Keywords
nanocomposite coatings
hydroxylapatite
chitosan
How to Cite
Abstract
The scientific achievements in the field of nanocomposite coatings development for medical implants have been analyzed and summarized. The possibilities of different technologies for applying such coatings to implants are described: plasma spraying, biomimetic method, electrophoresis, ion sputtering, thermal deposition with a cooling system. The prospect of using hydroxylapatites in combination with chitosan for the creation of new nanocomposite coatings with increased biocompatibility and antimicrobial activity is shown. Hydroxyapatite provides a direct, reliable connection with the live bone without unwanted biochemical reactions. Chitosan causes the required elasticity and mechanical resistance to crack formation, and also has biocidal action.References
Маланчук В.О. Наномедицина та нанобіотехнології. Застосування наноматеріалів у стоматології, хірургічній стоматології, черепно-щелепно-лицевій, пластичній хірургії та дентальній імплантації / В. О. Маланчук, І. С. Чекман, А. В. Рибачук // Наук. вісник Національного медичного університету ім. О. О. Богомольця. – 2010. – № 1 – С. 169–179.
Webster T.J. Increased, Directed Osteoblast Adhesion at Nanophase Ti and Ti6Al4V Particle Boundaries / T.J. Webster, J.U. Ejiofor // Biomaterials. – 2011. – № 25 (19). – Р. 4731–4739.
Пшениснов К.П. Курс пластической хирургии / К. П. Пшениснов – М.: Медицина, 2010. – 288 с.
Нанонаука, нанобіотехнології, наномедицина, нанофармакологія / В.Ф. Москаленко, І.С. Чекман, Н.О. Горчакова та ін. – Укр. наук.-мед. молодіжн. журн. – 2010. – № 3. – С. 9–16.
Торяник І.І. Ультрамікроскопічне дослідження структури нанокомпозитних покриттів стоматологічних імплантів з протимікробними властивостями / І.І. Торяник, Г.Є. Христян, В.В. Казмірчук // Матеріали ІV Всеукр. наук. конф. студентів і молодих вчених з фізіології з міжнародною участю «Фізіологія – медицині, фармації та педагогіці: актуальні проблеми та сучасні досягнення», м. Харків, 16 травня 2017 р. – Харків: ХНМУ, 2017. – С. 125–126.
Торяник І.І. Ультрамікроскопічне дослідження структури нанокомпозитних покриттів стоматологічних імплантів з протимікробними властивостями / І.І. Торяник, Г.Є. Христян, В.В. Казмирчук та ін. – Ibid. – С. 125–126.
Суходуб Л.Б. Вплив протимікробних компонентів біокомпозитних матеріалів на основі гідроксилапатиту на адгезію мікроорганізмів / Л.Б. Суходуб, Т.П. Осолодченко, Г.Є. Христян та ін. // Запорожский медицинский журнал. – 2014. – № 2. – С. 112–114.
Чекман І.С. Карбонові нанотрубки: методи отримання та перспективи застосування в медицині / І.С. Чекман, О.В. Швець, О.О. Нагорна // Укр. мед. часопис. – 2008. – № 65 (3). – С. 86–91. – Режим доступа: www.umj.com.ua/wpcontent/uploads/archive/65/pdf/642_ukr.pdf
Чекман И.С. Нанотехнологии и наноматериалы: применение в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. [Електронний ресурс] / І.С. Чекман, В.А. Маланчук, М.А. Гордейчук // Укр. мед. часопис. – 2009. – № 6 (74). – С. 95–97. – Режим доступа: www.umj.com.ua/wp-content/uploads/archive/74/pdf/1538_
rus.pdf
Chen X.M. Properties and in vitro biological evaluation of nano-hydroxyapatite/chitosan membranes for bone guided regeneration / X.M. Chen, Y.B. Li, Y. Zuo et al. // Mater. Sci. Eng., 2009. – № 29 (1). – Р. 29–35.
Brunski J.B. Biomaterials and biomechanics of oral and maxillofacial implants: current status and future developments / J.B. Brunski, D.A. Puleo, A. Nanci // Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 2000. – № 15 (1). – С. 15–46.
Торяник І.І. Мікроскопічна реакція слизової та сполучнотканинної складових зубоальвеолярних зон на застосування нанокомпозитних покриттів стоматологічних імплантів / І. І. Торяник Г. Є. Христян, В. В. Казмирчук, В. П. Сорокоумов // International research and practice conference «Innovative technology in medicine: experience of Poland and Ukraine». – Lublin, Republic of Poland, 2017. – С. 101 – 104.
