Титан, декорированный нитридом тантала, с повышенной устойчивостью к микробиологически индуцированной коррозии и улучшенными механическими свойствами для применения в стоматологии

Микробиологически индуцированная коррозия (МИК) металлических устройств и имплантатов в полости рта является одной из основных причин несостоятельности имплантатов и развития аллергии на металлы у пациентов. Поэтому разработка практических подходов, способных эффективно предотвращать МИК, имеет решающее значение для широкого клинического применения этих материалов. В настоящей работе впервые был разработан титан, декорированный нитридом тантала (TaN), с повышенной биокоррозионной стойкостью и улучшенными механическими свойствами путем нанесения слоя TaN на чистый Ti методом магнетронного распыления. Были охарактеризованы микроструктура и химический состав покрытия TaN; установлено, что оно состоит из твердого внешнего слоя TaN с гранецентрированной кубической структурой (ГЦК-TaN). Кроме того, покрытие TaN значительно повысило твердость и модуль упругости исходного Ti — с 2,54 ± 0,20 до 29,88 ± 2,59 ГПа и со 107,19 ± 6,98 до 295,46 ± 19,36 ГПа соответственно. Исследования методом потенциодинамической поляризации и электрохимической импедансной спектроскопии показали, что покрытие TaN обладает более высокой устойчивостью к МИК по сравнению с непокрытым Ti и Ti с покрытием TiN в двух растворах искусственной слюны, содержащих бактерии. Кроме того, эксперименты с биопленкой показали, что образец Ti, декорированный TaN, обладает хорошими антибактериальными свойствами. Результаты сканирующей электронной микроскопии (SEM) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), полученные после удаления биопленки, показали, что пленка TaN сохраняет целостность и стабильность, тогда как слой TiN отслаивается от поверхности Ti в ходе биокоррозионных испытаний, что подтверждает антимикробиологически-коррозионные свойства покрытия TaN и его прочное сцепление с подложкой Ti. С учетом всех полученных результатов титан, декорированный TaN, демонстрирует оптимальные совокупные характеристики и обладает значительным потенциалом в качестве имплантационного материала для стоматологических применений.