП «Лаборатория электронной микроскопии» НГТУ в лице зав. кафедрой Батаева В.А. за помощь в организации исследований и предоставление оборудования.