Институт химии Дальневосточного отделения РАН, Владивосток, Россия:

С. В. Гнеденков, профессор, зам. директора по научной работе, зав. отделом электрохимических систем и процессов модификации поверхности
С. Л. Синебрюхов, доцент, зав. лабораторией нестационарных поверхностных процессов
А. В. Пузь, зав. лаб. композиционных покрытий биомедицинского назначения, эл. почта: smol_shaman@mail.ru
Д. В. Машталяр, ст. науч. сотр., лаборатория композиционных покрытий биомедицинского назначения

Методом плазменного электролитического оксидирования на сплавах магния систем Mg – Mn – Ce, Mg – Zn – Zr получены покрытия, состоящие из оксида магния и фосфатов кальция, в том числе гидроксиапатита, ускоряющего остеогенез (костеобразование). В работе представлены результаты исследования фазового и элементного составов, морфологии и антикоррозионных свойств покрытий. Совокупностью физико-химических методов исследования показано, что дополнительная обработка нанесенного методом плазменного электролитического оксидирования слоя ультрадисперсным политетрафторэтиленом позволяет уменьшить его дефектность и существенно увеличить коррозионное сопротивление обрабатываемого сплава. Для сплавов МА14 и МА20 поляризационное сопротивление композиционных покрытий в растворе Хэнкса при 37 ^оС увеличилось на 3–4 порядка по сравнению с материалом без покрытия. Максимальное повышение защитных свойств обеспечивает композиционное покрытие на Mg-сплаве МА8 (значение плотности тока коррозии <5,0·10^–10 А/см²). Методом волюмометрии в условиях in vitro в искусственной среде, имитирующей по ионному составу плазму крови человека (Simulated Body Fluid — SBF) установлено, что существенно снижается скорость растворения магниевых сплавов с композиционными покрытиями по сравнению со сплавами без покрытия. Анализ результатов продемонстрировал наиболее высокую степень защиты полимерсодержащего покрытия для сплава МА8. В течение 28 сут пребывания образца в SBF-растворе выделения водорода не происходило. Для сплавов МА20 и МА14 композиционные покрытия снижают скорость коррозии в SBF-растворе в 50 и в 3 раза соответственно по сравнению с материалом без покрытия. При этом поверхность кальций-фосфатного слоя, содержащего гидроксиапатит, остается биологически активной.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (№ 14-33-00009) и Правительства РФ (Федерального агентства научных организаций).

