1

Руcский

Italian
                                                                                                                                                                                                                                 STC NANOCLUSTER

Эндопротез: наноуглеродное покрытие

Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах

Настоящая разработка относится к области электрохимии наноуглеродных кластеров, и в частности, к получению в электрохимическом процессе наноуглеродной пленки на металлических изделиях  из электролитов,  содержащих производные фуллеренов.

Некоторые функциональнозамещенные нанокластеры углерода, в частности, полиоксифуллерен, образуют растворы, способные в электрохимическом процессе,  осаждаться  в виде наноуглеродной пленки на электроде. Задачей   данной   разработки  является  получение  альтернативного существующим методам  метода получения наноструктурированной пленки углерода на металлах, графите, углеродной ткани. Существующие методы получения наноструктурированной пленки углерода - дороги и энергозатратны.

Наноструктурированная пленка углерода является биосовместимым покрытием, инертным в отношении биологических объектов и способствующая интеграции небиологических объектов в ткани организма. Нанесение углеродной пленки нанометровой толщины на протезы, имплантируемые в кровеносное русло (клапаны, стенты), позволяет снизить адгезию на них белков крови и тромбоцитов и уменьшает риск образования тромбов у пациента.

Этим методом наноуглеродная пленка была нанесена на пластину из меди марки ММ1 (Photo 1), на пластину из алюминия марки АД31 (Photo 2), на пластину из нержавеющей стали марки X2CrNi12 (Photo 3) и на электротехнический графит. На Photo 5 - снимок наноструктурированной углеродной пленки, сделанный на атомно-силовом микроскопе АСМ.

2
Photo 1
3
Photo 2
4
Photo 3
Графит
Photo 4
АСМ
Photo 5

Наноуглеродное покрытие, наносится электрохимическим способом, с использованием стандартного гальванического оборудования. Получаемое покрытие характеризуется высокой твердостью, низким коэффициентом трения, биологической инертностью и химической стойкостью, низкой адгезией различных загрязнений к его поверхности.

Области применения данного покрытия: покрытие медицинских изделий, металлорежущих инструментов, пар трения, антипригарные покрытия для посуды и др. Однако с учетом того, что стоимость покрытия существенно ниже, чем аналогичных покрытий, наносимых традиционными методами, области его применения могут быть существенно более обширными. Покрытие может быть нанесено на широкий спектр металлических и не металлических материалов (графит, углеродная ткань), с использованием одного и того же электролита, но разными режимами по току.

Технология безотходна, а полная себестоимость покрытия, включая стоимость электролита на порядок и более, меньше стоимости углеродных покрытий с аналогичными свойствами, наносимыми другими способами.

В качестве компонентов электролитов используется полиоксифуллерен (фуллеренол) C60-84(OH)n, полученный из каменноугольного сырья (пека, смолы) и пиридиновые комплексы фуллеренов.

Одной из перспективных областей применения этих технологий может быть использование их в эндопротезировании и остеосинтезах.

Примеры изделий для эндопротезирования и остеосинтезов с нанесенным наноуглеродным покрытием:


Пластины для остеосинтеза
5
7
Photo 6 Photo 7 Photo 8
Пластины для остеосинтеза
с нанесенным наноуглеродным покрытием

Головка эндопротеза тазобедренного сустава компании "ЗАО ТРЕК-Э Композит" без наноуглеродного покрытия Головка эндопротеза тазобедренного сустава   с нанесенным наноуглеродным покрытием. Покрытие выполнено в НТЦ "Нанокластер"
Цвет наноуглеродного покрытия: от золотистого до коричневого.
Толщина пленки 3-5 μ.   Микротвердость пленки 9500-10500 МПа

Технология электрохимического осаждения  наноуглеродных пленок из безводных электролитов была разработана в НТЦ "Нанокластер"  еще в 2002-2003 г.г. По электрохимическому осаждению наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах выданы 2 патента RU. Приоритеты: от 19.04.2011 и от 18.10.2012


    Компания Implantcast www.implantcast.de и ее российский филиал www.implantcast-rus.com производят большой ассортимент имплантов и эндопротезов, в том числе, и эндопротез тазобедренного сустава с головкой из титанового сплава TiAl6V4 с  покрытием из нитрида титана TiN (см. Photo 6).
   На сайте компании имеется анонс покрытия из нитрида титана TiN: "TiN - это твёрдое покрытие золотистого цвета.  Покрытия такого рода используются уже более 30 лет для улучшения износостойкости инструментов. В медицине покрытие используется толщиной в несколько микрометров. Биосовместимость этого покрытия была доказанна рядом научных исследований с очень положительными результатами. Такая превосходная биосовместимость достигается благодаря очень сильному соединению титанои с азотом. Покрытие TiN, очень твердое по своему характеру покрытие и поэтому, очень устойчиво к воздействию химической окружающей среды. Именно, это качество стало одним из решающих факторов к использованию этого покрытия в медицине."
  Однако, по некоторым данным независимых исследователей, такое покрытие из нитрида титана TiN под воздействием перекиси водорода разрушается и смывается с изделия. Можно возразить и сказать, откуда в живой ткани может взяться перекись водорода, по крайней мере, той концентрации, при которой титан-нитридное покрытие будет разрушаться? Таким образом, устойчивость титан-нитридного покрытия к воздействию химической окружающей среды - относительна. И, если это может сделать перекись водорода, то, вероятно, это могут сделать и какие-либо ферменты или другие биологические компоненты живой ткани.
 Для сравнения: наноуглеродное покрытие характеризуется высокой твердостью, низким коэффициентом трения, биологической инертностью, низкой адгезией различных загрязнений к его поверхности  и химической стойкостью, в том числе, и к перекиси водорода.



hip-prosthesis-ball-and-socket-component
Photo 9
Тотальный эндопротез тазобедренного сустава компании Implantcast с головкой из титанового сплава TiAl6V4 с  покрытием из нитрида титана TiN
Ортопедическая клиника Gelenk-Klinik, Германия ortoped-klinik.com


Публикации:

1.Kozeyev A.A. Deposizione elettrochimica di film Nanocarbon su materiali conduttivi. Italian Science Review. 2014; 10(19). PP. 221-223.
Available at URL: http://www.ias-journal.org/archive/2014/october/Kozeyev.pdf

2.Козеев А.А. «Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах», Нанотехнологическое Общество России http://rusnor.org/pubs/articles/11275.htm

3.Козеев А.А. «Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах», RUSNANONET http://rusnanonet.ru/articles/103350/

4.Козеев А.А. «Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах», Межотраслевой институт «Наука и образование» VII, 2014 http://scienceanded.ru/files/Arhiv/27-30.12.2014/scienceanded_7.pdf#page=7

Sertificat

По вопросам сотрудничества по электрохимическому осаждению наноуглеродной пленки на металлических элементах эндопротезов и на других токопроводящих материалах обращаться к Козееву Александру Алексеевичу:

E-mail: alex.kozex@yandex.ru  или   info@nanochemlab.ru

Web-site: www.nanochemlab.ru

Телефон: +7 912 210 67 55