Прогресс исследований по модификации поверхности биомедицинских титановых сплавов для повышения износостойкости

Титан и его сплавыявляются наиболее часто используемыми металлическими материалами для медицинских имплантатов в ортопедии и стоматологии из-за их низкой плотности, высокой прочности, не-токсичности и превосходной коррозионной стойкости. По сравнению с традиционной нержавеющей сталью и сплавами на основе кобальта-, титановые сплавы имеют более низкий модуль упругости, что, как было показано, снижает эффект экранирования напряжений, тем самым лучше стимулируя и способствуя остеоинтеграции. Эти преимущества делают их более подходящими для клинического медицинского применения.

Однако титан и его сплавы не могут удовлетворить клинические требования к биомедицинским имплантатам. Долгосрочные-клинические исследования показали, что титановые имплантаты обладают плохой износостойкостью, а остатки износа, образующиеся в результате трения титановых имплантатов, могут вызывать воспалительные процессы и токсическое воздействие на организм человека.

Для улучшения биологических и трибологических свойств титановых сплавов внедрение методов модификации поверхности для повышения биологической активности, износостойкости и антибактериальных свойств титана и титановых сплавов является более экономичным и эффективным способом улучшения существующих традиционных биоматериалов для удовлетворения текущих и развивающихся клинических потребностей.

В настоящее время для повышения износостойкости поверхностей титановых сплавов применяются различные физические и химические методы. Один из методов включает нанесение на поверхность титана керамического покрытия с превосходной износостойкостью для улучшения его износостойкости и коррозионной стойкости. Обычно используемые износостойкие-покрытия включают алмаз-подобные углеродные пленки (DLC) и покрытия из нитрида титана (TiN).

Алмазно--углеродоподобные (DLC) покрытия

Покрытия DLC обычно используются в качестве износостойких-покрытий в медицинских металлических имплантатах благодаря их высокой твердости, превосходной износостойкости, низкому коэффициенту трения и хорошей биосовместимости. Некоторые устройства-имплантаты с обработкой поверхности с использованием DLC-покрытий уже достигли клинического применения, показав широкие перспективы повышения износостойкости и коррозионной стойкости металлических компонентов в искусственных суставах.

Нитрид титана (TiN)

TiN обладает превосходной износостойкостью и коррозионной стойкостью и изначально использовался в режущих инструментах для продления их срока службы. Позже была обнаружена его биосовместимость, что привело к его применению в медицинских имплантатах, таких как ортопедические устройства и зубные протезы. В настоящее время основными методами получения нитрида титана являются физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и термическое напыление.

Dental titanium alloy disc Medical use titanium alloy