Аннотация результатов, полученных в 2019 году
По блоку «Нанотитан» были выполнены следующие работы и получены следующие научные результаты: В результате проведенных исследований разработаны технологические цепочки получения УМЗ прутков и длинномерных пластин из сплавов титана промышленной чистоты марки Grade 4 для медицинского применения, на примере использования исходного материала двух производителей – фирмы ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» (РФ) и Carpenter Technology Corporation (США). Показано, что при деформационной обработке методом РКУП-К и последующим волочением/прокаткой в титане формируется однородная структура с повышенными механическими свойствами – пределом прочности σв > 1200 МПа и удлинением до разрушения δ ~ 9%. Основные этапы разработанных процессов включают подготовку поверхности, термический нагрев, интенсивную пластическую деформацию (ИПД) по схеме РКУП-К, постобработку методом волочения или прокатки на плоских валках для получения ультрамелкозернистых (УМЗ) титановых образцов. В процессе исследований оптимизированы режимы ИПД по схеме РКУП-К, при этом наиболее рациональная температура деформационной обработки для получения образцов в виде прутков и длинномерных пластин с прочностью 1200 МПа и пластичностью не ниже 9% составила 250 °С, накопленная деформация при ИПД по схеме РКУП-К составила е=4,5, а при постобработке е=1,4. Наиболее рациональная дробность деформации при постобработке составила 10-15% за один проход. Длительная прочность УМЗ образцов с пределом прочности 1200 МПа и пластичностью 9% на базе испытаний 10 в степени 7 в условиях знакопеременного изгиба составила 610 МПа и превышает на 65% исходное состояние. На основе углубленного анализа микроструктуры и электронограмм установлено, что для титана Grade 4 медицинского применения производства ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» и Carpenter Technology Corporation с некотором отличием химического состава, особенно по содержанию железа, при равных условиях обработки (ИПД по схеме РКУП-К и постобработка) формируется ультрамелкозернистая структура с размерами структурных элементов (зёрен, фрагментов) порядка 0,1 – 0,25 мкм и преимущественно большеугловой разориентировкой. В целом, в тонкой структуре обоих материалов различий не наблюдается, что свидетельствует практически о полной структурной идентичности титана марки Grade 4 производства обеих фирм. Различия по весовому содержанию железа (США – 0,122%, РФ – 0,314%) не выявили заметного влияния на комплекс механических свойств прутков и длинномерных пластин. Результаты рентгеноструктурного анализа показали, что плотность дислокаций в титане Grade 4 обеих фирм составляет ~ 3,3E+14 м-2, а размер ОКР ~ 73,6 ± 0,3 нм. Параметры решётки сплавов отличаются лишь в тысячных долях процентов и составляют, соответственно, 2,9542/4,6885 Å (a/c) и 2,9542/4,6890 Å (a/c) для титана фирм ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» и Carpenter Technology Corporation. Установлено, что незначительные различия в химическом составе исследованных сплавов марки Grade 4 не влияют на конечный результат комплексной обработки и могут использоваться для получения медицинских имплантатов нового поколения с повышенным уровнем механических и эксплуатационных характеристик. По блоку «ПЭО-покрытия» были выполнены следующие работы и получены следующие научные результаты: В качестве материала исследования был использован титан Grade 4. Эксперименты проводились на автоматизированной установке для плазменно-электролитического оксидирования с управлением от персонального компьютера. ПЭО проводилось в различных электролитах на базе водного раствора фосфата натрия с вариацией режимов стабилизации тока и напряжения, однополярных и биполярных импульсов, постоянно-токовой и переменно-токовой обработки. Было показано, что сплошные равномерные покрытия без подгорания по краям получаются в биполярном импульсном режиме. Исследование морфологии, электрохимических и физико-химических свойств ПЭО-покрытий проводилось в ФГБОУ ВО «УГАТУ», г. Уфа, и в институте-партнере с индийской стороны НИТ г. Тируччираппалли (образцы с ПЭО-покрытиями были переданы индийским коллегам в сентябре 2019 г). При разработке технологии получения биосовместимых ПЭО покрытий проводилось исследование процесса оксидирования в зависимости от таких значимых параметров, как: время обработки, температура электролита, концентрация водного раствора, частота импульсного напряжения, состав электролита. При отработке технологии формирования ПЭО-покрытий был выявлен оптимальный режим, обладающий наибольшими перспективами для получения биосовместимых ПЭО-покрытий на титане Grade 4 (при напряжении положительных импульсов Up= 470 В, отрицательных импульсов Un= − 40 В, частоте 300 Гц, температуре электролита 20 °С, длительность 5 минут, электролит 20г/л Na3PO4·12H2O). Покрытия в данном режиме обладают плотной структурой с достаточно гладкой поверхностью с размером пор, соизмеримым с размерами пор на поверхности кости. Покрытие содержит как рутил, так и анатаз. Сравнение свойств ПЭО-покрытий, полученных на крупнозернистом титане и нанотитане показывает отличия. Покрытие ПЭО на наноструктурированной подложке имеет большую адгезионную прочность покрытия, содержит больше биосовместимых элементов, а также аморфную и кристаллическую фазы; доля анатаза в покрытии возрастает, а рутила снижается, поэтому нанотитан представляется более перспективным для изготовления имплантатов с ПЭО-покрытиями. Получены результаты электрохимических коррозионных испытаний для анализа ПЭО-покрытий полученных в электролите с биодобавкой ацетата Ca и без, на подложке из титана и нанотитана. Предварительные исследования показали, что добавление ацетата Ca приводит к формированию в составе покрытия биосовместимых веществ, в виде гидроксиапатита, β-трикальцийфосфата и перовскита, способствующие более активному восстановлению костной ткани организма после переломов. Кроме того, оценивалось влияние внесение органических молекул-модификаторов (HYA). Для образцов без покрытия получено, что уменьшение зерна приводит к одновременному уменьшению тока и потенциала коррозии. Это может объясняться тем, что площадь катода не может скомпенсировать рост границ зерен, как анодных участков. Нанесение покрытия ПЭО пассивирует поверхность; в результате, поляризационные кривые имеют более высокий потенциал. Образец после оксидирования в электролите с биодобавкой ацетата Ca отличается бОльшим током коррозии; это можно объяснить составом покрытия. Поскольку покрытие содержит не только пассивный диоксид титана, но также электрохимически активные ионы Ca и Na, ток коррозии увеличивается по сравнению с самой подложкой и чисто оксидными ПЭО-покрытиями, полученными в электролите без биодобавки. Введение HYA в ПЭО-покрытие увеличивает токи коррозии как минимум на порядок величины. Это указывает на то, что органические молекулы оказываются прикрепленными к ПЭО-покрытию. Проведенные исследования подложек и покрытий методом электрохимической импедансной спектроскопии позволили построить схему замещения коррозионных процессов в растворе Рингера. Все покрытия описываются схемой Рэндлса с диффузией. Определены параметры эквивалентной схемы замещения, позволяющие оценить емкость и сопротивление покрытия, а также постоянную времени и проводимость диффузионных процессов, что позволяет разрабатывать механизмы взаимодействия покрытия с коррозионной средой человеческого тела. Исследования на клеточных линиях in vitro для различных вариантов ПЭО-покрытий, полученных на крупнозернистом и наноструктурированном титане, показывают, что повышение биоактивности не может быть достигнуто только за счет неорганической природы покрытий. Поэтому для эффективных биоактивных покрытий необходима модификация ПЭО-покрытия органическими молекулами, разрабатываемыми в данном исследовании. Таким образом, была отработана технология получения сплошных ПЭО-покрытий, отвечающих требованиям биосовместимости и обеспечивающих внесение органических компонент в поры покрытия. Результаты исследований, в частности особенности проведения экспериментов при формировании ПЭО-покрытий и при внесении органических компонент в поры покрытий, были обсуждены с коллегами из индийского