1. Murr L. E. Handbook of Materials Structures, Properties, Processing and Performance. — Berlin : Springer International Publishing. 2015. — 1152 p.
2. Trakhtenberg I. Sh., Rubshtein A. P., Volkova E. G., Petrova S. A., Fishman A. Ya., Zakharov R. G., Vykhodets V. B., Kurennykh T. E. Effect of mechanical activation on the morphology and structure of hydroxyapatite // Inorg. Mater. 2011. Vol. 47. P. 45–50.
3. Campana V., Milano G., Pagano E., Barba M., Cicione C., Salonna G., Lattanzi W., Logroscino G. // J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2014. Vol. 25. P. 2445–2461.
4. Guan Y. C., Zhou W., Zheng H. Y. // J. Appl. Electrochem. 2009. Vol. 39. P. 1457–1464.
5. Chen Y., Xu Z., Smith C., Sankar J. Recent advances on the development of magnesium alloys for biodegradable implants // Acta Biomater. 2014. Vol. 10. P. 4561–4573.
6. Bornapour M., Celikin M., Pekguleryuz M. Thermal exposure effects on the in-vitro degradation and mechanical properties of Mg – Sr and Mg – Ca – Sr biodegradable implant alloys and the role of the microstructure // Mater. Sci. Eng. C. 2015. Vol. 46. P. 16–24.
7. Razavi M., Fathi M., Savabi O., Vashaee D., Tayebi L. Improvement of biodegradability, bioactivity, mechanical integrity and cytocompatibility behavior of biodegradable Мg based orthopedic implants using nanostructured Bredigite (Ca₇MgSi₄O₁₆) bioceramic coated via ASD/EPD technique // Ann. Biomed. Eng. 2014. Vol. 42. P. 2537–2550.
8. Liu Y., Yang F., Zhang Z., Zuo G. // Russ. J. Electrochem. 2013. Vol. 49. P. 987–993.
9. Maiorova N. A., Safonov V. A., Skundin A. M. // Russ. J. Electrochem. 2013. Vol. 49. P. 908–914.
10. Gu X., Kaese V., Zheng Y., Zhong S., Xi T. // Biomaterials. 2009. Vol. 30. P. 484–498.
11. Chen Y., Yan J., Wang X., Yu S., Wang Z., Zhang X., Zhang S., Zheng Y., Zhao C., Zheng Q. // Biometals. 2014. Vol. 27. P. 1217–1230.
12. Barinov S. M. // Russ. J. Gen. Chem. 2010. Vol. 80. P. 666–674.
13. Witte F., Hort N., Vogt C., Cohen S., Kainer K. U., Willumeit R., Feyerabend F. // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2008. Vol. 12. P. 63–72.
14. Evdokimov P. V., Putlyaev V. I., Ivanov V. K., Garshev A. P., Shatalova T. B., Orlov N. K., Klimashina E. S., Safronova T. V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2014. Vol. 59. P. 1219–1227.
15. Dorozhkin S. V. // Acta Biomater. 2014. Vol. 10. P. 2919–2934.
16. Solonenko A. P., Golovanova O. A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2014. Vol. 59. P. 1228–1236.
17. Skogareva L. S., Ivanov V. K., Pilipenko G. P., Tripol’skaya T. A. // Russ. J. Inorg. Chem. 2012. Vol. 57. P. 6–14.
18. Lee K. M., Ko Y. G., Shin D. H. // J. Alloy. Compd. 2014. Vol. 615. P. S418–S422.
19. Liu F., Xu J., Wang F., Zhao L., Shimizu T. // Surf. Coat. Tech. 2010. Vol. 204. P. 3294–3299.
20. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Mashtalyar D. V., Egorkin V. S., Sidorova M. V., Gnedenkov A. S. // Corros. Sci. 2014. Vol. 85. P. 52–59.
21. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Khrisanfova O. A., Zavidnaya A. G., Egorkin V. S., Puz’ A. V., Sergienko V. I. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2013. Vol. 49. P. 874–879.
22. Gnedenkov A. S., Sinebryukhov S. L., Mashtalyar D. V., Gnedenkov S. V. // Surf. Coat. Techn. 2013. Vol. 225. P. 112–118.
23. Gallyamov M. O., Buznik V. M., Tsvetnikov A. K., Vinokur R. A., Nikitin L. N., Said-Galiev E. E., Khokhlov A. R., Schaumburg K. // Khimicheskaya Fizika. 2004. Vol. 23. P. 76–87.
24. Bouznik V. M., Kirik S. D., Solovyov L. A., Tsvetnikov A. K. // Powder Diffr. 2004. Vol. 19. P. 219–224.
25. Ignatieva L. N., Tsvetnikov A. K., Gorbenko O. N., Kaidalova T. A., Buznik V. M. // J. Struct. Chem. 2004. Vol. 45. P. 786–792.
26. Dorozhkin S. V., Epple M. // Angew. Chem. 2002. Vol. 114. P. 3260–3277.
27. Гнеденков С. В., Хрисанфова О. А., Синебрюхов С. Л. и др. // Коррозия: материалы, защита. 2008. № 8. С. 24–30.
28. Ракоч А. Г., Бардин И. В. Коррозионностойкие и жаростойкие материалы: коррозионная стойкость легких конструкционных сплавов в различных средах. — М. : Изд. дом МИСиС, 2011. — 78 с.
29. Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S. L., Zavidnaya A. G., Egorkin V. S., Puz’ A. V., Mashtalyar D. V., Sergienko V. I., Yerokhin A. L., Matthews A. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2014. Vol. 45. P. 3104–3109.