КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-73-00093

НазваниеРазработка научных основ регулирования биокоррозии нитинола и биодеградации магниевых сплавов путем варьирования состава и структуры оксидных наноламинатов, синтезированных методом атомно-слоевого осаждения.

Руководитель Назаров Денис Васильевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова Импланты, нитинол, магниевые сплавы, биодеградируемые сплавы, покрытия, тонкие пленки, биокоррозия, атомно-слоевое осаждение, наноламинаты, оксид титана, оксид алюминия, оксид цинка.

Код ГРНТИ31.15.19

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящий момент медицинские сплавы на основе титана активно используются для изготовления медицинских имплантов, подвергающихся интенсивным механическим нагрузкам. Наличие на поверхности титановых сплавов биосовместимой пленки оксида титана, а также широкие возможности регулирования биомеханических характеристик материала путем изменения состава и структуры обусловили широкое применение этих материалов в медицине. В последние годы, благодаря своим уникальным механическим свойствам, особое место занимает сплав никеля и титана - нитинол. Эффект памяти формы, т.е. способность материала к возврату в первоначальную форму (форму до деформации) при небольшом нагреве обуславливает применение нитинола для создания самораскрывающихся стентов, зажимов, фиксирующих стержней, брекетов, крепежных деталей дентальных и ортопедичеких имплантов. Высокая прочность и модуль упругости (35-50 ГПа), наиболее близкий к модулю упругости костной ткани (15-30 ГПа) среди других титановых сплавов, делает нитинол одним из наиболее перспективных материалов для ортопедических имплантов. Хотя нитинол считается коррозионноустойчивым сплавом, никель входящий в его состав является чрезвычайно цитотоксичным и канцерогенным элементом. Для снижения возможных рисков растворения и попадания никеля в среду организма прибегают к обработке и модифицированию поверхности материала, чаще всего путем нанесения стабильных защитных покрытий. Защитные покрытия и покрытия с ограниченным защитным эффектом необходимы также для биодеградируемых металлических имплантов, таких как магниевые сплавы. Такие сплавы могут использоваться в ортопедии, кардиологии, урологии в качестве временных пластин, крепежных элементов, стэнтов и т.д. Благодаря постепенной биодеградации материала импланта отсутствует проблема необходимости повторного хирургического вмешательства. Однако основным фактором, сдерживающим использование магниевых сплавов, является их чрезвычайно высокая коррозионная активность в биологических жидкостях, что приводит к преждевременной потере механической прочности имплантата до момента восстановления костной ткани. В данном проекте планируется разработать научные основы регулирования биокоррозии и биодеградации полученного методом 3d печати нитинола и магниевых сплавов с помощью осаждения оксидных покрытий наноламинатов (многослойных наноструктур) методом атомно-слоевого осаждения (АСО). АСО позволяет наносить сплошные равномерные покрытия с минимальным количеством дефектов на поверхностях сложной формы и рельефа за счет проведения поверхностных химических реакций между функциональными группами подложки и химическим реагентами, находящимися в газовой фазе. АСО идеально подходит для нанесения наноразмерных покрытий практически не влияющих на механические характеристики материала, обладающих превосходной адгезией а также, благодаря своей малой толщине, менее склонных к разрушению вследствие воздействия механических нагрузок. За счет самоограничивающегося и послойного характера роста, АСО позволяет прецизионно регулировать толщину и состав покрытий. В связи с этим АСО является идеальным методом для решения поставленной задачи изучения возможности регулирования биокоррозии и биодеградации нитинола и магниевых сплавов путем варьирования состава, структуры и толщины покрытий. В качестве оксидов для получения наноламинатов планируется использовать: 1) Оксид титана (TiO2), обладающий превосходной биосовместимостью и антимикробным действием 2) Оксид алюминия (Al2O3), обладающий биоинертностью и высокой стабильностью к биокоррозии 3) Оксид цинка (ZnO), обладающий биосовместимостью, антибактериальным эффектом, а также биодеградируемостью, что позволит создавать покрытия с ограниченным во времени защитным эффектом. Использование наноламинатов данных покрытий должно позволить регулировать физико-химические характеристики покрытий и в особенности антикоррозионные свойства в широких пределах, что необходимо как для практического применения, так и для определения основных взаимосвязей между физико-химическими характеристиками покрытия и биосовместимостью материала.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---