института-партнера в сентябре 2019 года во время их визита в УГАТУ. Всего были обработано 300 образцов с крупнозернистой структурой и 300 образцов – наноструктурированных. Из них по 60 образцов каждого вида было передано на антибактериальные исследования, по 180 образцов – на испытания на клеточных линиях и по 40 образцов в индийский институт-партнер для исследования физико-химических свойств. По блоку «Органические покрытия и биосовместимость»: Синтезированы новые фосфонатные производные HYA и карбокси-HYA – варианты необрастающих биологически активных покрытий, обладающих высокой адгезией по отношению к ПЭО-модифицированной поверхности Ti. Найдены оптимальные условия синтеза и выделения бифункциональных производных. Получены малеимидо-аминобифосфонаты, дальнейшее присоединение которых к полисахаридам происходило через малеоимидный фрагмент и SH-группу производных гиалуроновой и карбоксигиалуроновой кислот по реакции Михаэля со степенью замещения на уровне 30-40%. Структуры полученных новых соединений доказаны с помощью одно- и двумерной спектроскопии ЯМР. Формирование комбинированного покрытия на поверхности ПЭО- модифицированного титана осуществлено путем нанесения органических слоев за счет физико-химической адсорбции из растворов. Присутствие органического покрытия в порах ПЭО- подслоя подтверждено с помощью рентген-фотоэлектронной спектроскопии (XPS). На основе испытаний in vitro обоснована биосовместимость, биологическая и антибактериальная активность ПЭО-покрытий, модифицированных фосфорилированными HYA и карбокси-HYA, в различных комбинациях. Отработана методика испытаний in vitro на клеточных линиях MG63, FLECH и МСК. В результате исследования степени адгезии клеток, способности к пролиферации на образцах ПЭО- модифицированного титана, с покрытием на основе фосфорилированных HYA и карбокси-HYA показано снижение степени адсорбции фибробластов по сравнению с контрольными Ti-поверхностями. За отчетный период отработана методика определения антимикробной активности разрабатываемых покрытий на тест-культурах S. aureus Р 209, B. subtilis и P. aeruginosa. Для испытанных образцов с полисахаридными органическими молекулами в порах ПЭО-покрытий в предварительных опытах обнаружено 20-30% снижение степени адгезии S. aureus Р 209, B. subtilis и P. aeruginosa по сравнению с контрольными образцами (CG-Ti+PEO (P2)). Данные факты свидетельствуют о перспективе использования полученных новых соединений на основе гиалуроновой кислоты в качестве «необрастающих» антибактериальных покрытий для металлических имплантатов.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
По блоку «Нанотитан» были выполнены следующие работы и получены следующие научные результаты: Технически чистый титан Grade 4 после его обработки с использованием РКУП-Конформ (РКУП-К) и волочения проявляет очень высокую прочность и усталостную долговечность, что позволило разработать и изготовить улучшенную конструкцию медицинских имплантатов, в частности – пластин и винтов для челюстно-лицевой хирургии, а также стоматологических имплантатов миниатюризованных размеров; намечена программа комплексных испытаний опытных изделий из нанотитана на скручивание и изгиб для определения их эксплуатационных характеристик. Впервые установлено, что в титане Grade 4 после обработки методом РКУП-К и отжигов активизируются процессы старения, связанные с выделением нанодисперсных частиц вторых фаз. Методами прецизионного структурного анализа (ПЭМ, РЭМ, РСА, и др.) проведена оценка размеров выделений, их объемной доли и фазового состава. Показано, что образование данных частиц приводит к дополнительному упрочнению титана, но требуется оптимизация режимов его обработки для обеспечения комплекса высоких эксплуатационных свойств материала и изделий из него. Методом физического эксперимента и ПЭМ установлено, что максимальный эффект упрочнения частицами второй фазы после деформационной обработки методом РКУП-К достигается при температуре 700 °С, на что указывают данные исследования микротвердости и металлографического анализа. Методом РСА установлено, что после отжигов происходит выделение бета-фазы с ОЦК