Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications

The nanocrystalline films of zirconium nitride have been synthesized using ion-plasma vacuum-arc deposition technique on pure Ti-6Al-4V, whereas the hydroxyapatite coatings were deposited by the method of plasmaelectrolytic oxidation in alkaline electrolytes (hydroxyapatite + 1 М potassium hydroxide...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2023
Автори: Garkusha, I.E., McCulloch, C.A., Nowakowska-Langier, K., Wilczopolska, M., Taran, A.V., Kuprin, A.S., Romaniuk, S.P., Kravchenko, Ya.O., Podhurska, V.Ya., Proskurnyak, R.V.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2023
Назва видання:Problems of Atomic Science and Technology
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/196034
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications / I.E. Garkusha, C.A. McCulloch, K. Nowakowska-Langier, M. Wilczopolska, A.V. Taran, A.S. Kuprin, S.P. Romaniuk, Ya.O. Kravchenko, V.Ya. Podhurska, R.V. Proskurnyak // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 1. — С. 79-82. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-196034
record_format dspace
spelling irk-123456789-1960342023-12-09T12:03:35Z Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications Garkusha, I.E. McCulloch, C.A. Nowakowska-Langier, K. Wilczopolska, M. Taran, A.V. Kuprin, A.S. Romaniuk, S.P. Kravchenko, Ya.O. Podhurska, V.Ya. Proskurnyak, R.V. Low temperature plasma and plasma technologies The nanocrystalline films of zirconium nitride have been synthesized using ion-plasma vacuum-arc deposition technique on pure Ti-6Al-4V, whereas the hydroxyapatite coatings were deposited by the method of plasmaelectrolytic oxidation in alkaline electrolytes (hydroxyapatite + 1 М potassium hydroxide). Structure evaluation by X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with microanalysis (EDS) – were performed to study phase and chemical composition, surface morphology, microstructure of coatings. The formed HA PEO coatings with spheroidal structure contain the phases of CaTiO₃ calcium titanate, CaHPO₄ anhydrous dicalcium phosphate, and Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ hydroxyapatite. It was revealed that ZrN single-phase coatings of cubic modification with finecrystalline grains of 20 nm in size were formed. This experimental study found that coating Ti-6Al-4V with ZrN and HA positively influences preosteoblast cell adhesion, which results in the almost complete coverage of the surface, along with a less number of cells grown on uncoated titanium surface. Нанокристалічні плівки нітриду цирконію було синтезовано методом іонно-плазмового вакуумно-дугового осадження на підкладки з Ti-6Al-4V, а покриття з гідроксиапатиту наносили методом плазмоелектролітичного оксидування в лужних електролітах (гідроксиапатит + 1 М гідроксид калію). Для вивчення фазового та хімічного складу, морфології поверхні, мікроструктури покриттів проводили структурні дослідження: рентгеноструктурний аналіз (РСА), скануючу електронну мікроскопію (СЕМ) з мікроаналізом (ЕДС). Сформовані покриття HA PEO зі сфероїдальною структурою містять фази титанату кальцію CaTiO₃, безводного дикальційфосфату CaHPO₄ та гідроксиапатиту Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Виявлено, що утворюються однофазні покриття ZrN кубічної модифікації з дрібнокристалічними зернами розміром 20 нм. Експериментальне дослідження показало, що покриття ZrN і HA на Ti-6Al-4V позитивно впливають на адгезію клітин преостеобластів, що призводить до майже повного покриття поверхні, порівнянно із меншою кількістю клітин, вирощених на титановій поверхні без покриття. 2023 Article Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications / I.E. Garkusha, C.A. McCulloch, K. Nowakowska-Langier, M. Wilczopolska, A.V. Taran, A.S. Kuprin, S.P. Romaniuk, Ya.O. Kravchenko, V.Ya. Podhurska, R.V. Proskurnyak // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 1. — С. 79-82. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.77.-j; 81.20.-n DOI: https://doi.org/10.46813/2023-143-079 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/196034 en Problems of Atomic Science and Technology Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language English
topic Low temperature plasma and plasma technologies
Low temperature plasma and plasma technologies
spellingShingle Low temperature plasma and plasma technologies
Low temperature plasma and plasma technologies
Garkusha, I.E.
McCulloch, C.A.
Nowakowska-Langier, K.
Wilczopolska, M.
Taran, A.V.
Kuprin, A.S.
Romaniuk, S.P.
Kravchenko, Ya.O.
Podhurska, V.Ya.
Proskurnyak, R.V.
Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
Problems of Atomic Science and Technology
description The nanocrystalline films of zirconium nitride have been synthesized using ion-plasma vacuum-arc deposition technique on pure Ti-6Al-4V, whereas the hydroxyapatite coatings were deposited by the method of plasmaelectrolytic oxidation in alkaline electrolytes (hydroxyapatite + 1 М potassium hydroxide). Structure evaluation by X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with microanalysis (EDS) – were performed to study phase and chemical composition, surface morphology, microstructure of coatings. The formed HA PEO coatings with spheroidal structure contain the phases of CaTiO₃ calcium titanate, CaHPO₄ anhydrous dicalcium phosphate, and Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ hydroxyapatite. It was revealed that ZrN single-phase coatings of cubic modification with finecrystalline grains of 20 nm in size were formed. This experimental study found that coating Ti-6Al-4V with ZrN and HA positively influences preosteoblast cell adhesion, which results in the almost complete coverage of the surface, along with a less number of cells grown on uncoated titanium surface.
format Article
author Garkusha, I.E.
McCulloch, C.A.
Nowakowska-Langier, K.
Wilczopolska, M.
Taran, A.V.
Kuprin, A.S.
Romaniuk, S.P.
Kravchenko, Ya.O.
Podhurska, V.Ya.
Proskurnyak, R.V.
author_facet Garkusha, I.E.
McCulloch, C.A.
Nowakowska-Langier, K.
Wilczopolska, M.
Taran, A.V.
Kuprin, A.S.
Romaniuk, S.P.
Kravchenko, Ya.O.
Podhurska, V.Ya.
Proskurnyak, R.V.
author_sort Garkusha, I.E.
title Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
title_short Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
title_full Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
title_fullStr Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
title_full_unstemmed Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications
title_sort comparative characterization of arc-pvd zrn and peo hydroxyapatite coatings on pure ti-6al-4v substrates for biomedical applications
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate 2023
topic_facet Low temperature plasma and plasma technologies
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/196034
citation_txt Comparative characterization of ARC-PVD ZrN and PEO hydroxyapatite coatings on pure Ti-6Al-4V substrates for biomedical applications / I.E. Garkusha, C.A. McCulloch, K. Nowakowska-Langier, M. Wilczopolska, A.V. Taran, A.S. Kuprin, S.P. Romaniuk, Ya.O. Kravchenko, V.Ya. Podhurska, R.V. Proskurnyak // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 1. — С. 79-82. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.
series Problems of Atomic Science and Technology
work_keys_str_mv AT garkushaie comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT mccullochca comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT nowakowskalangierk comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT wilczopolskam comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT taranav comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT kuprinas comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT romaniuksp comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT kravchenkoyao comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT podhurskavya comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
AT proskurnyakrv comparativecharacterizationofarcpvdzrnandpeohydroxyapatitecoatingsonpureti6al4vsubstratesforbiomedicalapplications
first_indexed 2024-03-31T09:18:25Z
last_indexed 2024-03-31T09:18:25Z
_version_ 1796158117618122752