powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2015-3-53-61powder-140Research ArticleНаноструктурированные материалы и функциональные покрытияNanostructured Materials and Functional CoatingsВлияние состава и шероховатости поверхности покрытий TiCaPCON–Ag на кинетику выхода серебра в физиологический растворInfluence of the Composition and Surface Roughness of TiCaPCON–Ag Coatings on the Escape Kinetics of Silver into a Physiological SolutionСухорукова,И. В.SukhorukovaI. V.

инженер научно-исследовательской лаборатории «Неорганические наноматериалы» МИСиС (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4). Тел.: (495) 638-44-47

irina_btnn@mail.ruШевейкоА. Н.SheveykoA. N.

науч. сотрудник Научно-учебного центра СВС МИСиС–ИСМАН

sheveyko@mail.ruКирюханцев-КорнеевФ. В.Kiryukhantsev-KorneevF. V.

канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник НУЦ СВС, доцент кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП) МИСиС. Тел.: (495) 638-46-59

kiruhancev-korneev@yandex.ruШтанскийД. В.ShtanskyD. V.

докт. физ.-мат. наук, гл. науч. сотрудник НУЦ СВС, профессор кафедры ПМиФП МИСиС

shtansky@shs.misis.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. МоскваРоссия201515092015035361Copyright © НИТУ "МИСИС", 20152015НИТУ "МИСИС"НИТУ "МИСИС"https://powder.misis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://powder.misis.ru/jour/article/view/140

Методом магнетронного распыления получены покрытия TiCaPCON–Ag с содержанием серебра 1,0 и 2,5 ат.%. Для их нанесения были использованы два типа подложек с различной шероховатостью: полированный титан (среднее значение шероховатости Ra = 20 нм) и поверхность, модифицированная импульсной электроискровой обработкой (Ra = 8 мкм). Структурные исследования показали, что введение в состав покрытий серебра приводит к формированию на их поверхности наночастиц размером 5–10 нм. Методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой изучена кинетика выхода серебра из покрытий в физиологический раствор. Показано, что за счет изменения шероховатости поверхности подложки и содержания серебра в покрытии можно контролировать и регулировать выход ионов серебра в биологическую среду.

Coatings TiCaPCON–Ag with the silver content of 1,0 and 2,5 at.% were obtained by magnetron sputtering. Two types of substrates with different roughness were used for their deposition, notably, polished titanium (average roughness Ra = 20 nm) and the surface modified by pulsed electric-spark treatment (Ra = 8 μm). Structural studies showed that the introduction of silver into the composition of coatings leads to the formation of nanoparticles 5–10 nm in size on their surface. The yield kinetics of silver from coatings into the physiological solution is investigated by mass spectrometry with inductively coupled plasma. It is shown that the yield of silver ions into the biological medium can be controlled due to varying the substrate surface roughness.