кристаллической решеткой, что выражается в появлении дополнительных пиков на углах 2θ=38,2° и 2θ=56,7°. Испытания на одноосное статическое растяжение показали, что после РКУП-К происходит повышение прочностных характеристик титана при некотором снижении его пластических свойств. При этом значения предела прочности, предела текучести и пластичность составили: σ0,2=851 МПа, σв = 1023 МПа, δ5 = 12% и δр = 1,9%. Исследования методом ПЭМ показали, что РКУП отжиг при 700 °С инициирует выделение частиц второй фазы, на что указывает увеличение объемной доли с 0,18% до 1,4%. По блоку «ПЭО-покрытия» были выполнены следующие работы и получены следующие научные результаты: Были проведены исследования механизма процесса плазменно-электролитического оксидирования титана и нанотитана при варьировании электрических характеристик процесса, а также при изменении состава электролита. Показано, что увеличение частоты импульсного напряжения приводит к увеличению среднего размера пор и общей пористости. Повышение концентрации электролита приводит к увеличению неравномерности покрытия, о чем свидетельствует повышение шероховатости и разброс измерений толщины покрытия. Сравнение ПЭО-покрытий на крупнозернистом (КЗ) и ультрамелкозернистом (УМЗ) титане в различных режимах показало, что размер зерна оказывает влияние на равномерность покрытия, пористость, шероховатость поверхности, толщину покрытия. Поверхность ПЭО-покрытия на УМЗ-подложке характеризуется большей пористостью, шероховатостью. Содержание гидроксиапатита в ПЭО-покрытии на УМЗ-подложке выше в сравнении с КЗ образцом. А при сравнении ПЭО-покрытий, полученных без кальций-фосфатной добавки, отношение анатаз/рутил оказалось выше для УМЗ подложки. Таким образом, для обеспечения заданных свойств покрытий медицинских имплантатов необходимо учитывать параметры зеренной структуры материала изделия, и УМЗ титан демонстрирует возможность получения ПЭО-покрытия более высокого качества. Проведены исследования in situ и ex situ импедансных спектров процесса и результирующих покрытий. Сопоставлены схемы замещения процесса ПЭО в биполярном импульсном режиме и коррозионного процесса на основе электрохимической импедансной спектроскопии. Показано наличие барьерного слоя покрытия, свойства которого могут быть идентифицированы в ходе плазменно-электролитического оксидирования. Показано наличие резистивно-емкостной ветви в схеме замещения, отвечающей за процессы кипения и микроразрядов, отличающихся отрицательным дифференциальным сопротивлением. Установлена сильная корреляция между измеренным в ходе обработки сопротивлением передачи заряда и толщиной формируемого покрытия (R2>0,95). Проанализирована динамика спектральных линий оптического излучения, появляющегося в ходе плазменно-электролитического оксидирования. Впервые показано для ПЭО-титана, что отношение интенсивностей спектральных линий компонента электролита Na 589 нм и подложки Ti 453 нм (в логарифмическом масштабе) коррелирует с толщиной формируемого покрытия (R2>0,93). Данный эффект объясняется механизмом процесса ПЭО – с увеличением толщины покрытия микроразряды становятся более мощными и все больше ионизируют электролит, причем подложка маскируется покрытием и ее характеристическая линия снижает интенсивность. Выявленные способы измерения дополняют механизм плазменно-электролитического оксидирования и позволяют использовать диагностические модели в составе автоматизированных установок для ПЭО, обеспечивающие повышение точности формирования ПЭО-покрытий для перспективных имплантатов (с погрешности 15-16% до 9-10% при целевой толщине покрытия 20 мкм). По блоку «Органические-покрытия» были выполнены следующие работы и получены следующие научные результаты: Получены результаты исследований биофункциональности ПЭО-покрытий, содержащих Ca-, P- соединения (преимущественно гидроксиапатит), и ПЭО-покрытий, в поры и на поверхность которых нанесены органические компоненты (в первую очередь, RGD пептиды). Было показано, что покрытие E1, полученное на технически чистом титане в импульсном биполярном режиме в электролите из фосфата натрия, состоит преимущественно из