Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження
Проведено газодетонаційне осадження сумішей кислих фосфатів кальцію та СаО (СаСО₃) на поверхню титану. Аналіз складу отриманих покриттів здійснено з використанням методів порошкової рентгенографії та ІЧ спектроскопії. Встановлено, що використання даної технології дає змогу отримувати композитні по...
Gespeichert in:
| Datum: | 2017 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2017
|
| Schriftenreihe: | Доповіді НАН України |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126647 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження / І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 5. — С. 66-72. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126647 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1266472025-02-09T13:56:12Z Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження Взаимодействие кислых фосфатов кальция с СаО (СаСО₃) при их нанесении на поверхность титана в условиях газодетонационного осаждения Interaction of calcium phosphate and CaO (CaCO₃) while their disposing on the titanium surface under gas detonation conditions Затовський, І.В. Ніколенко, І.О. Слободяник, М.С. Клюй, М.І. Темченко, В.П. Хімія Проведено газодетонаційне осадження сумішей кислих фосфатів кальцію та СаО (СаСО₃) на поверхню титану. Аналіз складу отриманих покриттів здійснено з використанням методів порошкової рентгенографії та ІЧ спектроскопії. Встановлено, що використання даної технології дає змогу отримувати композитні покриття на основі біосумісних фосфатів Ca₃(PO₄)₂, Ca₁₀(PO₄)₆О, Ca₅(PO₄)₃OH. Запропонований підхід виявив нові можливості щодо вдосконалення технологій одержання металічних імплантатів медичного призначення. Проведено газодетонационное осаждение смесей кислых фосфатов кальция и СаО (СаСО₃) на поверхность титана. Анализ состава покрытий осуществлен с использованием методов порошковой рентгенографии и ИК спектроскопии. Выявлено, что использование этой технологии позволяет получать композитные покрытия на основе биосовместимых фосфатов Ca₃(PO₄)₂, Ca₁₀(PO₄)₆О, Ca₅(PO₄)₃OH. Предложенный подход показал новые возможности относительно усовершенствования технологий получения металлических имплантатов медицинского назначения. The gas detonation deposition of calcium hydrogen phosphate and CaO (СаСО₃) has been conducted on the titanium surface. Powder XRD and IR-spectroscopy have been performed for the composition analysis of the obtained coating. It has been shown that, using such technology, the composite compounds can be obtained, by basing on Ca₃(PO₄)₂, Ca₁₀(PO₄)₆О, Ca₅(PO₄)₃OH precursors. Such synthetic route demonstrates new possibilities for improving the technologies of obtaining metallic implants for medical use. Роботу виконано за фінансової підтримки Відділення цільової підготовки Київського національного університету ім. Тараса Шевченка і НАН України (грант № 2—03, D114U003876). 2017 Article Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження / І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 5. — С. 66-72. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2017.05.066 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126647 546.185 uk Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Затовський, І.В. Ніколенко, І.О. Слободяник, М.С. Клюй, М.І. Темченко, В.П. Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження Доповіді НАН України |
| description |
Проведено газодетонаційне осадження сумішей кислих фосфатів кальцію та СаО (СаСО₃) на поверхню титану. Аналіз складу отриманих покриттів здійснено з використанням методів порошкової рентгенографії
та ІЧ спектроскопії. Встановлено, що використання даної технології дає змогу отримувати композитні
покриття на основі біосумісних фосфатів Ca₃(PO₄)₂, Ca₁₀(PO₄)₆О, Ca₅(PO₄)₃OH. Запропонований підхід виявив нові можливості щодо вдосконалення технологій одержання металічних імплантатів медичного призначення. |