Chu C.G. Fabrication and characterization of titanium-matrix composite with 20 vol % hydroxyapatite for use as heavy load-bearing hard tissue replacement / C. G. Chu, X. Xue, J. Zhu, Z. Yin. // J. Mater. Sci. Mater. Med., 2006. – № 17 (3). – Р. 245–251.
Sukhodub L.B. Composite materials based on zinc sulfide and zinc oxide: structural and biocidal properties / L.B. Sukhodub, G.E. Khrystian, L.F. Sukhodub et al. // Annals of Mechnikov Institute. – 2016. – № 4. – P. 34–39.
Shin S.Y. Biological evaluation of chitosan nanofiber membrane for guided bone regeneration / S.Y. Shin, H.N. Park, K.H. Kim et al. // J. Periodontol., 2005. – № 76 (10). – Р. 1778–1785.
Торяник И.И. Изучение влияния противомикробных компонентов биокомпозитных материалов на адгезию микроорганизмов / И.И. Торяник, В.В. Казмирчук, Г.Е. Христян // Сб. матер. научн.-практ. конф. с междунар. участием «Приоритеты фармации и стоматологии: от теории к практике», посвященной 25-летию независимости Республики Казахстан. – Алматы, 2016. – С. 103.
Sabu Т. Design and applications of nanostructured polymer blends and nanocomposite systems / T. Sabu, R. Shanks, S. Chandrasekharakurup. – 2015. – Р. 248.
Heino J. Evolution of collagen-based adhesion systems / J. Heino, M. Huhtala, J. Käpylä, M.S. Johnson // Int. J. Biochem. Cell Biol. – 2009. – № 41 (2). – Р. 341–348.
Суходуб Л.Б. Инъекционные биополимер-гидроксиапатитные гидрогели и их характеристика / Л.Б. Суходуб, А.А. Яновская, В.М. Кузнецов и др. – 2016. – Т. 8. – № 1. – С. 278–283.
Волова Т.Г. Современные биоматериалы: мировые тренды, место и роль микробных полигидроксиалканоатов / Т.Г. Волова. – 2014. – № 2. – Т. 7. – С. 103–133.
Курбатова С.А. Остеокондуктивная биокерамика на основе резорбируемых фосфатов кальция // Матер. Междунар. молодежн. Научн. форума ЛОМОНОСОВ-2017. – М.: МАКС Пресс Россия, г. Москва, 2017. - [Электронный ресурс] — 1186 Мб.
Lee Jue-Yeon Enhanced bone formation by controlled growth factor delivery from chitosan-based biomaterials / Jue-Yeon Lee, Nam Sung-Heon, Im Su-Yeon // Journal of Controlled Release. – 2012. – Vol. 78. – P. 187–197.
Shehriar Husain Chitosan Biomaterials for Current and Potential Dental Applications / Husain Shehriar, Khalid H. Al-Samadani et al. // Materials. – 2017. – № 10. – Р. 62–82.
Христян Г.Є. Швидкість формування мікроорганізмів до хітозану / Г.Є. Христян, Л.Б. Суходуб, О.М. Щербак та ін. // Світ медицини та біології. – 2014. – № 4. – С. 203–206.
Лябин М.П. Совершенствование технологии получения хитозана / М.П. Лябин, П.С. Семенов // Биология и биотехнология. – 2011. – № 2 (2). – С. 17–21.
Vida Zargar. A Review on Chitin and Chitosan Polymers: Structure, Chemistry, Solubility, Derivatives, and Applications / Vida Zargar, Morteza Asghari, Amir Dashti // ChemBioEng. – 2015. – № 2 (3). – Р. 204–226.
Muzzarelli R.A. Osteoconduction exerted by methylpyrrolidinone chitosan used in dental surgery / R.A. Muzzarelli, G. Biagini, M. Bellardini, L. Simonelli. // Biomaterials. – 2015. – V. 14. – Р. 39–43.
Muzzarelli R.A. Stimulatory effect on bone formation exerted by a modified chitosan / R.A. Muzzarelli, M. Mattioli Belmonte, C. Tietz, R. Biagini et al. Biomaterials. – 1994. – V. 15. – Р. 1075–1081.