анатаза. Кальций-фосфатное покрытие E2 было сформировано в том же режиме ПЭО в электролите, дополнительно содержащем ацетат кальция; это покрытие содержит не только диоксид титана, но также гидроксиапатит и перовскит. По сравнению с E1 покрытие E2 толще, имеет более низкий средний размер пор, но более высокую пористость и шероховатость поверхности. Кроме того, покрытие E2 имеет более низкую прочность сцепления и меньший коэффициент трения из-за присутствия перовскита и гидроксиапатита, которые мягче, чем рутил и анатаз. Исследования методами рентгенофотоэлектронной спектроскопии (XPS) и электрохимической импедансной спектроскопии (ЭИС) покрытия E1 + RGD показали отличия в спектрах по сравнению с E1 покрытием. На основе биосовместимой полиcахаридной матрицы – гиалуроновой кислоты (ГК) получены новые бифосфонатные и олигопептидные производные. Благодаря присутствию в составе молекул бисфосфонатных групп, соединения могут быть введены в поры ПЭО-покрытия за счет физико-химической адсорбции из растворов. Исследование биологической активности показало, что полученные соединения нетоксичны, а введение их в состав покрытия снижает пролиферацию фибробластов, остеобластоподобных клеток и МСК на поверхности. Таким образом, синтезируемые гибридные молекулы могут быть использованы как необрастающие покрытия для имплантатов. В результате изучения антибактериальных свойств установлено значительное снижение адгезии патогенов P. aeruginosa, S. aureus, E. faecium на поверхности ПЭО-модифицированного титана, содержащего органическое покрытие на основе производных ГК. Установлена морфология ПЭО-покрытий различного типа (оксидных, кальций-фосфатных, RGD-содержащих) на основе анализа шлифов, электрохимической импедансной спектроскопии. Показано наличие барьерного и пористого слоя покрытий и преимущественное протекание коррозии в физиологических растворах на основе механизма диффузии для неорганических ПЭО-покрытий. Испытания на клеточных линиях показали, что покрытие E1 + RGD демонстрирует увеличение пролиферации клеток MG-63 на 37% по сравнению с E1, тогда как покрытие E2 показывает снижение их пролиферации на 15%. Таким образом, модификация ПЭО-покрытий органическими компонентами представляется предпочтительной для улучшения биосовместимости будущих титановых имплантатов.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В отчетном периоде (3-ий год проекта) все работы выполнялись по плану, представленному в заявке проекта. Ниже представлены сведения о выполнении годового плана работ по основным разделам: блок «Нанотитан», блок «ПЭО-покрытия» и блок «Органические покрытия и биосовместимость». По блоку «Нанотитан»: Проведенные исследования показали, что эффективным подходом к получению наноструктурного титана является использование методов интенсивной пластической деформации (ИПД). Применение ИПД кручением позволяет формировать ультрамелкозернистые (УМЗ) структуры с наименьшим размером зерен (100 нм и менее), что весьма важно для фундаментальных исследований. В то же время, разработанный участниками проекта метод непрерывного ИПД процесса – равноканальное угловое прессование по схеме «Конформ» (сокращенно РКУП-Конформ или РКУП-К) позволяет получать прутки-полуфабрикаты из нанотитана, необходимые для изготовления имплантатов. Как показывают наши исследования, образцы наноструктурного титана класса Grade 4 имеют прочность и усталостную долговечность значительно выше, чем заготовки исходного титана Grade 4, изготовленные с использованием горячей прокатки. В рамках настоящего проекта мы исследовали возможность дальнейшего повышения механических свойств нанотитана Grade 4, где исследовали подход, включающий закалку титана Grade 4 после нагрева до 850-950 °С. Как известно, при быстром охлаждении из состояния с β-фазой в титане происходит мартенситное превращение по сдвиговому механизму и образуется мартенситная α’-фаза. После закалки деформационная обработка методами РКУП-Конформ и волочения проводилась в 2 этапа при температуре 250 °С. Сначала образец подвергался 6 циклам деформации методом РКУП-Конформ (e≈4,2). В результате формируется ультрамелкозернистая, преимущественно