| format |
Article |
| author |
Затовський, І.В. Ніколенко, І.О. Слободяник, М.С. Клюй, М.І. Темченко, В.П. |
| author_facet |
Затовський, І.В. Ніколенко, І.О. Слободяник, М.С. Клюй, М.І. Темченко, В.П. |
| author_sort |
Затовський, І.В. |
| title |
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження |
| title_short |
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження |
| title_full |
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження |
| title_fullStr |
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження |
| title_full_unstemmed |
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження |
| title_sort |
взаємодія кислих фосфатів кальцію з сао (сасо₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126647 |
| citation_txt |
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО₃) при їх нанесенні на поверхню титану в умовах газодетонаційного осадження / І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2017. — № 5. — С. 66-72. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Доповіді НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT zatovsʹkijív vzaêmodíâkislihfosfatívkalʹcíûzsaosaso3priíhnanesennínapoverhnûtitanuvumovahgazodetonacíjnogoosadžennâ AT níkolenkoío vzaêmodíâkislihfosfatívkalʹcíûzsaosaso3priíhnanesennínapoverhnûtitanuvumovahgazodetonacíjnogoosadžennâ AT slobodânikms vzaêmodíâkislihfosfatívkalʹcíûzsaosaso3priíhnanesennínapoverhnûtitanuvumovahgazodetonacíjnogoosadžennâ AT klûjmí vzaêmodíâkislihfosfatívkalʹcíûzsaosaso3priíhnanesennínapoverhnûtitanuvumovahgazodetonacíjnogoosadžennâ AT temčenkovp vzaêmodíâkislihfosfatívkalʹcíûzsaosaso3priíhnanesennínapoverhnûtitanuvumovahgazodetonacíjnogoosadžennâ AT zatovsʹkijív vzaimodejstviekislyhfosfatovkalʹciâssaosaso3priihnaneseniinapoverhnostʹtitanavusloviâhgazodetonacionnogoosaždeniâ AT níkolenkoío vzaimodejstviekislyhfosfatovkalʹciâssaosaso3priihnaneseniinapoverhnostʹtitanavusloviâhgazodetonacionnogoosaždeniâ AT slobodânikms vzaimodejstviekislyhfosfatovkalʹciâssaosaso3priihnaneseniinapoverhnostʹtitanavusloviâhgazodetonacionnogoosaždeniâ AT klûjmí vzaimodejstviekislyhfosfatovkalʹciâssaosaso3priihnaneseniinapoverhnostʹtitanavusloviâhgazodetonacionnogoosaždeniâ AT temčenkovp vzaimodejstviekislyhfosfatovkalʹciâssaosaso3priihnaneseniinapoverhnostʹtitanavusloviâhgazodetonacionnogoosaždeniâ AT zatovsʹkijív interactionofcalciumphosphateandcaocaco3whiletheirdisposingonthetitaniumsurfaceundergasdetonationconditions AT níkolenkoío interactionofcalciumphosphateandcaocaco3whiletheirdisposingonthetitaniumsurfaceundergasdetonationconditions AT slobodânikms interactionofcalciumphosphateandcaocaco3whiletheirdisposingonthetitaniumsurfaceundergasdetonationconditions AT klûjmí interactionofcalciumphosphateandcaocaco3whiletheirdisposingonthetitaniumsurfaceundergasdetonationconditions AT temčenkovp interactionofcalciumphosphateandcaocaco3whiletheirdisposingonthetitaniumsurfaceundergasdetonationconditions |
| first_indexed |
2025-11-26T13:14:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T13:14:59Z |
| _version_ |
1849858879862603776 |
| fulltext |
66 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
ОПОВІДІ
НАЦІОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМІЇ НАУК
УКРАЇНИ
ХІМІЯ
© І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко, 2017
Металічні імплантати на основі титану, його сплавів та нержавіючої сталі набули широко-
го використання в ортопедії, хірургії та стоматології [1]. Однак такі імплантати не утво-
рюють механічно стабільного зв’язування між поверхнею металу і живою тканиною. Це
може призводити до пригнічення росту нової кістки навколо імплантату [2], а в ряді ви-
падків викликати алергічні реакції, запальні процеси і відторгнення імплантатів [3]. Вже
близько 40 років основним підходом у вирішенні цієї проблеми вважають створення на по-
верхні імплантату біоінертних чи біотолератних покриттів, насамперед на основі фосфатів
кальцію [4—6].
