ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 621.793 / 616.77

Технічна механіка, 2019, 3, 111 - 118

ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ ПЛАЗМОВОГО НАПИЛЕННЯ В МЕДИЦИНІ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2019.03.111

Камков В. П., Джевінський В. П.

Камков В. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Джевінський В. П.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Мета статті – проаналізувати досвід і перспективи використання плазмового напилення для вирішення завдань, пов'язаних з медициною. Основні напрямки використання плазмового напилення для медичних цілей – виготовлення імплантатів для стоматологічної практики, а також протезів для протезування кісток і суглобів в ортопедії.
      Система «металевий імплантат – кісткова тканина» є найбільш складним варіантом композиційного матеріалу, формування якого відбувається в живому організмі. У статті проаналізовано чинники, які треба враховувати для успішного виготовлення імплантатів, призначених для тривалого використання в організмі пацієнта. Для біотехнологій їх виготовлення в даний час застосовують переважно титан і його сплави (наносяться на металеві частини протезів, збільшуючи їх зносостійкість), гідроксиапатит і флюорит (мають близьку до кісткової тканини структуру, в результаті чого протези не відторгаються і вростають в кістки).
      Представлено практичні результати використання плазмового напилення для виготовлення протезів, а також особливості формування поверхонь імплантатів. Обговорюються аспекти «остеоз'єднання» пористої структури – здатності матеріалу сприяти проростанню кісткової тканини вглиб і вздовж імплантату, «остеоуведення» – додаткової здатності структури і поведінки нової кісткової тканини на локальному рівні. Викладено уявлення про структуру поверхні імплантатів, яка найбільшою мірою сприяє інтеграції їх з кістковою тканиною.
      Наведено результати діагностичних методів, які в даний час використовуються в медико-біологічних дослідженнях з метою контролю якості протезів, виготовлених із застосуванням методів плазмового напилення.
      Загальним висновком аналізу досягнень у галузі використання плазмового напилення при виготовленні протезів є таке: щільність заповнення пористого шару на поверхні імплантату новою кістковою тканиною і міцність цієї кісткової тканини визначають ефективність передачі навантаження з імплантату на кісткову тканину, механічну міцність такого композиційного матеріалу, довговічність роботи імплантату. Дане положення є критерієм контролю результатів під час подальшого вдосконалення технології плазмового напилення при використанні її для медичних цілей.
     

плазмове напилення, виготовлення протезів, виготовлення зубних імплантів, дослідження структури матеріалів, методи контролю міцності, біосумісність, методи дослідження біологічних тканин

1. Hench L. L. Bioactive materials: The potential for tissue regeneration. J. Biomat. Mater. Res. 1998. V. 41, №4, P. 511–518.

2. Тoshiaki Kitsugi. Bone–bonding behavior of plasma sprayed coatings of bioglassR AW–glass ceramic, and tricalcium phosphate in titanium alloy. J. Biomed. Mater. Res. 1996. V.30, № 2, P. 261.

3. Schrooten J., Van Oosterwyck H., Sloten J. Vander, Helsen J. A. Adhesion of new bioactive glass coating. J. Biomed. Mater. Res. 1999, V.44, №3, P. 243–252.

4. Klein C.P.A.T. Calcium phosphate sprayed coatings and their stability: An in vivo study. J. Biomed. Mater. Res. 1994. V.28, № 8. P. 909–917.

5. Khor K.A., Cheang P. Effect of Powder Feedstock on Thermal Sprayed Hydroxyapatite Coatings. Proced. 7th Nat. Thermal. Spray Conf. 20–24 June 1994, Boston, Massachusetts. 1994. P. 147–152.

6. Gomez-Vega L.M., Saiz E.Tomsia. Glass-based coatings for titanium implant alloys. J. Biomed. Mater. Res. 1999. V. 46, №4, P. 549–559.

7. Jic Weng. Integrity and thermal decomposition of apatits in coatings influenced by underlying titanium during plasma spraying and post – heat – treatment. J. Biomed. Mater. Res. 1996. V. 30, № 5. P. 5.

8. Loesberg W. A., Walboomers X. F, van Loon J. J. W. A., Jansen J. A. The effect of combined cyclic mechanical stretching and microgrooved surface topography on the behavior of fibroblasts. J Biomed Mater Res 2005. V. 75A, P. 723–732.

9. Harris H. Overview of problems ydroxyapat the plasma spraying of ydroxyapatite coatings (Invited Paper). Thermal Spray Research and Applications Proceedings the Third National Thermal Spray Conference, Long Beach, CA, USA/20-25 May 1990. 1990. P .419–423.

10. Borsari V., Giavaresi G., Fini M., Torricelli P., Salito A., Chiesa R., Chiusoli L., Volpert A., Rimondini L., Giardino R. Physical Characterization of Different Roughness titanium Susfaces, with and without Hydroxyapatite Coating, and their Effect on Human Osteoblast – like cells. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater. 2005. V.75B. P. 359–368.

11. Tong W. Effect of particle size on molten states of strating powder and degradation of relevant plasma-strayed hydroxyapatite coatings. Biomaterials, 1996. V.17, №15. P. 1507–1514.

12. Калита В. И., Комлев Д. И. Плазменные покрытия с нанокристаллической и аморфной структурой. М.: «Лидер М», 2008. 388 с.

13. Строгонова Е. Е., Михайличенко Н. Ю., Саркисов П. Д., Калита В. И. Кальцийфосфатные биоактивные стеклокристаллические покрытия. Температуро-устойчивые функциональные покрытия. Труды XIX Всероссийского совещания по температуроустойчивым функциональным покрытиям. Санкт-Петербург, 15–17 апреля 2003. Янус. Санкт-Петербург. 2003. С. 127–131.

14. Hing Karin A., Best Serena M., Tanner K. Elizabeth, Bonfield William, Revell Peter A. Mediation of bone ingrowth in porous hydroxyapatite bone graft substitutes. J. Biomed. Mater. Res. 2004. 68A. P. 187–200.

15. Севастьянов В. И. Новое поколение материалов медицинского назначения. Перспективные материалы. 1997. № 4. С. 56–60.

16. Santis D. Adult human bone cells from jaw bones cultured on plasma-sprayed or polished surfaces of titanium or hydroxylapatite discs. J. Mater. Sci. Mater. Med. 1996. Vol. 7, N 1. P. 21–28 .

17. Клименов В. А. и др. Структура и фазовый состав апатитовых покрытий на имплантатах при плазменном напылении. Перспект. матер. 1997. N 5. С. 44–49.

18. Gross K. A. Phillips M. R. Identification and mapping of the amorphous phase in plasma-sprayed hydroxyapatite coatings using scanning cathodoluminescence microscopy. J. Mater. Sci. Mater. Med. 1998. Vol. 9, N 12. P.797–802.

19. Girardin Emmanuelle, Hirschi Karina, Lodini Alain Characterization techniques for hydroxyapatite deposited by plasma spray on hip prosthesis. Mater. And Manuf. Processes. 1998. Vol. 13, N 4. P. 581–588.

20. Cimdins R. Gemeinschaftssymposium der Klinik und Poliklinik fur Mund-,Kiefer-,und Plastische Gesichtschirurgie der Lettischen Medizinischen Fakultat der Universitat Rostock, Riga, 1995 und Rostock, 1998. Rostock. Med. Beitr. 1999. N 8. P. 281–285.

21. Polzonetti G. et al.] Surface reactions of a plasma-sprayed CaO-P[2]O[5]-SiO[2]-based glass with albumin, fibroblasts and granulocytes studied by XPS, fluorescence and chemiluminescence. Biomaterials. 2000. Vol. 21, N 15. P. 1531–1539.

22. Cizek J., Matejicek J. Medicine Meets Thermal Spray Technology: A Review of Patents. J. Therm. Spray Tech. 2018. Vol. 27. P. 1251–1279.

23. Ning C., Zhou L., Tan G. Fourth-Generation Biomedical Materials. Mater. Today. 2016. Vol. 19(1). P. 2–3.

24. Heimann R. B. Plasma-Sprayed Hydroxylapatite-Based Coatings: Chemical, Mechanical, icrostructural, and Biomedical Properties. J. Therm. Spray Technol. 2016. 25(5), Р. 827–850.

Copyright (©) 2019 Камков В. П., Джевінський В. П.

Copyright © 2014-2019 Технічна механіка