равноосная структура. Средний размер фрагментов составил 170±30 нм. Последующая обработка волочением привела к формированию микроструктуры полосового типа, где наблюдается большое количество субграниц, представляющих собой дислокационные стенки. Как показали исследования механических свойств титана, после обработки методом РКУП-К и последующего волочения полученный материал с УМЗ структурой демонстрирует очень высокую прочность с величиной предела прочности при растяжении (UTS) более 1220 МПа, при этом, используя последующий низкотемпературный отжиг, удается обеспечить пластичность (удлинение до разрушения) более 12%. Такое высокопрочное состояние нанотитана демонстрирует возможность, как показал анализ, проведенный совместно с индийскими коллегами, провести конструирование и изготовление медицинских имплантатов улучшенной конструкции. Новые конструкции имплантатов – пластин и винтов были согласованы со специалистами из Башкирского государственного медицинского университета (БГМУ), и для их конструирования было использовано компьютерное моделирование. В качестве объектов исследований были выбраны медицинские изделия для применения в челюстно-лицевой хирургии (ЧЛХ), а именно винты двух типоразмеров и прямые пластины. Исследуемые образцы имплантатов были изготовлены из чистого титана марки Grade 4 в исхордном крупнозернистом (КЗ) и ультрамелкозернистом (УМЗ) состоянии. На имплантаты были нанесены покрытия методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО). Испытания на сопротивление скручиванию проводили на винтовых образцах, а пластины испытывали на прочность при изгибе. Проведенные исследования показали, что прочность изделий из наноструктурного титана значительно (более чем на 25%) выше, чем у изделий из стандартного титана. Все выполненные испытания соответствуют международным и российским стандартам на проведение оценки свойств медицинских имплантатов. На основе выполненных исследований разработаны технические рекомендации для создания сквозных технологий изготовления опытных пластин и винтов из наноструктурного титана – перспективных имплантатов для челюстно-лицевой хирургии. По блоку «ПЭО-покрытия»: В текущий период в рамках намеченных планов по проекту отработан метод управляемого формирования ПЭО-покрытия, обеспечивающего прецизионное достижение требуемых значений пористости, шероховатости и толщины покрытия, на основе in situ диагностики по электрическим и оптическим характеристикам при сохранении наноструктурного состояния подложки. Для этого исследовался рост ПЭО-покрытия на титане со стабилизацией напряжения путем анализа морфологии поверхности, толщины покрытия, шероховатости и фазового состава в сравнении с результатами оптической спектроскопии и in-situ импедансной спектроскопии. Произведен анализ времени обработки для выявления оптимальной длительности, обеспечивающей получение биосовместимого покрытия, подходящего для реализации биомиметического подхода. Проведена отработка методов диагностики для управления длительностью ПЭО в ходе обработки и остановки процесса, когда покрытие приобретает желаемые свойства. Эксперименты проводились на образцах титана Grade 4 с использованием автоматизированного оборудования с компьютерным управлением (УГАТУ, Россия) в импульсном биполярном режиме со стабилизацией напряжения при амплитуде положительного импульса напряжения Up = 470 В, отрицательного Un = –40 В, скважности положительного импульса 51%, отрицательного – 26%, с симметричными паузами 11,5% цикла. Морфологию покрытий изучали на виде сверху и в поперечных сечениях с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) JSM-6490LV (JEOL, Япония). Пористость покрытия и распределение пор по размерам были получены с помощью программного обеспечения ImageJ в соответствии с ASTM E112-10. Кроме того, распределение пор по размерам соответствовало логнормальному распределению, среднее значение которого интерпретировалось как средний диаметр пор. Толщина покрытия измерялась вихретоковым датчиком Positector 6000 (Defelsko, США) с датчиком N-типа с точностью ± 0,1 мкм; толщина была также проверена анализом поперечных