Серед найбільш поширених на сьогодні методів нанесення на поверхню імплантатів
біопокриттів слід відзначити методи плазмового осадження, імпульсного лазерного оса-
дження, розпилення, динамічного змішування, золь-гель метод, метод занурювання, елек-
тролітичного та електрофоретичного осадження, біоміметичний спосіб, метод гарячого ізо-
статичного пресування [6—9]. Проте усі зазначені підходи мають недоліки. Так, наприк-
лад, плазмове та іонне осадження, розпилення чи електрофоретичне нанесення дає змогу
одержувати покриття з необхідною адгезією, однак при нанесенні можуть відбуватися
небажані процеси — часткове термічне руйнування чи перетворення матеріалу, аморфізація
doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2017.05.066
УДК 546.185
І.В. Затовський, І.О. Ніколенко,
М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко
Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
Е-mail: ilarya777@gmail.com
Взаємодія кислих фосфатів кальцію
з СаО (СаСО3) при їх нанесенні на поверхню титану
в умовах газодетонаційного осадження
Представлено членом-кореспондентом НАН України М.С. Слободяником
Проведено газодетонаційне осадження сумішей кислих фосфатів кальцію та СаО (СаСО3) на поверхню ти-
тану. Аналіз складу отриманих покриттів здійснено з використанням методів порошкової рентгенографії
та ІЧ спектроскопії. Встановлено, що використання даної технології дає змогу отримувати композитні
покриття на основі біосумісних фосфатів Ca3(PO4)2, Ca10(PO4)6О, Ca5(PO4)3OH. Запропонований під-
хід виявив нові можливості щодо вдосконалення технологій одержання металічних імплантатів медично-
го призначення.
Ключові слова: фосфати кальцію, покриття, газодетонаційне осадження, металічні імплантати.
67ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО3) при їх нанесенні на поверхню титану...
покриття [6, 10]. Інші підходи не завжди забезпечують необхідну щільність та товщину
покриття, відсутність тріщин та дефектів, здебільшого є досить дорогими, трудомісткими і
не завжди дають можливість одержувати покриття на імплантатах складної форми та ін.
Альтернативним описаним вище способам отримання покриттів біомедичного призначен-
ня є метод газодетонаційного осадження (ГДО), що передбачає використання енергії де-
тонації вибуху горючих газів для транспортування з великою швидкістю частинок порош-
ків до поверхні [11]. Раніше цей підхід нами було вдало використано для створення біоі-
нертних чи біотолератних покриттів (гідроксилапатит, його леговані похідні або композити
з діоксидом цирконію) на поверхні металів [12—14] чи кераміки карбіду кремнію [15]. Слід
зазначити, що при нанесенні на поверхню легованих гідроксилапатитів спостерігалися пев-
ні зміни фазового складу вихідного порошку з виникненням нових кристалічних фаз на
основі фосфатів кальцію [14]. Це вказує на проходження хімічних перетворень у низько-
температурній плазмі газодетонаційної хвилі і відкриває нові можливості щодо форму-
вання біопокриттів на основі простих реагентів. Відповідно, це припущення потребує де-
тального розгляду.
У даній роботі наведено результати досліджень хімічної взаємодії у газодетонаційній
хвилі гідрофосфатів з карбонатом чи оксидом кальцію і охарактеризовано природу одер-
жаних композитних покриттів на поверхні титану.
Як вихідні компоненти використано CaHPO4, Ca(H2PO4)2 × H2O та CaCO3 (усі ре-
човини кваліфікації “ч.д.а.”). Оксид кальцію отримано шляхом термічної обробки кар бо-
нату кальцію в платиновій чашці протягом 5 год при 1050 °C.
