Zn-, Cu- or Ag-incorporated micro-arc coatings on titanium alloys: Properties and behavior in synthetic biological media

Sedelnikova, M. B.; Комарова, Е. Г.; Sharkeev, Yurii P.; Ugodchikova, A. V.; Муштоватова, Л С; Karpova, Mariia R.; Sheikin, Vladimir V.; Litvinova, L. S.; Хлусов, И. А.

doi:10.1016/j.surfcoat.2019.04.021

Cited by 64 publications

(52 citation statements)

References 51 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Microarc 3.0 installation (ISPMS SB RAS, Tomsk, Russia) was used to carry out the MAO process [ 27 ]. The installation system consisted of a pulsed DC power supply, an electrolytic bath with a water-cooling system, two electrodes, and a computer to control the process.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Calcium Phosphate Coating Prepared by Microarc Oxidation Affects hTERT Expression, Molecular Presentation, and Cytokine Secretion in Tumor-Derived Jurkat T Cells

et al. 2020

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Calcium phosphate (CaP) materials are among the best bone graft substitutes, but their use in the repair of damaged bone in tumor patients is still unclear. The human Jurkat T lymphoblast leukemia-derived cell line (Jurkat T cells) was exposed in vitro to a titanium (Ti) substrate (10 × 10 × 1 mm3) with a bilateral rough (average roughness index (Ra) = 2–5 μm) CaP coating applied via the microarc oxidation (MAO) technique, and the morphofunctional response of the cells was studied. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and energy dispersive X-ray spectroscope (EDX) analyses showed voltage-dependent (150–300 V) growth of structural (Ra index, mass, and thickness) and morphological surface and volume elements, a low Ca/PaT ratio (0.3–0.6), and the appearance of crystalline phases of CaHPO4 (monetite) and β-Ca2P2O7 (calcium pyrophosphate). Cell and molecular reactions in 2-day and 14-day cultures differed strongly and correlated with the Ra values. There was significant upregulation of hTERT expression (1.7-fold), IL-17 secretion, the presentation of the activation antigens CD25 (by 2.7%) and CD95 (by 5.15%) on CD4+ cells, and 1.5–2-fold increased cell apoptosis and necrosis after two days of culture. Hyperactivation-dependent death of CD4+ cells triggered by the surface roughness of the CaP coating was proposed. Conversely, a 3.2-fold downregulation in hTERT expression increased the percentages of CD4+ cells and their CD95+ subset (by 15.5% and 22.9%, respectively) and inhibited the secretion of 17 of 27 test cytokines/chemokines without a reduction in Jurkat T cell survival after 14 days of coculture. Thereafter, cell hypoergy and the selection of an hTERT-independent viable CD4+ subset of tumor cells were proposed. The possible role of negative zeta potentials and Ca2+ as effectors of CaP roughness was discussed. The continuous (2–14 days) 1.5–6-fold reductions in the secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) by tumor cells correlated with the Ra values of microarc CaP-coated Ti substrates seems to limit surgical stress-induced metastasis of lymphoid malignancies.

show abstract

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Calcium Phosphate Coating Prepared by Microarc Oxidation Affects hTERT Expression, Molecular Presentation, and Cytokine Secretion in Tumor-Derived Jurkat T Cells

et al. 2020

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Среди известных методов формирования покрытий на металлических поверхностях метод микродугового оксидирования (МДО) является наиболее технологичным и востребованным для нанесения биологически активных покрытий. Формирование покрытия происходит в результате протекания высокотемпературных плазмохимических реакций в зоне локальных микроразрядов, под воздействием внешнего источника высокого напряжения [3,4].…”

Section: Doi: 1017223/9785946218412/257unclassified

“…Известно, что кальцийфосфатные соединения, такие как гидроксиапатит и трикальцийфосфат чаще всего используются в качестве основы для биоактивных покрытий [4]. Однако, также известно, что биокерамика на основе силикатов кальция и магния обладает превосходной способностью стимулировать образование и рост костной ткани [5,6].…”

Section: Doi: 1017223/9785946218412/257unclassified

“…Нанесение покрытий осуществлялось на установке «Micro Arc 3.0 System» в ИФПМ СО РАН. Покрытия наносили в анодном потенциостатическом режиме, при напряжении процесса 350-500 В, длительности процесса 5 мин, длительности импульсов 100 мкс, частоте следования импульсов 50 Гц [4].…”