сечений покрытия. Шероховатость поверхности измерялась профилометром ТR-220 на длине дорожки 0,5 мм. Были проанализированы параметры Ra, Rp и Rv. Фазовый состав покрытий оценивали с помощью рентгеновского дифрактометра Ultima IV (Rigaku, Япония) в Cu-Kα-излучении, от 20 до 80 градусов 2θ, с использованием ступенчатого сканирования каждые 0,02 градуса и времени выдержки 1 с. Спектры рентгеновской дифракции (XRD) анализировали с помощью программного обеспечения Philips XPert (Philips, Нидерланды). Два конкурирующих процесса – анодное растворение и рост оксида – объясняют поведение пассивации (70-150 В); на этом этапе преобладает второй процесс, и ток стабилизируется и даже уменьшается с ростом напряжения. Эта стадия сопровождается хемолюминесценцией образца, которая постепенно высвечивает пузырьки газа на поверхности. Следующая стадия зажигания микроразряда показывает практически линейный рост тока с ростом напряжения. Микроразряды значительно увеличивают проводимость системы и способствуют быстрому росту покрытия. Исследована также динамика толщины покрытия и рельефа поверхности в зависимости от параметров ПЭО-процесса. В целом, выполненные работы по анализу механизма формирования ПЭО-покрытий позволили определить оптимальные режимы контроля их архитектуры и свойств. По блоку «Органические покрытия и биосовместимость»: Актуальность данных исследований состоит в разработке подходов для модификации ПЭО-покрытий на титане с целью снижения иммунной реакции организма на имплантат, улучшение его остеоиндуктивных и антибактериальных свойств. Этот подход включает в себя введение различных органических соединений в структуру ПЭО-покрытий. В согласии с намеченным планом работ по проекту в отчетный период был осуществлен синтез практически значимых гибридных молекул на основе гиалуроновой кислоты (сокращенно ГК или HYA) и олигопептидов (LL-37, hBD-3). Для получения гибридных молекул была использована низкомолекулярная ГК с молекулярной массой <0.1 MDa. В качестве основы для введения олигопептидов в молекулу полисахарида использованы соответствующие SH-производные HYA. В результате выполнения работы разработаны методы получения ранее неизвестных функциональных молекул на основе бифосфонатов HYA и карбокси-HYA, одновременно сочетающих в себе интегрин-активные и антибактериальные пептиды. Формирование комбинированного покрытия на поверхности ПЭО-модифицированного титана осуществляли путем нанесения органических слоев за счет физико-химической адсорбции из растворов c концентрацией 0,1-0,5 мг/мл. Антимикробное действие полученных соединений в составе ПЭО покрытия было изучено на тест-культурах P. aeruginosa (ATCC 27853), S. aureus (Р 209), E. faecium (Ef79OSAU), E. coli, которые выращивали на агаре Мюллера-Хинтона при 37 °С в течение 18-24 часов, затем готовили их взвеси на физиологическом растворе с плотностью 0.181, 0.184 и 0.228, соответственно. Значения оптической плотности штаммов определены опытным путем в результате серии экспериментов. В результате in vitro исследований установлено, что контрольные образцы без органических покрытий (КЗ и УМЗ титан c ПЭО покрытием) наиболее эффективно (на уровне 37-45%) снижали адгезию P. aeruginosa среди всех изученных тест-культур. При этом необходимо учесть тот факт, что синегнойная палочка является возбудителем внутрибольничных инфекций и часто проявляет резистентность к антибиотическим препаратам. Титановые образцы без органических покрытий оказались неэффективны в отношении снижения адгезии S. aureus, E. faecium, E. coli. Таким образом, на основе биосовместимой полиcахаридной матрицы – гиалуроновой кислоты получены новые бифосфонатные и олигопептидные производные. Благодаря присутствию в составе молекул бисфосфонатных групп, соединения могут быть введены в поры ПЭО-покрытия за счет физико-химической адсорбции из растворов. В результате изучения антибактериальных свойств установлено значительное снижение адгезии патогенов P. aeruginosa, S. aureus, E. faecium и E. coli (до 61%) на поверхности ПЭО-модифицированного титана, содержащего органическое покрытие на основе конъюгатов HYA с антимикробными олигопептидами.