Отримані суміші використовували для одержання покриттів на поверхні титанових
пластин із застосуванням установки ГДО, схему якої наведено на рис. 1, а. Технологія ГДО
передбачає використання енергії вибуху газів (у нашому випадку суміші пропан-бутану та
кисню) для транспортування частинок порошку з високою швидкістю (близько 1200 м/с)
до підкладки, на якій відбувається осадження. Даний процес є циклічним. Газовибухова
суміш та порошок через дозатори транспортуються в камеру згорання, де ініціюється ви-
бух і виникає детонаційна хвиля, яка через сопло детонаційної гармати транспортує поро-
шок до підкладки (див. рис. 1, а). Продукти детонації вилучаються зі ствола гармати стру-
менем стиснутого азоту, після чого цикл повторюється.
Рис. 1. Схема установки газодетонаційного осадження (а) і зразок одержаного покриття на титановій
пластині (б): 1 — камера згорання; 2 — канали подачі порошку; 3 — канал подачі суміші вибухового газу;
4 — свічка підпалу вибухового газу; 5 — сопло детонаційної гармати; 6 — підложка осадження; 7 — газо-
детонаційне покриття
68 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко
При нанесенні покриттів у нашому випадку експериментально були підібрані такі тех-
нологічні параметри процесу ГДО, які забезпечували рівномірне покриття без тріщин та
візуально помітних дефектів (див. рис. 1, б), а саме: частота циклів процесу ГДО 6 Гц, від-
стань від ствола гармати до підкладки 15 мм.
Для з’ясування природи одержаних покриттів їх механічно відділяли від титанової під-
кладки і досліджували із застосуванням методів порошкової рентгенографії та інфра чер-
воної спектроскопії. Дифрактограми порошку фіксували з використанням порошко вого
дифрактометра Shima dzu XRD-6000 у режимі відбиття від плоского зразка для кутового
діапазону 2θ 5—70° (графітовий монох роматор перед лічильником, метод 2θ покрокового
сканування з кроком 0,02° і експозицією в точці 2 с). ІЧ спект ри записано на спектро метрі
“PerkinElmer Spect rum BX” для зразків, запресованих у таблетках КВr, діапазон зйом ки
400—4000 см–1.
За модельні об’єкти дослідження було обрано три покриття, основою яких є ор тофос-
фати кальцію. Пок риття № 1 та № 2 передбачали формування кальцію орто фо сфату за різ-
ними схемами:
2CaHPO4 + CaO → Ca3 (PO4)2 + H2O, (1)
2CaHPO4 + CaCO3 → Ca3 (PO4)2 + CO2 + H2O. (2)
У випадку покриття № 3 запропоновано кальцію гідроксоортофосфат як основний
продукт:
3Ca(H2PO4)2 × H2O + 7CaCO3 → 2Ca5 (PO4)3OH + 7CO2 + 8H2O. (3)
За результатами порошкової рентгенографії (рис. 2) для покриття № 1 (отримане за
схемою (1)) виявлено три кристалічні фази, а саме: Ca3(PO4)2, Ca10(PO4)6О та CaO. Для
покриттів № 2 та № 3 встановлено наявність чотирьох сполук: Ca3(PO4)2, Ca10(PO4)6(ОH)2,
Рис. 2. Рентгенограми порошку покриттів № 1, № 2 та № 3, які отримані методом ГДО (рефлекси фаз
Ca10(PO4)6О позначено зірочками, CaO — кружками, CaСO3 — темними ромбами; відмічені лише най-
більш інтенсивні рефлекси, що не пе рекриваються з рефлексами інших фаз)
Рис. 3. ІЧ спектри покриттів № 1, № 2 та № 3, одержаних методом ГДО
69ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО3) при їх нанесенні на поверхню титану...
CaСO3 і CaO. Оскільки інтенсивність отриманих рефлексів відносно невисока і більшість з
них перекривається (див. рис. 2), обрахунок точного кількісного співвідношення інтер-
претованих кристалічних фаз у покриттях на даному етапі досліджень не є можливим, а
може бути оціненим лише наближено (табл. 1). У випадку покриття № 1 вміст трикаль-
ційфосфату і оксіапатиту приблизно однаковий, а вихідний оксид кальцію наявний у не-
значній кількості (на рівні 5—6 % (мас.)). Для покриттів № 2 і № 3 також встановлено на-
явність вихідного карбонату кальцію на рівні 10—15 % (мас.) (див. табл. 1), і продукт його
термічного розкладу — СаО (9—13 % (мас.)). При цьому має місце утворення одночасно
трикальційфосфату (50—60 %
(мас.)) і гідроксилапатиту (15–
30 % (мас.)).
Результати рентгенофазо-
вого аналізу та ІЧ спектроско-
пії для отриманих покриттів
(рис. 3) добре корелюють. Так,
у ІЧ спектрах усіх покриттів
спостерігаються смуги поглинан-
ня, що засвідчують наявність
РО4-аніонів (табл. 2). Вод ночас
лише в спектрах покриттів № 2
і № 3 наявні коливальна мода
при 878 см–1 та широка смуга
поглинання в частотному ін-
тервалі 1345—1575 см–1 (див.
рис. 3), які відповідають наяв-
ності карбонат-іонів (див. табл.
2). Також у спектрах лише цих
покриттів наявна смуга погли-
нання при 3645 см–1, що слід
відносити до валентних коли-
вань ОН-груп гідроксіапатиту
(див. рис. 3). Інтерпретацію ко-
ливальних мод отриманих ІЧ
спектрів наведено у табл. 2.
Аналізуючи отримані ре-
зультати, зазначимо, що у скла-
ді покриття №1 залишається
лише незначна кількість вихід-
ного оксиду кальцію та відсутні
кристалічні продукти термічно-
го розкладу CaHPO4 (дифос-
фат Ca2P2O7). Таким чином,
мож на припустити, що у низь-
Таблиця 1. Залежність між співвідношенням компонентів
у вихідній суміші та фазовим складом покриттів, нанесених
методом ГДО, за результатами рентгенофазового аналізу
Номер
покриття
Співвідношення
мольних часток компонентів
у вихідній суміші
Орієнтовний фазовий
склад отриманого
покриття, % (мас.)
1 CaHPO4 : CaO = 2 : 1 Ca3(PO4)2 ~ 47 %
Ca10(PO4)6О ~ 47 %
CaO ~ 6 %
2 CaHPO4 : CaCO3 = 2 : 1 Ca3(PO4)2 ~ 60 %
Ca5(PO4)3OH ~ 16 %
CaСO3 ~ 15 %
CaO ~ 9 %
3 Ca(H2PO4)2 × H2O : CaCO3 =
= 3 : 7
Ca3(PO4)2 ~ 50 %
Ca5(PO4)3OH ~ 27 %
CaO ~ 13 %
CaСO3 ~ 10 %
Таблиця 2. Смуги поглинання в ІЧ спектрах
та їх віднесення для отриманих покриттів
Тип
аніона
Частота поглинання, см–1
ВіднесенняПокриття
№ 1
Покриття
№ 2
Покриття
№ 3
РО4
3– —
570
738
943
1031
1064
436
571
729
948
1031
1064
436
571
724
948
1029
1062
δ, деформаційні
δ, деформаційні
ν4, валентні
ν4, валентні
ν3, валентні
ν3, валентні
ОH– — 3645 3645 ν1, валентні
CО3
2– —
—
—
878
1390
1418
878
1381
1422
ν2, валентні
ν4, валентні
ν4, валентні
70 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко
котемпературній плазмі детонаційної хвилі CaHPO4 дисоціює на іони, а формування
кристалічних фаз відбувається на поверхні тугоплавкого CaO. Логічним є формування на
поверхні оксиду більш багатої кальцієм сполуки (оксіапатиту Ca10(PO4)6О), а потім вже,
у міру віддалення від умовного “центру кристалізації”, утворення Ca3(PO4)2. При цьому
оксид фосфору за балансом схеми (1) залишається в надлишку в потоці плазми. Подіб-
на ситуація спостерігається і у випадку покриттів № 2 та № 3, однак тут, імовірно, відбу-
вається декілька процесів паралельно. По-перше, частина енергії витрачається на термічний
розклад CaCO3, який відбувається не на 100 % (див. табл. 1). По-друге, кількість оксиду
кальцію, що динамічно утворюється внаслідок термічного розкладу карбонату і виступає
як осередок формування фосфатів, є значно меншою, ніж у попередньому випадку. Це іс-
тотно змінює умовне співвідношення Ca/P у потоці плазми, що “провокує” одночасну появу
Ca3(PO4)2 та Ca5(PO4)3OH.
