ИЗУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЯ ИЗ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО АНАТАЗА НА ПОВЕРХНОСТИ РУТИЛА

Наноразмерный диоксид титана позволяет решать сложные инженерные задачи. Одной из них является создание материалов и покрытий, уменьшающих вероятность возникновения  нозокомиальных инфекций на поверхности ортопедических конструкций, в том числе и  имплантационных систем. В работе представлены результаты исследования методами спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР-спектроскопии),  рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии керамических  покрытий из анатаза, нанесенного по золь-гель-технологии на спеченный материал на  основе наноразмерного порошка диоксида титана (модификация рутил). Полученное  покрытие имеет сложную слоистую структуру, которая, по данным КР-спектроскопии, почти  полностью представлена диоксидом титана в фазе анатаза. Зафиксировано одновременное  существование в покрытии обеих фаз. Идентификация рутила на дифрактограммах, по- видимому, связана с тем, что на первых этапах нанесения покрытия на поверхность  поликристаллического рутила формируется преимущественно рутил с измененной  интенсивностью пиков. Наличие на дифрактограммах также нестехиометрических фаз позволяет предположить, что фазовый состав покрытия по толщине неодинаков и представлен постепенным послойным переходом от рутила к анатазу. Толщина покрытия  составляет 60 ± 15 мкм. Оно представлено ламеллярными блоками различного размера.  Толщина отдельной пластины в покрытии – в пределах 60–80 нм. Разработанная методика  позволяет наносить покрытие из анатаза не только на образцы из керамики на основе  диоксида титана, но также и на поверхность титановых имплантатов при предварительном  формировании слоя диоксида титана в форме рутила на поверхности металла.  Эксперименты по изучению антибактериальных свойств и морфологических характеристик  костной ткани, контактирующей с имплантатом, проведены на кафедре ортопедической стоматологии ПГМУ.

1. Song H., Qiu X., Li F. Effect of heat treatment on the performance of TiO2 Pt/CNT catalysts for methanol electro-oxidation // Electrochim. Acta. 2008. Vol. 53. P. 3708—3713. DOI:10.1016/j.electacta.2007.11.080.

2. Михайлова А.М., Лясников В.Н. Дентальные имплантаты и суперионный эффект // Новое в стоматологии. 1999. No. 2. С. 13—23.

3. Фефелов А.В. Клинико-экспериментальное обоснование применения имплантатов из пористого никелида титана для зубного протезирования: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Омск: Омск. гос. мед. академия, 1995.

4. Chen X., Mao S.S. Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications and applications // Chem. Rev. 2007. Vol. 107. No. 7. Р. 2891—2959.

5. Лозинская Е.Ф., Николаева Т.В., Шустова Ю.В. Определение ХПКK2Cr2O7 вод с использованием в качестве катализатора нанодисперсного диоксида титана // ELPIT 2011. Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов: Сб. тр. III Междунар. эколог. конгресса (Тольятти—Самара, 21—25 сент. 2011 г.). Тольятти: ТГУ, 2011. Т. 4. С. 176—181.

6. Thompson T.L., Yates J.T. Surface science studies of the photoactivation of TiO2 — new photochemical processes // Chem. Rev. 2006. Vol. 106. No. 10. P. 4428—4453. DOI: 10.1021/cr050172k.

7. Pankhurst Q.A., Connolly J., Jones S.K., Dobson J. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. No. 36. Р. 167—181.

8. Cromer D.T., Herrington K. The structures of anatase and rutile // J. Am. Chem. Soc. 1955. Vol. 77. No. 18. Р. 4708—4709.

9. Mo S., Ching W. Electronic and optical properties of three phases of titanium dioxide: Rutile, anatase and brookite // Phys. Rev. B. 1995. Vol. 51. No. 19. Р. 13023— 13032. DOI: 0163-1829/95/51(19)/13023(10).

10. Ушаков Р.В., Царев В.Н. Микрофлора полости рта и ее значение в развитии стоматологических заболеваний // Стоматология для всех. 1998. No. 3. С. 22—26.

