Атомно-слоевое осаждение помогло получить биосовместимые покрытия для имплантатов

В современной медицине все еще высок процент отторжения металлических имплантатов. Чаще всего это происходит из‑за бактериального загрязнения, которое может сопровождаться и биокоррозией, то есть разрушением сплава под действием микроорганизмов.

Большой шаг вперед в создании стабильных и безопасных имплантов сделали российские материаловеды под руководством Дениса Назарова из Санкт‑Петербургского Университета. К покрытию из оксида титана, который известен своей стабильностью и хорошей биосовместимостью, авторы добавили антибактериальный оксид цинка. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Applied Surface Science.

Назаров и его коллеги работали с имплантатами из нитинола — сплава титана и никеля, который уже хорошо зарекомендовал себя в протезировании. Детали имплантатов ученые напечатали на 3D-принтере, а покрытие нанесли методом атомно‑слоевого осаждения. Этот метод позволяет получить однородное покрытие и подходит для работы с шероховатыми и пористыми имплантатами сложной формы. 

Сначала поверхность обрабатывали парами титан- и цинксодержащих реагентов, затем избыток реагентов удаляли, поверхность обрабатывали парами воды, а затем удаляли и ее избыток. За один цикл таким образом можно получить слой толщиной в несколько десятых нанометра — в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса. При этом процесс можно повторить несколько раз. В поисках оптимальной толщины покрытия и соотношения цинка и титана авторы провели серию экспериментов. В итоге лучшие результаты показали материалы с соотношением цинка к титану 1/1 и 1/5, а оптимальной толщиной авторы выбрали 40 нанометров.

Тестирования показали, что новые материалы биосовместимы, обладают хорошими адгезивными свойствами, а также остеоиндуктивным действием, то есть помогают костной ткани быстрее восстановиться.