Section: Doi: 1017223/9785946218412/257unclassified

See 1 more Smart Citation

STRUKTURA I SVOJSTVA SILIKATNYH POKRYTIJ NA BIOREZORBIRUEMOM SPLAVE Mg-0.8Ca

Ugodchikova¹

2019

International Workshop "Multiscale Biomechanics and Tribology of Inorganic and Organic Systems" ; Mezhdunarodnaja Konferencija

View full text Add to dashboard Cite

“…Such a process is called microarc oxidation (MAO) [19,20]. Microarc oxidation refers to the high-voltage anodizing method [21,22]. The differences between the MAO method and the anodization process include the use of not direct current, but alternating [23,24] with surge [25] currents.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Determination of influence of electrolyte composition and impurities on the content of -AL2O3 phase in MАO-coatings on aluminum

Subbotinа¹,

Al-Qawabeha²,

Belozerov³

et al. 2019

EEJET

View full text Add to dashboard Cite

Методом мікродугового оксидування технічно чистого алюмінію і алюмінію легованого міддю і цинком в лужно-силикатном електроліті при щільності струму ~20 А/дм 2 одержані покриття товщиною близько 100 мкм. Наведено результати дослідження морфології поверхні, фазового складу і твердості МДО-покриттів. Параметрами зміни служили склад електроліту і концентрація легуючих (Cu і Zn) елементів. Це дослідження проведено тому, що наявних в даний час даних не достатньо для уявлення про характер впливу хімічного складу алюмінієвого сплаву і умов електролізу (зокрема, складу електроліту) на механізм і кінетику перетворення γ→a. А без розуміння цього спрямована зміна структурного стану і властивостей МДО покриттів стає неможливою. В результаті досліджень було встановлено, що при мікродуговом оксидуванні алюмінієвих сплавів в лужному електроліті з додаванням рідкого скла (Na 2 SiO 3) різної концентрації зміцнений шар складається з оксидів a-А1 2 О 3 , γ-А1 2 О 3 і муллита 3Al 2 O 3 • 2SiO 2. Дані рентгеноструктурного аналізу покриттів свідчать про кристалічну будову покриттів. Встановлено, що легування алюмінію міддю і цинком істотно впливає на фазовий склад покриття, змінюючи кількісне співвідношення фаз нелінійним чином. Найбільший вміст a-А1 2 О 3 фази (до 60 об. %) досягається при легуванні Cu. При цьому найбільш висока твердість МДО покриттів досягається при використанні електроліту складу 1 г/л KOH і 6 г/л Na 2 SiO 3 в алюмінієвих сплавах при вмісті міді більше 3 %, а цинку-2-3 %. Встановлено, що механізм формування фазового складу слід пов'язати зі стабілізацією і дестабілізацією фази γ-А1 2 О 3. З цього для досягнення високої твердості слід вибирати ті легуючі елементи, які впливають на дестабілізацію γ-А1 2 О 3 , що забезпечує утворення фази a-А1 2 О 3 (корунд). У зв'язку з цим виявлено, що катіони Cu 2+ сприяють дестабілізації фази γ-А1 2 О 3 , а катіони Zn 2+ призводять до стабілізації фази γ-А1 2 О 3 при утриманні Zn>3 % Ключові слова: мікродугове оксидування, анодно-катодний режим, склад електроліту, легування, фазовий склад, корунд

show abstract

Zn-, Cu- or Ag-incorporated micro-arc coatings on titanium alloys: Properties and behavior in synthetic biological media

Cited by 64 publications

References 51 publications

Calcium Phosphate Coating Prepared by Microarc Oxidation Affects hTERT Expression, Molecular Presentation, and Cytokine Secretion in Tumor-Derived Jurkat T Cells

Calcium Phosphate Coating Prepared by Microarc Oxidation Affects hTERT Expression, Molecular Presentation, and Cytokine Secretion in Tumor-Derived Jurkat T Cells

STRUKTURA I SVOJSTVA SILIKATNYH POKRYTIJ NA BIOREZORBIRUEMOM SPLAVE Mg-0.8Ca

Determination of influence of electrolyte composition and impurities on the content of -AL2O3 phase in MАO-coatings on aluminum

Contact Info

Product

Resources

About