Формування апатитоподібного шару на поверхні наноструктурованих кальційфосфатосилікатних склокристалічних покриттів по стопах титану

Abstract

Обґрунтовано перспективність створення біоактивних наноструктурованих склокристалічних покриттів по стопах титану зі скороченими термінами резорбції шляхом формування апатитоподібних структур на їхній поверхні впродовж одного місяця. Обрано критерії для розробки склокристалічних покриттів по стопах титану для дентального протезування. Обґрунтовано вибір системи R₂О–RO–CaF₂–R₂O₃–P₂O₅–SiO₂ та синтезовано модельні стекла й покриття на їх основі за шлікерною технологією. Обрано оптимальний склад для одержання склокристалічного покриття по титану з визначеним рівнем розчинности та характером кристалізації. Досліджено особливості формування наноструктури обраного кальційфосфатосилікатного скла на початкових етапах зародкоутворення. Встановлено, що наявність сиботоксичних метафосфатних і гідроксидних груп у склорозтопі й утворення зародків кристалічної фази за механізмом спинодального розпаду при охолодженні скла уможливить сформувати зміцнену тонкодисперсну орієнтовну структуру склокристалічних покриттів із вмістом гідроксиапатиту (ГАП) та фторапатиту близько 40 об.% в умовах низькотемпературного короткотривалого термічного оброблення.

Обоснована перспективность создания биоактивных наноструктурированных стеклокристаллических покрытий по сплавам титана с сокращённым сроком резорбции путём формирования апатитоподобных структур на их поверхности в течение одного месяца. Выбраны критерии разработки стеклокристаллических покрытий по сплавам титана для дентального протезирования. Обоснован выбор системы R₂О–RO–CaF₂–R₂O₃–P₂O₅–SiO₂; синтезированы модельные стёкла и покрытия на их основе по шликерной технологии. Выбран оптимальный состав для получения стеклокристаллического покрытия по титану с определённым уровнем растворимости и характером кристаллизации. Исследованы особенности формирования наноструктуры выбранного кальцийфосфатосиликатного стекла на начальных этапах зародышеобразования. Установлено, что наличие сиботоксичных метафосфатных и гидроксидных групп в стеклорасплаве и образование зародышей кристаллических фаз по механизму спинодального распада при охлаждении стекла позволит сформировать упрочнённую тонкодисперсную ориентированную структуру стеклокристаллических покрытий с содержанием гидроксиапатита (ГАП) и фторапатита около 40 об.% в условиях низкотемпературной кратковременной термической обработки.

The prospect of creating bioactive nanostructured glass–ceramic coatings on titanium alloys with a shortened resorption time by forming apatite-like structures on their surfaces for one month is confirmed. Criteria for the development of glass–ceramic coatings on titanium alloys for dental prosthetics are selected. The choice of the R₂О–RO–CaF₂–R₂O₃–P₂O₅–SiO₂ system is justified. Within the boundaries of the chosen system, model glasses and coatings based on a slip technology are synthesized. Based on the data on both the crystallization ability and the solubility level of the glass–ceramic materials, the optimum glass–crystalline titanium coating is chosen. The features of formation of the nanostructure of the selected calcium phosphatesilicate glass at the initial stages of nucleation are investigated. The presence of the sibotoxic metaphosphate and hydroxide groups in the glass melt and the formation of nuclei of crystalline phases by the mechanism of spinodal decomposition upon cooling of the glass are established. This one will allow forming a hardened fine-dispersed oriented structure of glass–ceramic coatings containing hydroxyapatite (НА) and fluoroapatite of about 40 vol.% under conditions of low-temperature short-term heat treatment.