11. Leonhard A., Olsson J., Dahlen G. Bacterial colonozation on titanium, hy-droxyapatite, and amalgam surfaces in vivo // J. Dent. Res. 1995. Vol. 74 (9). Р. 1607—12.

12. Cho D.G., Kim С.H. Lee B.K., Cho S.H. Comparison of antibiotic resistance of blood culture strains and saprophytic isolates in the presence of biofilms, formed by intercellular adhesion (ica) gene cluster in Staphylococcus epidermidis // J. Microbiol. Biotechnol. 2005. Vol. 15. Р. 728—733.

13. Kiem S., Oh W.S., Peck K.R., Lee N.Y., Lee J.Y., Song J.-H., Hwang E.S., Kim E.-C., Cha C.Y., Choe K.-W. Phase variation of biofilm formation in Staphylococcus aureus by IS256 insertion and its impact on the capacity adhering to polyurethane surface // J. Korean Med. Sci. 2004. Vol. 19 (6). P. 779—782. DOI: 10.3346/jkms.2004.19.6.779.

14. Каламкаров А.Э., Саввиди К.Г., Костин И.О. Основные закономерности возникновения патологических изменений в костной ткани при ортопедическом лечении пациентов с использованием дентальных внутрикостных имплантатов // Ин-т стоматологии. 2014. No. 2 (63). С. 45—48.

15. Яременко А.И., Котенко М.В., Мейснер С.Н., Раздорский В.В. Анализ осложнений дентальной имплантации. // Ин-т стоматологии. 2015. No. 2 (67). С. 46—50.

16. Andersson O.H., Lui G., Kangasniemi K., Juhanoja J. Evaluation of the acceptance of glass in bone // J. Mater. Sci.: Mater. Medicine. 1992. Vol. 3. Р. 145—150.

17. Сухорукова И.В., Шевейко А.Н., Штанский Д.В. Влияние состава и шероховатости поверхности покрытия TiCaPCON—Ag на кинетику выхода Ag в физиологический раствор // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2015. No. 3. С. 53—61.

18. Carp O., Huisman C.L., Reller A. Induced reactivity of titanium dioxide // Progr. Solid State Chem. 2004. Vol. 32. P. 33—177.

19. Yoshiya K., Shin-ya M., Hiroshi K., Bunsho O. Design, preparation and characterization of highly active metal oxide photocatalysts // Photocatalysis: science and technology / Eds. M. Kaneko, I. Okura. Berlin: Heidelberg; N.Y.: Springer-Verlag, 29—49.

20. Гуров А.А., Порозова С.Е. Получение диоксида титана из водно-этанольных растворов с полимерными добавками // Функциональные материалы и высокочистые вещества: Сб. матер. III Всерос. молодеж. конф. с элементами научной школы (Москва, 28 мая — 1 июня 2012 г.). М.: Изд-во ИМЕТ РАН, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. С. 187—188.

21. Гуров А.А., Порозова С.Е. Создание полифазных керамических образцов на основе наноразмерного диоксида титана // Master’s J. 2016. No. 1. С. 36—40.

22. Шулятникова О.А., Коробов В.П., Порозова С.Е., Рогожников А.Г., Лемкина Л.М., Рогожников Г.И., Гуров А.А., Гридина В.О. Способ ингибирования образования микробной пленки Staphylococcus epidermidis 33 на поверхности диоксида титана с наномодифицированной поверхностью // Пробл. стоматологии. 2016. Т. 12 (3). С. 65— 72. DOI: 10.18481/2077-7566-2016-12-3-65-72.

23. Шулятникова О.А., Косарева П.В., Рогожников Г.И., Порозова С.В. Морфологические характеристики костной ткани экспериментальных животных при внутрикостной имплантации титановых образцов с поверхностной обработкой наномодифицированным диоксидом титана (экспериментально-лабораторное исследование) // Урал. мед. журн. 2017. No. 1 (145). С. 120—124.