Исследование биосовместимости покрытий для металлических имплантатов на основе технологии атомно-слоевого осаждения в зависимости от свойств подложки

Аннотация

Восстановление костных тканей после травм, врожденных дефектов или резекции опухолей остается одной из ключевых задач медицины. Традиционные методы аутотрансплантации ограничены объемом доступного материала и травматичностью забора. В связи с этим актуальны исследования биосовместимых материалов, имитирующих костную ткань, особенно на основе титана и его сплавов. Однако чистый титан обладает недостаточной прочностью, а сплавы (например, Ti6Al4V) могут уступать в биосовместимости из-за примесей алюминия и ванадия. Цель работы — изучение влияния наноразмерных покрытий из диоксида титана (TiO2), нанесенных методом атомно-слоевого осаждения (АСО), на биосовместимость титановых имплантатов для челюстно-лицевой хирургии. Образцы из сплава ВТ6 (Ti6Al4V) были изготовлены методами селективного лазерного спекания (СЛС) и электронно-лучевого спекания (СЭП), после чего на их поверхность наносили TiO2 толщиной 25 нм. Исследование элементного состава показало, что при СЛС происходит окисление титана (27,4% кислорода), тогда как при СЭП окисление отсутствует. Покрытие TiO2 снижало концентрацию алюминия и ванадия в поверхностном слое, что способствовало улучшению биосовместимости. Тестирование на мезенхимальных стволовых клетках (МСК) подтвердило, что образцы с покрытием увеличивают содержание нуклеиновых кислот в секретоме на 6—11% по сравнению с контролем (титан ВТ1-0) и на 22—27% по сравнению с непокрытым сплавом ВТ6.
Выводы. Аддитивные технологии (СЛС и СЭП) повышают биосовместимость сплава ВТ6. Покрытие TiO₂ толщиной 25 нм дополнительно улучшает остеоинтеграционные свойства. Метод АСО эффективен для создания барьерных слоев, снижающих миграцию вредных примесей.