ANALITIChESKOE OBESPEChENIE ISSLEDOVANIY KORROZIONNOY STOYKOSTI KOMPOZITsIONNYKh MATERIALOV BIOMEDITsINSKOGO NAZNAChENIYa

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) разработаны методики количественного определения концентрации элементов (Ag, Nb, Ta, Ti, Zr) в широком диапазоне концентраций (от n10–3 до n10 мг/л) в сложных солевых растворах, полученных при проведении иммерсионных коррозионных испытаний композиционных материалов биомедицинского назначения. Подобран состав кислотного раствора (1M HCl) для получения устойчивых во времени растворов легко гидролизующихся аналитов. Оптимизированы условия определения концентрации элементов. Изучено влияние компонентов растворов на аналитические сигналы элементов и способы их учета. Правильность результатов определения концентраций элементов контролировали сопоставлением с данными, полученными другими методами анализа: масс- спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП) и пламенным вариантом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Предлагаемые методики аналитического контроля позволят обеспечить исследования по созданию новых материалов на основе титанового сплава системы Ti-Nb-Zr с поверхностными слоями из титана, тантала и серебра, что особенно важно в условиях импортозамещения композиционных материалов биомедицинского назначения.

About the authors

V. A Volchenkova

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН; Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Email: mariahsudar@yandex.ru
Москва; Москва