Таким чином, результати досліджень вказують на принципові можливості одержання
композитних кальційфосфатних біотолерантних покриттів металічних імплантатів медич-
ного призначення методом ГДО з використанням простих та дешевих реагентів. Однак
практичне застосування даної технології потребує подальшого вивчення хімізму цих про-
цесів і відпрацювання технологічних режимів, правильного підбору типу та співвідношень
вихідних реагентів. Варто відзначити також, що ключову роль у складі отриманих покрит-
тів відіграє не тільки співвідношення Ca/P, але й реакційна здатність і термічна стійкість
компонентів. Одним з можливих напрямків підвищення біотолерантності розглянутих
покриттів є керована зміна співвідношення фази Ca3(PO4)2 до Ca5(PO4)3OH, що може
бути досягнуто насамперед використанням кальцію карбону як одного з ключових компо-
нентів в умовах газодетонаційного осадження.
Роботу виконано за фінансової підтримки Відділення цільової підготовки Київського націо-
нального університету ім. Тараса Шевченка і НАН України (грант № 2—03, D114U003876).
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Long M., Rack H.J. Titanium alloys in total joint replacement a material science perspective. Biomaterials.
1998. 19. P. 1621—1639.
2. Huiskes R., Weinans H., Van Rietbergen B. The relationship between stress shielding and bone resorption
around hip stems and the effects of flexible materials. Clin. Orthop. Relat. Res. 1992. 274. P. 124—134.
3. Manda M.G., Psyllaki P.P., Tsypas D.N., Koidis P.T. Observations on an in-vivo failure of a titanium dental
implant/abutment screw system: a case report. J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 2009. 89. P. 264—
273.
4. Ong J.L., Chan D.C.N. Hydroxyapatite and their use as coatings in dental implants: A review. Crit. Rev.
Biomed. Eng. 2000. 28. P. 667—707.
5. Schliephake H., Scharnweber D., Roesseler S., Dard M., Sewing A., Aref A. Biomimetic calcium phosphate
composite coating of dental implants. Int. J. Oral Max. Impl. 2006. 21. P. 738—746.
6. Dorozhkin S.V. Calcium Orthophosphates as Bioceramics: State of the Art. J. Funct. Biomater. 2010. 1.
P. 22—107.
7. Hahn B.D., Park D.S., Choi J.J., Ryu J., Yoon W.H., Kim K.H., Park C., Kim H.E. Dense nanostructured
hydroxyapatite coating on titanium by aerosol deposition. J. Am. Ceram. Soc. 2009. 92. P. 683—687.
8. Kobayashi T., Itoh S., Nakamura S., Nakamura M., Shinomiya K., Yamashita K. Enhanced bone bonding of
hydroxyapatite-coated titanium implants by electrical polarization. J. Biomed. Mater. Res. A. 2007. 82A.
P. 145—151.
71ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2017. № 5
Взаємодія кислих фосфатів кальцію з СаО (СаСО3) при їх нанесенні на поверхню титану...
9. Onoki T., Hashida T. New method for hydroxyapatite coating of titanium by the hydrothermal hot isostatic
pressing technique. Surf. Coat. Technol. 2006. 200. P. 6801—6807.
10. Mohseni E., Zalnezhad E., Bushroa A.R. Comparative investigation on the adhesion of hydroxyapatite
coating on Ti-6Al-4V implant: a review paper. Int. J. Adhes. Adhes. 2014. 48. P. 238—257.