Divya K. Antimicrobial properties of chitosan nanoparticles: Mode of action and factors affecting activity / K. Divya, Smitha Vijayan, Tijith K. George et al. // Fibers and Polymers. – 2017. – V. 18. – P. 221–230.
Суходуб Л. Б. Спосіб отримання модифікованого протимікробним засобом кальцій-фосфатного покриття / Л. Б. Суходуб, Христян Г. Є., Казмірчук В. В. та ін. - Пат.UA 89955 U. МПК (2014): A61F 2/02, A61L 27/00, A61L 27/54
Герасименко Д.В. Aнтибактериальная активность водорастворимых низкомолекулярных хитозанов в отношении различных микроорганизмов / Д.В. Герасименко, И.Д. Авдиенко, Г.Е. Банникова и др. // Прикладная биохимия и микробиология. – 2014. – № 3 (40). – С. 301–306.
Аллам Айман Юнес Фахти. Хитин и хитозан: строение, свойства и применение / Фахти Аллам Айман Юнес, Н. В. Долганова. – 2016. – № 10 (10). – С. 11–14.
Бузинова А. Сорбционные и бактерицидные свойства плёнок хитозана / А. Бузинова, А.Б. Шиповская // Изв. Саратовского ун-та. Сер. Химия. Биология. Экология. – 2008. – Т. 8. – Вып. 2.
Lim S.H. Review of chitosan and its derivatives as antimicrobial agent and their uses as textile chemicals / S.H. Lim, S.M. Hudson. // J. Macromol. Sci. 2003. – V. 43, № 2. – Р. 223–269.
Rabea E.I. Chitosan as antimicrobial agent: application and mode of action / E.I. Rabea, M.E. Badawy, C.V. Stevens et al. // Biomacromol, 2013. – V. 4. № 6. – Р. 1457–1465.
Kon K. The microbiology of skin, soft tissue, bone and joint infections / K. Kon, M. Rai. – 2015. – Р. 258.
Velazquez J.B. Antimicrobial Food Packaging / J.B. Velazquez, 2014. –Р. 266.
Куликов С.Н. Антибактериальная активность хитозана и его производных / С. Н. Куликов, Ю. А. Тюрин, А. В. Ильина и др. // Вестник Казанского технологического ун-та, 2007. – № 6. – С. 10–15.
Raafat D. Insight into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound / D. Raafat, K. Bargen, A. Haas, H. G. Sahl. // Appl. Env. Microbiol. – 2015. – V. 74, № 12. – Р. 3764–3773.
Chung Y.C. Relationship between antibacterial activity of chitosan and surface characteristics of cell wall / Y.C. Chung, Y.P. Su, C.C. Chen, G. Jia et al. // Acta Pharmacol Sin. – 2007. – V. 25 (7). – Р. 932–936.
Christopher J. Brigham Chitin and Chitosan: Sustainable, Medically Relevant Biomaterials // J. Brigham Christopher. – 2017. - № 6. – Р. 41-47.
Jeon Y.J. Prodaction of chitooligosacharides using an ultrafiltration membrane reactor and thear antibacterial activity / Y.J. Jeon, S.K. Kim // Carbohydrate Polymers, 2010. – V. 41. – Р. 133–144.
Yildirim-Aksoy M. Antimicrobial activity of chitosan and a chitosan oligomer against bacterial pathogens of warmwater fish / М. Yildirim-Aksoy, Beck B.H. // Appl Microbiol. – 2017. – № 122 (6). – Р. 1570–1578.
Abouzeed A.S. Production and evaluation of some bioactive compounds extracted from squilla (Oratosquilla massavensis) Shells / A.S. Abouzeed – 2015. – Vol. 3. – P. 38–44.
Zheng L.Y. Study on antimicrobial activity of chitosan with different molecular weights / L.Y. Zheng, J.F. Zhu // Carbohydrate Polymers. – 2013. – V. 54. – Р. 527–530.
Иванушко Л.А. Антибактериальные и антитоксические свойства хитозана и его производных / Л.А. Иванушко, Т.Ф. Соловьева, Т.С. Запорожец и др. // Тихоокеанский медицинский журнал. – 2009. – № 3. – С. 82–85.
Jennings J. A. Chitosan based biomaterials Vol. 1: Fundamentals / J. A. Jennings, J. D. Bumgardner. – 2016. – V. 1. – Р. 350.