магнетронное распылениепокрытияструктурашероховатость поверхностивыход ионов серебраэлектрохимические исследованияmagnetron sputteringcoatingsstructuresurface roughnessyield of silver ionselectrochemical studiesReferencesDuran L.W. Preventing medical device related infections. Med. Device Technol. 2000. Vol. 11. No. 16. P. 14—17.Duran L.W. Preventing medical device related infections. Med. Device Technol. 2000. Vol. 11. No. 16. P. 14—17.Neoh K.G., Wang R., Kang E.T. Surface nanoengineering for combating biomaterials infections. In: Biomaterials Medical Device-associated Infections. Elsevier, 2015. P. 131—161.Neoh K.G., Wang R., Kang E.T. Surface nanoengineering for combating biomaterials infections. In: Biomaterials Medical Device-associated Infections. Elsevier, 2015. P. 131—161.Simonetti N., Simonetti G., Bougnol F. et al. Electrochemical Ag+ for Preservative Use. Appl. Environ. Microbiol. 1992. Vol. 58. No. 12. P. 3834—3836.Simonetti N., Simonetti G., Bougnol F. et al. Electrochemical Ag+ for Preservative Use. Appl. Environ. Microbiol. 1992. Vol. 58. No. 12. P. 3834—3836.Zhao G., Stevens S.E. Multiple parameters for the comprehensive evaluation of the susceptibility of Escherichia coli to the silver ion. Biometals. 1998. Vol. 11. No. 1. P. 27—32.Zhao G., Stevens S.E. Multiple parameters for the comprehensive evaluation of the susceptibility of Escherichia coli to the silver ion. Biometals. 1998. Vol. 11. No. 1. P. 27—32.Kumar R., Munstedt H. Silver ion release from antimicrobial polyamide/silver composites. Biomaterials. 2005. Vol. 26. P. 2081—2088.Kumar R., Munstedt H. Silver ion release from antimicrobial polyamide/silver composites. Biomaterials. 2005. Vol. 26. P. 2081—2088.Jamuna-Thevi K., Bakar S.A., Ibrahim S., Shahab N., Toff M.R.M. Quantification of silver ion release, in vitro cytotoxicity and antibacterial properties of nanostuctured Ag doped TiO2 coatings on stainless steel deposited by RF magnetron sputtering. Vacuum. 2011. Vol. 86. P. 235—241.Jamuna-Thevi K., Bakar S.A., Ibrahim S., Shahab N., Toff M.R.M. Quantification of silver ion release, in vitro cytotoxicity and antibacterial properties of nanostuctured Ag doped TiO2 coatings on stainless steel deposited by RF magnetron sputtering. Vacuum. 2011. Vol. 86. P. 235—241.Song D.-H., Uhma S.-H., Lee S.-B, Hanc J.-G., Kim K.-N. Antimicrobial silver-containing titanium oxide nanocomposite coatings by a reactive magnetron sputtering. Thin Solid Films. 2011. Vol. 519. P. 7079—7085.Song D.-H., Uhma S.-H., Lee S.-B, Hanc J.-G., Kim K.-N. Antimicrobial silver-containing titanium oxide nanocomposite coatings by a reactive magnetron sputtering. Thin Solid Films. 2011. Vol. 519. P. 7079—7085.Ruan H.J., Fan C.Y., Zheng X.B., Zhang Y., Chen Y.K. In vitro antibacterial and osteogenic properties of plasma sprayed silver- containing hydroxyapatite coating. Chinese Science Bulletin. 2009. Vol. 54. No. 23. P. 4438—4445.Ruan H.J., Fan C.Y., Zheng X.B., Zhang Y., Chen Y.K. In vitro antibacterial and osteogenic properties of plasma sprayed silver- containing hydroxyapatite coating. Chinese Science Bulletin. 2009. Vol. 54. No. 23. P. 4438—4445.Chen. Y., Zheng X., Xie Y., Ding C., Ruan H., Fan C. Antibacterial and cytotoxic properties of plasma sprayed silvercontaining HA coatings. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2008. Vol. 19. No. 12. P. 3603—3609.Chen. Y., Zheng X., Xie Y., Ding C., Ruan H., Fan C. Antibacterial and cytotoxic properties of plasma sprayed silvercontaining HA coatings. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2008. Vol. 19. No. 12. P. 3603—3609.Kelly P.J., Li H., Benson P.S., Whitehead K.A., Verran J., Arnell R.D., Iordanova I. Comparison of the tribological and antimicrobial properties of CrN/Ag, ZrN/Ag, TiN/Ag, and TiN/Cu nanocomposite coatings. Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205. P. 1606—1610.Kelly P.J., Li H., Benson P.S., Whitehead K.A., Verran J., Arnell R.D., Iordanova I. Comparison of the tribological and antimicrobial properties of CrN/Ag, ZrN/Ag, TiN/Ag, and TiN/Cu nanocomposite coatings. Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205. P. 1606—1610.Shtansky D.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Bashkova I.A., Sheveiko A.N., Levashov E.A. Multicomponent nanostructured films for various tribological applications. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2010. Vol. 28. P. 32—39.Shtansky D.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Bashkova I.A., Sheveiko A.N., Levashov E.A. Multicomponent nanostructured films for various tribological applications. Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2010. Vol. 28. P. 32—39.Shtansky D.V., Levashov E.A., Batenina I.V. Mnogokomponentnye bioaktivnye nanostrukturirovannye pokrytiya. In: Nanomaterialy: svoistva i perspektivnye prilozheniya [Multicomponent bioactive nanostructured films. In: Nanomaterials: properties and advanced application]. Moscow: Nauchnyi mir, 2014. P. 355—383.Shtansky D.V., Levashov E.A., Batenina I.V. Mnogokomponentnye bioaktivnye nanostrukturirovannye pokrytiya. In: Nanomaterialy: svoistva i perspektivnye prilozheniya [Multicomponent bioactive nanostructured films. In: Nanomaterials: properties and advanced application]. Moscow: Nauchnyi mir, 2014. P. 355—383.Sheveyko A.N., Sukhorukova I.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Shtansky D.V. Sravnitel’nye issledovaniya struktury i khimicheskikh svoistv nanokompozitsionnykh pokrytii TiCaPCON—Ag [A comparative study of the structure and chemical properties of nanocomposite TiCaPCON–Ag coatings]. Fizikokhimiya poverkhnosti i zashchita materialov. 2015. Vol.51. No. 3. P. 302—313.Sheveyko A.N., Sukhorukova I.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Shtansky D.V. Sravnitel’nye issledovaniya struktury i khimicheskikh svoistv nanokompozitsionnykh pokrytii TiCaPCON—Ag [A comparative study of the structure and chemical properties of nanocomposite TiCaPCON–Ag coatings]. Fizikokhimiya poverkhnosti i zashchita materialov. 2015. Vol.51. No. 3. P. 302—313.Ohtsuki C., Kushitani H., Kokubo T., Kotani S., Yamamuro T. Apatite formation on the surface of ceravital-type glassceramic in the body. Biomed. Mater. Res. 1991. Vol. 25. P. 1363—1370.Ohtsuki C., Kushitani H., Kokubo T., Kotani S., Yamamuro T. Apatite formation on the surface of ceravital-type glassceramic in the body. Biomed. Mater. Res. 1991. Vol. 25. P. 1363—1370.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.