11. Singh L., Chawla V., Grewal J.S. A review on detonation gun sprayed coatings. J. Miner. Mater. Charact. Eng.
2012. 11. P. 243—265.
12. Klyui N.I., Temchenko V.P., Gryshkov A.P., Dubok V.A., Shynkaruk A.V., Lyashenko B.A., Barynov S.M.
Properties of the hydroxyapatite coatings, obtained by gas-detonation deposition onto titanium substrates.
Funct. Mater. 2011. 18. P. 285—292.
13. Gryshkov O., Klyui N., Temchenko V., Glasmacher B. Deposition of bioactive and bioinert ceramic coatings
on magnesium using detonation. Biomed. Tech. 2015. 60. S375.
14. Nosenko V., Strutynska N., Vorona I., Zatovsky I., Dzhagan V., Lemishko S., Epple M., Prymak O., Baran N.,
Ishchenko S., Slobodyanik N., Prylutskyy Yu., Klyui N., Temchenko V. Structure of biocompatible coatings
produced from hydroxyapatite nanoparticles by detonation spraying. Nanoscale Res. Lett. 2015. 10.
P. 1—7.
15. Gryshkov O., Klyui N.I., Temchenko V.P., Kyselov V.S., Chatterjee A., Belyaev A.E., Lauterboeck L., Iar mo-
lenko D., Glasmacher B. Porous biomorphic silicon carbide ceramics coated with hydroxyapatite as pro-
spective materials for bone implants. Mater. Sci. Eng. C. 2016. 68. P. 143—152.
Надійшло до редакції 03.11.2016
REFERENCES
1. Long, M. & Rack, H. J. (1998). Titanium alloys in total joint replacement a material science perspective.
Biomaterials, 19, pp. 1621-1639.
2. Huiskes, R., Weinans, H. & Van Rietbergen, B. (1992). The relationship between stress shielding and bone
resorption around hip stems and the effects of flexible materials. Clin. Orthop. Relat. Res., 274, pp. 124-134.
3. Manda, M. G., Psyllaki, P.P., Tsypas, D.N. & Koidis, P.T. (2009). Observations on an in-vivo failure of a
titanium dental implant/abutment screw system: a case report. J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater, 89,
pp. 264-273.
4. Ong, J. L. & Chan, D. C. N. (2000). Hydroxyapatite and their use as coatings in dental implants: A review.
Crit. Rev. Biomed. Eng., 28, pp. 667-707.
5. Schliephake, H., Scharnweber, D., Roesseler, S., Dard, M., Sewing, A. & Aref, A. (2006). Biomimetic calcium
phosphate composite coating of dental implants. Int. J. Oral Max. Impl., 21, pp. 738-746.
6. Dorozhkin, S.V. (2010). Calcium Orthophosphates as Bioceramics: State of the Art. J. Funct. Biomater., 1,
pp. 22-107.
7. Hahn, B. D., Park, D. S., Choi, J. J., Ryu, J., Yoon, W. H., Kim, K. H., Park, C. & Kim, H. E. (2009).
Dense nanostructured hydroxyapatite coating on titanium by aerosol deposition. J. Am. Ceram. Soc., 92,
pp. 683-687.
8. Kobayashi, T., Itoh, S., Nakamura, S., Nakamura, M., Shinomiya, K. & Yamashita, K. (2007). Enhanced bone
bonding of hydroxyapatite-coated titanium implants by electrical polarization. J. Biomed. Mater. Res. A,
82A, pp. 145-151.
9. Onoki, T. & Hashida, T. (2006). New method for hydroxyapatite coating of titanium by the hydrothermal
hot isostatic pressing technique. Surf. Coat. Technol., 200, pp. 6801-6807.
10. Mohseni, E., Zalnezhad, E. & Bushroa, A.R. (2014). Comparative investigation on the adhesion of hydro-
xyapatite coating on Ti-6Al-4V implant: a review paper. Int. J. Adhes. Adhes., 48, pp. 238-257.
