Способ получения биосовместимого покрытия

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСОВМЕСТИМОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Ильющенко Александр Федорович Новиков Владимир Прокофьевич Игнатенко Сергей Павлович Прохоров Олег Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения биосовместимого покрытия на титановой подложке, включающий активацию подложки, помещение подложки в качестве катода в электрохимическую ячейку, имеющую инертный анод и заполненную электролитом, и пропускание через ячейку постоянного электрического тока, отличающийся тем, что после активации подложку обрабатывают в 0,1 молярном растворе хлористого палладия или платинохлористоводородной кислоты и используют электролит, содержащий ионы кальция, дигидрофосфатионы и не более 25 об.ацетона или ацетонитрила. Изобретение относится к нанесению покрытий электроосаждением, в частности к нанесению гидроксиапатита на поверхность токопроводящих материалов, которые могут быть использованы в медицине в качестве биосовместимых имплантатов. Известен способ получения биосовместимых покрытий, основанный на плазменном и лазерном напылении гидроксиапатита 1, 2. Недостатком этого способа является невозможность получения однородных по толщине и составу покрытий на изделиях сложной формы. Известен способ получения биосовместимых покрытий путем нанесения предварительно синтезированной суспензии гидроксиапатита методом окунания или электрофореза и последующей сушки 3. Недостатками этого способа являются многостадийность,длительность и, следовательно, высокая стоимость процесса. Кроме того, этим способом невозможно получить однородные покрытия на изделиях сложной формы и пористых подложках. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ получения покрытий гидроксиапатита путем его электрохимического синтеза 4, включающий активацию подложки, подключение токопроводящей подложки и инертного электрода соответственно к отрицательному и положительному полюсам источника постоянного тока, погружение токопроводящей под 10094 1 2007.12.30 ложки и инертного электрода в ячейку, наполненную электролитом, содержащим ионы кальция и фосфат-ионы. Недостатком данного метода является то, что пленки, полученные известным методом, имеют большое количество структурных дефектов и низкую адгезию к подложке вследствие выделения газообразного водорода при электролизе. Задача изобретения - улучшение качества покрытий за счет уменьшения числа структурных дефектов покрытия. Поставленная задача решается тем, что в способе получения биосовместимого покрытия на титановой подложке, включающем активацию подложки, помещение подложки в качестве катода в электрохимическую ячейку, имеющую инертный анод и заполненную электролитом, и пропускание через ячейку постоянного электрического тока, после активации подложку обрабатывают в 0,1 молярном растворе хлористого палладия или платинохлористоводородной кислоты и используют электролит, содержащий ионы кальция,дигидрофосфат-ионы и не более 25 об.ацетона или ацетонитрила. Протекание тока через границу катод/электролит повышает значение рН раствора в приэлектродном пространстве, в результате чего на поверхности формируется фаза гидроксиапатита. Выделение водорода в процессе электролиза приводит к возникновению специфических структурных дефектов покрытия, представляющих собой сквозные поры, и вызывает отслаивание покрытия от подложки. Вводимые в состав электролита добавки (непредельные органические компоненты, относящиеся к классам кетонов и нитрилов) препятствуют выделению на подложке водорода и тем самым уменьшают образование дефектов. Скорость реакции связывания водорода существенно возрастает при наличии на поверхности подложки металлов платиновой группы за счет высокой каталитической активности в реакциях гидрирования. Таким образом, предложенный способ решает задачу уменьшения дефектов в покрытии. Сущность изобретения поясняется примерами. Пример 1. Подложка из титановой фольги толщиной 0,1 мм и площадью 4 см 2 подвергалась травлению в смеси фтористоводородной и азотной кислот в соотношении 110 в течение 510 с. После промывки дистиллированной водой и сушки подложка погружалась в раствор хлорида палладия с концентрацией 0,1 моль/л и выдерживалась в течение 10 мин. После промывки дистиллированной водой подложка устанавливалась в электролитической ячейке объемом 100 мл. Ячейка заполнялась электролитом состава СаС 2 (1,5 моль/л) - 50 мл,424 (1,5 моль/л) - 25 мл, ацетонитрил - 15 мл. Содержание ацетонитрила составляет 17 об. . Подложка подключалась к отрицательному полюсу источника тока. В качестве анода использовался угольный электрод. Через ячейку пропускался постоянный ток величиной 100 мА в течение двух минут. Полученное покрытие исследовали на сканирующем электронном микроскопе Нанолаб-7 фирмы Оптон (ФРГ). Параллельно было получено покрытие на титановых подложках тех же размеров и при тех же режимах электролиза, но без предварительной выдержки в растворе хлорида палладия и без добавки в электролит ацетонитрила. Данные электронной микроскопии показали, что число дефектов покрытия, полученного заявленным способом, меньше, чем в контрольном образце (20 дефектов на квадратный миллиметр против 61 дефекта на квадратный миллиметр). Пример 2. Подложка из титановой фольги толщиной 0,1 мм и площадью 4 см 2 подвергалась травлению в смеси фтористоводородной и азотной кислот в соотношении 110 в течение 510 с. После промывки дистиллированной водой и сушки подложка погружалась в раствор хлорида палладия с концентрацией 0,1 моль/л и выдерживалась в течение 10 мин. После промывки дистиллированной водой подложка устанавливалась в электролитической ячей 2 10094 1 2007.12.30 ке объемом 100 мл. Ячейка заполнялась электролитом состава СаС 2 (1,5 моль/л) - 50 мл,424 (1,5 моль/л) - 25 мл, ацетон - 15 мл. Содержание ацетона составляет 17 об. . Подложка подключалась к отрицательному полюсу источника тока. В качестве анода использовался угольный электрод. Через ячейку пропускался постоянный ток величиной 100 мА в течение двух минут. Параллельно было получено покрытие на титановых подложках тех же размеров и при тех же режимах электролиза, но без предварительной выдержки в растворе хлорида палладия и без добавки в электролит ацетона. Данные электронной микроскопии показали, что число дефектов покрытия, полученного заявленным способом, меньше, чем в контрольном образце (21 дефект на квадратный миллиметр против 62 дефектов на квадратный миллиметр). Последующие варианты синтеза представлены в таблице. Органическая добавка ацетон Металл-катализатор гидрирования на подложке платина палладий платина палладий платина палладий платина палладий платина палладий платина палладий Число сквозных пор (дефектов) на квадратный миллиметр поверхности 65 55 58 45 22 19 43 18 15 электролит расслаивается покрытие рыхлое и отслаивается 67 54 56 48 18 15 43 13 11 электролит расслаивается покрытие рыхлое и отслаивается Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3