Российские технологи разработали новые покрытия для искусственного заменителя кости. Имплантат с таким покрытием очень сложно повредить, и сам он не вредит организму. Усилия отечественных ученых поддерживают РФФИ, CRDF, Федеральное агентство по образованию и программа «Эврика».

Принципиально новый подход к конструированию тонких заменителей кости применили специалисты Московского государственного института стали и сплавов. В титановое покрытие имплантата вводят дополнительные элементы, которые увеличивают его прочность и улучшают биологические характеристики. Московские технологи совместно с сотрудниками Российского онкологического научного центра им. Н. Н. Блохина испытали новые материалы и остались довольны результатами.

Заменять фрагмент раздробленной кости металлической пластинкой хирургам приходится достаточно часто. В некоторых случаях, например в стоматологии, пластинка должна быть очень тонкой, но при этом она не должна ломаться, деформироваться и истираться. Кроме того, этот материал не должен вызывать воспаление и мешать нормальному делению и дифференцировке окружающих клеток. Стоматологи используют специальные литейные сплавы на основе никеля и кобальта (Целлит-Н и Целлит-К), покрытые карбидом или карбонитридом титана. Авторы новой технологии улучшили свойства материала, введя в титановое покрытие дополнительные элементы: кальций, кислород и фосфор. На целлитовую подложку, покровные стекла или тефлоновые пластинки в аргоновой атмосфере распыляют карбид титана в сочетании с 10% неорганической добавкой ГАП (Ca10(PO4)6(OH)2) или 20% смеси оксидов кальция и титана. Иногда газовая смесь содержит небольшое количество азота.

Полученные образцы испытывали на прочность. Их гнули и растягивали, катали по ним шарики из оксида алюминия и с сильнейшим нажимом царапали алмазом. Модифицированную титановую пленку удалось соскрести с подложки только при нагрузке, превышающей твердость самого образца более чем в 40 раз (880-1300 ГПа). Исследователи пришли к выводу, что новое покрытие прочно прилегает к подложке, а весь образец в целом стоек к разрушающей упругой деформации и износу, очень пластичен и имеет низкий коэффициент трения. Механические свойства нового материала оказались лучше, чем у образцов с традиционным титановым покрытием, но каковы будут свойства биологические?

В организме имплантат обычно соприкасается с клетками кости и эпителия. Оба типа клеток в организме активно делятся и дифференцируются. Если материал токсичен, функции клеток бывают нарушены. Прежде чем проводить опыты на мышах, новые покрытия испытали в культуре клеток. Поведение клеток эпителия и остеобластов в присутствии образцов, положенных к ним в чашку, говорило о безвредности нового покрытия. Клетки заползали на кусочки материала, прочно к ним прикреплялись, готовились к делению и дифференцировке. Осталось проверить реакцию иммунной системы, и это исследователи исполнили уже на мышах.

Животным под кожу ввели тефлоновые пластинки, покрытые изучаемыми пленками. На 30-й день имплантации пластинки из мышей извлекли, окрасили и изучили прилипшие к пластинке клетки иммунной системы. Судя по количеству и соотношению макрофагов, нейтрофилов, лимфоцитов и многоядерных гигантских клеток, новый материал не вызывает в организме ни воспаления, ни отторжения.

По мнению исследователей, созданные ими многокомпонентные наноструктурные покрытия обладают всем комплексом свойств, как механических, так и биологических, необходимых для данного класса материалов. По-видимому, можно опробовать новые технологии в клинике.

Источник Информнаука