11. Singh, L., Chawla, V. & Grewal, J.S. (2012). A review on detonation gun sprayed coatings. J. Miner. Mater.
Charact. Eng., 11, pp. 243-265.
12. Klyui, N. I., Temchenko, V. P., Gryshkov, A. P., Dubok, V. A., Shynkaruk, A. V., Lyashenko, B. A. & Barynov,
S. M. (2011). Properties of the hydroxyapatite coatings, obtained by gas-detonation deposition onto titanium
substrates. Funct. Mater., 18, pp. 285-292.
13. Gryshkov, O., Klyui, N., Temchenko, V. & Glasmacher, B. (2015). Deposition of bioactive and bioinert ceramic
coatings on magnesium using detonation. Biomed. Tech., 60, S375.
72 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. acad. nauk Ukr. 2017. № 5
І.В. Затовський, І.О. Ніколенко, М.С. Слободяник, М.І. Клюй, В.П. Темченко
14. Nosenko, V., Strutynska, N., Vorona, I., Zatovsky, I., Dzhagan, V., Lemishko, S., Epple, M., Prymak, O., Baran,
N., Ishchenko, S., Slobodyanik, N., Prylutskyy, Yu., Klyui, N., & Temchenko, V. (2015). Structure of
biocompatible coatings produced from hydroxyapatite nanoparticles by detonation spraying. Nanoscale
Res. Lett., 10, pp. 1-7.
15. Gryshkov, O., Klyui, N. I., Temchenko, V. P., Kyselov, V. S., Chatterjee, A., Belyaev, A. E., Lauterboeck, L.,
Iarmolenko, D. & Glasmacher, B. (2016). Porous biomorphic silicon carbide ceramics coated with hydro-
xyapatite as prospective materials for bone implants. Mater. Sci. Eng. C, 68, pp. 143-152.
Received 03.11.2016
И.В. Затовский, И.А. Николенко,
Н.С. Слободяник, Н.И. Клюй, В.П. Темченко
Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко
Е-mail: ilarya777@gmail.com
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КИСЛЫХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ С СaО (СаСО3)
ПРИ ИХ НАНЕСЕНИИ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТИТАНА
В УСЛОВИЯХ ГАЗОДЕТОНАЦИОННОГО ОСАЖДЕНИЯ
Проведено газодетонационное осаждение смесей кислых фосфатов кальция и СаО (СаСО3) на поверх-
ность титана. Анализ состава покрытий осуществлен с использованием методов порошковой рентгено-
графии и ИК спектроскопии. Выявлено, что использование этой технологии позволяет получать ком-
позитные покрытия на основе биосовместимых фосфатов Ca3(PO4)2, Ca10(PO4)6О, Ca5(PO4)3OH. Пред-
ложенный подход показал новые возможности относительно усовершенствования технологий получения
металлических имплантатов медицинского назначения.
Ключевые слова: фосфаты кальция, покрытия, газодетонационное осаждение, металлические им план-
таты.
I.V. Zatovsky, I.O. Nikolenko,
M.S. Slobodyanik, N.I. Klyui, V.P. Temchenko
Taras Shevchenko National University of Kiev
Е-mail: ilarya777@gmail.com
INTERACTION OF CALCIUM PHOSPHATE AND CaO (СаСО3)
WHILE THEIR DISPOSING ON THE TITANIUM SURFACE
UNDER GAS DETONATION CONDITIONS
The gas detonation deposition of calcium hydrogen phosphate and CaO (СаСО3) has been conducted on the ti-
tanium surface. Powder XRD and IR-spectroscopy have been performed for the composition analysis of the ob-
tained coating. It has been shown that, using such technology, the composite compounds can be obtained, by
basing on Ca3(PO4)2, Ca10(PO4)6О, Ca5(PO4)3OH precursors. Such synthetic route demonstrates new possi-
bilities for improving the technologies of obtaining metallic implants for medical use.
Keywords: calcium phosphates, coating, gas detonation deposition, metallic implants.
|