E. O Nasakina

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

M. A Sudarchikova

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

Ya. A Morozova

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

N. E Tikhomirov

Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии

Москва

S. V Konushkin

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

M. E Tarnopol'skaya

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Москва

E. K Kazenas

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

M. A Sevost'yanov

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

A. G Kolmakov

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН

Москва

References

  1. Dolukhanyan, S.K. Production of alloys based on TiNb-Zr, promising for the production of implants / S.K. Dolukhanyan [et al.] // Russian J. Physical Chemistry B. 2021. V.15. P.740—747.
  2. Feng, Y. Intestinal stents : Structure, functionalization and advanced engineering innovation / Y. Feng [et al.] // Biomater. Advanced. 2022. V.137. Art.212810.
  3. Zhang, G. Oxide ceramic coatings with amorphous/ nano-crystalline dual-structures prepared by micro-arc oxidation on Ti-Nb-Zr medium entropy alloy surfaces for biomedical applications / G. Zhang [et al.] // Ceramics Intern. 2023. V.49. №11. P.18114—18124.
  4. Munir, K. Mechanical, corrosion, nanotribological, and biocompatibility properties of equal channel angular pressed Ti-28Nb-35,4Zr alloys for biomedical applications / K. Munir [et al.] //Acta Biomaterialia. 2022. V.149. P.387—398.
  5. Biesiekierski, A. A new look at biomedical Ti-based shape memory alloys / A. Biesiekierski [et al.] //Acta Biomaterialia. 2012. V.8. №5. P.1661—1669.
  6. Alferi, D. Influence of the manufacturing process on the corrosion and mechanical behavior of Esophageal stents / D. Alferi [et al.] // Metals. 2023. V.13. №9. Art.1542.
  7. Elsisy, M. Materials properties and manufacturing processes of nitinol endovascular devices / M. Elsisy, Y. Chun // Bio-Materials Prototyping Applications in Medicine. 2021. P.59—79.
  8. Nasakina, E.O. Ion release and surface characterization of nanostructured nitinol during long-term testing / E.O. Nasakina [et al.] // Nanomaterials. 2019. V.9. №11. Art.1569.
  9. Li, S. Effect of thermo-mechanical treatment on microstructural evolution and mechanical properties of a superelastic Ti–Zr-based shape memory alloy / S. Li, M. Choi, T. Nam // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V.789. Art.139664.
  10. Chen, L.Y. Recent development in beta titanium alloys for biomedical applications / L.Y. Chen, Y.W. Cui, L.C. Zhang // Metals. 2020. V.10. №9. Art.1139.
  11. Abdel-Hady M. Phase stability change with Zr content in -type Ti-Nb alloys / M. Abdel-Hady [et al.] // Scripta Materialia. 2007. V.57. №11. P.1000—1003.
  12. Chui, P. Mechanical properties and corrosion behavior of -type Ti-Zr-Nb-Mo alloys for biomedical application / P. Chui [et al.] // J. Alloys and Compounds. 2020. V.842. Art.155693.
  13. Ji, P.F. Effect of Nb addition on the stability and biological corrosion resistance of Ti-Zr alloy passivation films / P.F. Ji [et al.] // Corros. Sci. 2020. V.170. Art.108696.
  14. Fellah, M. Investigating the effect of Zr content on electrochemical and tribological properties of newly developed near -type Ti-alloys (Ti-25Nb-xZr) for biomedical applications / M. Fellah [et al.] // J. Sci. : Advanced Mater. and Devices. 2024. Art.100695.
  15. Martins, D.Q. Effects of Zr content on microstructure and corrosion resistance of Ti-30Nb-Zr casting alloys for biomedical applications / D.Q. Martins [et al.] // Electrochimica Acta. 2008. V.53. №6. P.2809—2817.
  16. Hoppe, V. Assessment of mechanical, chemical, and biological properties of Ti-Nb-Zr alloy for medical applications / V. Hoppe [et al.] // Materials. 2020. V.14. №1. P.126.
  17. Josephs-Spaulding, J. Medical device sterilization and reprocessing in the era of Multidrug-Resistant (MDR) bacteria : issues and regulatory concepts / J. Josephs-Spaulding, O.V. Singh // Frontiers in Medical Technol. 2021. V.2. Art.587352.
  18. Amankwah, S. Assessment of phage-mediated inhibition and removal of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa biofilm on medical implants // S. Amankwah [et al.] // Infection and Drug Resistance. 2022. P.2797—2811.
  19. Fabritius, M. Antimicrobial silver multilayer coating for prevention of bacterial colonization of orthopedic implants / M. Fabritius [et al.] // Materials. 2020. V.13. №6. Art.1415.
  20. El-Telbany, M. Antibacterial and anti-biofilm activity of silver nanoparticles on multi-drug resistance pseudomonas aeruginosa isolated from dental-implant / M. el-Telbany, A. el-Sharaki // J. Oral Biology and Craniofacial Research. 2022. V.12. №1. P.199—203.
  21. Sui, J.H. Effect of diamond-like carbon (DLC) on the properties of the NiTi alloys / J.H. Sui, W. Cai // Diamond and Related Materials. 2006. V.15. №10.P.1720—1726.
  22. Shabalovskaya, S.A. The influence of surface oxides on the distribution and release of nickel from Nitinol wires / S.A. Shabalovskaya [et al.] // Biomaterials. 2009. V.30. №4. P.468—477.
  23. Бусев, А.И. Руководство по аналитической химии редких элементов / А.И. Бусев, В.Г. Типцова, В.М. Иванов. — М. : Химия, 1978. 432 с.
  24. Thompson, M.P. Handbook of inductively coupled plasma spectrometry / M.P. Thompson, J.N. Walsh. — N.-Y. : Blackie, 1989. 316 p.
  25. Седых, Э.М. Определение титана, циркония и кремния методом АЭС-ИСП в экспериментальных геохимических растворах / Э.М. Седых, Н.П. Старшинова, Л.С. Медведева // Зав. Лаб. Диагностика материалов. 2013. Т.79. №2. С.19—22.
  26. Шалыгина, Л.В. Определение тантала в сталях методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Л.В. Шалыгина, Г.Н. Попкова // Зав. лаб. Диагностика материалов. 2023. Т.89. №2 (II). С.65—69.
  27. Черникова, И.И. Разработка методики анализа железорудного сырья методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / И.И. Черникова [и др.] // Зав. Лаб. Диагностика материалов. 2022. Т.88. №2. С.21—29.
  28. Романова, Н.Б. Определение вольфрама, титана, молибдена, ниобия, ванадия в сталях и сплавах на никелевой основе методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Н.Б. Романова [и др.] // Зав. лаб. Диагностика материалов. 2013. Т.79. №3. С.3—7.
  29. ГОСТ Р ИСО 22033—2014. Сплавы никелевые. Определение содержания ниобия. Спектрометрический метод атомной эмиссии с индуктивно связанной плазмой. — М. : Стандартинформ, 2015. 115 с.
  30. Лазарев, А.И. Справочник химика-аналитика / А.И. Лазарев, И.П. Харламов, П.Я. Яковлев. — М. : Металлургия, 1976. С.121—125.
  31. Van de Wiel, H.J. Determination of elements by ICPAES and ICP-MS / H.J. van de Wiel // National Institute of Public Health and the Environment (RIVM) (Bilthoven, The Netherlands). 2003. P.1—19.
  32. Чудинов, Э.Г. Атомно-эмиссионный анализ с индукционной плазмой / Э.Г. Чудинов // Итоги науки и техники. Сер. : Аналитическая химия. — М. : ВИНИТИ, 1990. Т.2. 253 с.
  33. Гибало, И.М. Аналитическая химия ниобия и тантала / И.М. Гибало. — М. : Наука, 1967. 354 с.
  34. Елинсон, С.В. Аналитическая химия циркония и гафния / С.В. Елинсон, К.И. Петров. — М. : Наука, 1965. 242 с.
  35. Лучинский, Г.П. Химия титана / Г.П. Лучинский. — М. : Химия, 1971. 471 с.
  36. Пятницкий, И.В. Аналитическая химия серебра / И.В. Пятницкий, В.В. Сухан. — М. : Наука, 1975. 264 с.
  37. Полякова, Е.В. Влияние матричного элемента и кислоты на аналитические сигналы в атомно-эмиссионной спектрометрии с азотной микроволновой плазмой / Е.В. Полякова, Ю.Н. Номероцкая, А.И. Сапрыкин // Журн. аналитической химии. 2020. Т.75. №4. С.333—337.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences