ОСТЕОИНТЕГРАЦИЯ ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТОВ ИЗ TI-AL-NB И TI-6AL-4V С ГИДРОКСИАПАТИТНЫМ ПОКРЫТИЕМ: МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ И ЭНЕРГОДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ

Титановые сплавы Ti-6Al-4V и Ti-Al-Nb широко применяются для производства ортопедических имплантатов, однако высокий модуль упругости Ti-6Al-4V и выделение ионов Al и V ограничивают долговременную остеоинтеграцию и вызывают эффект экранирования напряжений (stress shielding).

Цель. Определить влияние модификации поверхности имплантатов из Ti-Al-Nb и Ti-6Al-4V с гидроксиапатитным покрытием и без него на процессы остеоинтеграции и формирования костно-имплантатного интерфейса с использованием энергодисперсионного анализа.

Материал и методы. Титановые имплантаты с различными покрытиями исследовали методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа для оценки морфологии и элементного состава поверхности с последующим сопоставлением полученных данных с литературными сведениями о титановых сплавах и функциональных покрытиях.

Результаты. Гидроксиапатит, нанесенный методом плазменного напыления на Ti-6Al-4V, имеет сниженную адгезионную прочность, тогда как сформировавшийся слой ГА на Ti-Al-Nb ножке без покрытия обеспечивает более плотный контакт между имплантатом и костной тканью.

1. Hydroxyapatite-Coated Titanium Dental Implants / O. Ziyat [et al.] // OALib. – 2025. – Vol. 12(04). – P. 1-23.

2. TiO2/HA and Titanate/HA Double-Layer Coatings on Ti6Al4V Surface and Their Influence on In Vitro Cell Growth and Osteogenic Potential / M. Ehlert [et al.] // J Funct Biomater. – 2022. – Vol. 13(4). – P. 271.

3. Exploring the Broad Spectrum of Titanium–Niobium Implants and Hydroxyapatite Coatings–A Review / R. Radulescu [et al.] // Materials. – 2024. – Vol. 17(24). – P. 6206.

4. Multiscale design of an additively manufactured Ti–Nb alloy with nanostructured Sr-substituted hydroxyapatite coating for bone tissue engineering / M. Kozadaeva [et al.] // Ceram Int. – 2025. – Vol. 51(25). –P. 46323-42.

5. Application of Hydroxyapatite Composites in Bone Tissue Engineering: A Review // W Liu [et al.] // J Funct Biomater. – 2025. – Vol. 16(4). – P. 127.

6. Recent Advancements in Materials and Coatings for Biomedical Implants / K.K. Amirtharaj Mosas [et al.] // Gels. – 2022. – Vol. 8(5). – P. 323.

7. Recent Advances and Prospects in β-type Titanium Alloys for Dental Implants Applications / J.V. Calazans Neto [et al.] // ACS Biomater Sci Eng. – 2024. –Vol. 10. – P. 6029-60.

8. Effect of hydroxyapatite coating thickness on inflammation and osseointegration of Ti–29Nb–13Ta-4.6Zr (TNTZ) implants / N.F. Nuswantoro // J Mater Res Technol. – 2024. – Vol. 30. – P. 6210-7.

9. Nadian, N. Innovative plasma spray coating of HA-Ti-MgO composite on Ti6Al4V alloy for enhanced performance / N. Nadian, S. Nourouzi, H. Jamshidi Aval // J Mater Sci Mater Med. – 2025. – Vol. 36(1). – P. 63.

10. Biocompatibility and osseointegration properties of a novel high strength and low modulus βTi10Mo6Zr4Sn3Nb alloy / Liu J [et al.] // Front Bioeng Biotechnol. – 2023. – Vol. 11. – P. 1127929.

11. Optimizing Manufacturing and Osseointegration of Ti6Al4V Implants through Precision Casting and Calcium and Phosphorus Ion Implantation? In Vivo Results of a Large-Scale Animal Trial / J. Wölfle-Roos [et al.] // Materials. – 2020. – Vol. 13(7). – P. 1670.

12. Engineering a Hybrid Ti6Al4V-Based System for Responsive and Consistent Osteogenesis / F. Melo-Fonseca [et al.] // ACS Omega. – 2024. – Vol. 9(8). –P. 8985-94.

13. Chamrad, J. Beneficial osseointegration effect of hydroxyapatite coating on cranial implant – FEM investigation / J. Chamrad, P. Marcián, J. Cizek // PLOS ONE. – 2021. – Vol. 16(7). – P.e0254837.

14. A critical review on multifunctional surface strategies for titanium alloys in bioactive and durable implants / J. Murugan [et al.] // Bioeng. – 2025. – Vol. 1. – P. 100009.

15. In vivo osteogenesis of plasma sprayed ternary-ion doped hydroxyapatite coatings on Ti6Al4V for orthopaedic applications / I. Ratha [et al.] // Ceram Int. – 2022. – Vol. 48(8). – P. 11475-88.

16. What enhancement could β-titanium bring to oral implantology? / C. Montet [et al.] // Dent Mater. – 2025. – S0109564125008103.

17. Kumar, A. Surface modification of Ti6Al4V alloy via advanced coatings: Mechanical, tribological, corrosion, wetting, and biocompatibility studies / A. Kumar, G. Singh // J Alloys Compd. – 2024. – Vol. 989. – P.174418.

18. Enhancement of biocompatibility of anodic nanotube structures on biomedical Ti–6Al–4V alloy via ultrathin TiO2 coatings / M. Sepúlveda [et al.] // Front Bioeng Biotechnol. – 2024. – Vol. 12. – P.1515810.

19. Neto, J. Hydroxyapatite coatings versus osseointegration in dental implants: A systematic review / J. Neto, A. Teixeira, A. Cândido // J Prosthet Dent. – 2025. – Vol. 134(1). – P. 92-9.

20. Arcos, D. Substituted hydroxyapatite coatings of bone implants / D. Arcos, M. Vallet-Regí // J Mater Chem B. – 2020. – Vol. 8(9). – P. 1781-800.

21. Søballe, K. The effects of hydroxyapatite coating and bone allograft on fixation of loaded experimental primary and revision implants / K. Søballe [et al.] // Acta Orthop Scand. – 2003. – Vol. 74(3). – P. 239-47.

22. Evaluation of the osteogenesis and osseointegration of titanium alloys coated with graphene: an in vivo study / K. Li [et al.] // Sci Rep. – 2018. – Vol. 8(1). –P. 1843.

23. Plasma Spray vs. Electrochemical Deposition: Toward a Better Osteogenic Effect of Hydroxyapatite Coatings on 3D-Printed Titanium Scaffolds / Y. Sun [et al.] // Front Bioeng Biotechnol. – 2021. – Vol. 9. – P.705774.

24. Wicaksono, R.A. Current Trends and Future Perspective for Cold Spray Metal‐Ceramic Composites / R.A. Wicaksono, A. Ardeshiri Lordejani, S. Bagherifard // Adv Eng Mater. – 2025. – Vol. 27(10). – P. 2401657.

25. Zhou, X. Electrochemical behavior of cold sprayed hydroxyapatite/titanium composite in Hanks’ solution / X. Zhou, P. Mohanty // Electrochimica Acta. – 2012. – Vol. 65. – P. 134-40.

26. Development of High-Flexural-Strength Titanium/Hydroxyapatite Biocomposites via Cold Spray Deposition with Titanium and Niobium Bond Coats / F. Andami [et al.] // ACS Biomater Sci Eng. – 2025. –acsbiomaterials.5c01182.

27. Porous titanium-hydroxyapatite composite coating obtained on titanium by cold gas spray with high bond strength for biomedical applications / J. Guillem-Marti // Colloids Surf B Biointerfaces. – 2019. – Vol. 180. – P. 245-53.