Влияние модификации поверхности титановой сетки на биологическое поведение в экспериментах in vivo

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Сплавы титана широко используются в медицине благодаря высокой биосовместимости, коррозионной стойкости и механической прочности. Однако стандартные титановые имплантаты имеют ограниченную способность к интеграции с костной тканью, что может приводить к различным осложнениям и необходимости ревизионных операций. Модификация поверхности имплантатов различными биологически активными соединениями представляет собой перспективное направление для решения данной проблемы. Среди возможных подходов особого внимания заслуживает использование неорганических покрытий, таких как фосфаты кальция, которые сочетают в себе хорошие механические свойства и высокую биоактивность.

Цель. Определение влияния модификации поверхности сетки из сплава ВТ1-00 на биосовместимость и остеогенные свойства материалов в экспериментах in vivo на мелких лабораторных животных.

Материалы и методы. Модификация поверхности сетки на основе титанового сплава ВТ6 была проведена методом микродугового оксидирования в электролите с добавлением мелкодисперсного гидроксиапатита (ГАП). Эффективность модификации поверхности проверялась in vivo при закрытии трепанационного отверстия черепа на крысах линии Вистар.

Результаты. Выявлено образование структурированного регенерата на границе с костью без значительного сокращения площади дефекта. Тканевая реакция на имплантацию металлических сеток в область дефекта теменных костей черепа слабая, вокруг сеток формировались относительно зрелые плотные соединительнотканные капсулы, в которых васкуляризация и воспалительная инфильтрация были минимальными, наблюдалась костная регенерация по краям дефекта. Модификация поверхности микродуговым оксидированием с нанесением покрытия ГАП приводила к более выраженной костной регенерации по сравнению с поверхностно-немодифицированной сеткой.

Заключение. Модификация поверхности сетки на основе титанового сплава методом микродугового оксидирования поверхности в среде электролита с добавлением дисперсного ГАП оказывает положительный эффект на костную регенерацию при закрытии дефектов плоских костей.

Об авторах

Дмитрий Владимирович Смоленцев

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Автор, ответственный за переписку.
Email: SmolentsevDV@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0001-5386-1929
SPIN-код: 3702-1955
Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Юлия Сергеевна Лукина

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Email: lukina_rctu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0121-1232
SPIN-код: 2814-7745

канд. тех. наук

Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Леонид Львович Бионышев-Абрамов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова

Email: sity-x@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1326-6794
SPIN-код: 1192-3848
Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10

Наталья Борисовна Сережникова

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: natalia.serj@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4097-1552
SPIN-код: 2249-9762

канд. биол. наук

Россия, 127299, Москва, ул. Приорова, 10; Москва

Андрей Станиславович Скрябин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: terra107@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8578-2632
SPIN-код: 3286-8502

канд. тех. наук

Россия, Москва

Алексей Валерьевич Шакуров

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: shakurov@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0001-6110-8101
SPIN-код: 1894-4707

канд. тех. наук, доцент

Россия, Москва

Владимир Романович Веснин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: vesnin.volodya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1829-9891
SPIN-код: 7496-0481
Россия, Москва

Елизавета Сергеевна Скрябина

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: elzabra@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-1881-2822
Россия, Москва

Пётр Анатольевич Цыганков

Промышленный университет Сантандера

Email: piotrtsy@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1221-9988
SPIN-код: 5218-3083
Колумбия, Букараманга

Список литературы

  1. Aprile P, Letourneur D, Simon-Yarza T. Membranes for Guided Bone Regeneration: A Road from Bench to Bedside. Adv Healthcare Mater. 2020;9(19):2000707. doi: 10.1002/adhm.202000707
  2. Baylón K, Rodríguez-Camarillo P, Elías-Zúñiga A, et al. Past, present and future of surgical meshes: A review. Membranes. 2017;7(3):47. doi: 10.3390/membranes7030047
  3. Dorozhkin SV. Synthetic amorphous calcium phosphates (ACPs): Preparation, structure, properties, and biomedical applications. Biomater Sci. 2021;9(23):7748–7798. doi: 10.1039/d1bm01239h
  4. Skriabin AS, Shakurov AV, Vesnin VR, et al. Titanium Membranes with Hydroxyapatite/Titania Bioactive Ceramic Coatings: Characterization and In Vivo Biocompatibility Testing. ACS Omega. 2022;7(51):47880–47891. doi: 10.1021/acsomega.2c05718
  5. Tsygankov PA, Skryabin AS, Krikorov AA, et al. Formation of a combined bioceramics layer on titanium implants. J Phys Conf Ser. 2019;1386:012011. doi: 10.1088/1742-6596/1386/1/012011
  6. Gnedenkov SV, Scharkeev YP, Sinebryukhov SL, et al. Formation and properties of bioactive surface layers on titanium. Inorg Mater Appl Res. 2011;2:474–481. doi: 10.1134/S2075113311050133
  7. Scriabin AS, Vesnin VR, Shakurov AV, et al. Production of calcium-containing oxide coatings on titanium membranes for the tasks of maxillofacial surgery and dentistry. Prikladnaya fizika. 2024;(4):63–69. (in Russ.). doi: 10.51368/1996-0948-2024-4-63-69
  8. Balachandran U, Eror NG. Raman spectra of titanium dioxide. J Solid State Chem. 1982;42(3):276–282. doi: 10.1016/0022-4596(82)90006-8
  9. Lin G-W, Chen J-S, Tseng W, Lu F-H. Formation of anatase TiO2 coatings by plasma electrolytic oxidation for photocatalytic applications. Surf Coat Technol. 2019;357:28–35. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.10.010
  10. Yang Y, Kim KH, Agrawal CM, Ong JL. Effect of post-deposition heating temperature and the presence of water vapor during heat treatment on crystallinity of calcium phosphate coatings. Biomaterials. 2003;24(28):5131–7. doi: 10.1016/s0142-9612(03)00459-9
  11. Lavos-Valereto IC, Wolynec S, Deboni MCZ, Koenig Jr B. In vitro and in vivo biocompatibility testing of Ti–6AI–7Nb alloy with and without plasma-sprayed hydroxyapatite coating. J Biomed Mater Res. 2001;58(6):727–33. doi: 10.1002/jbm.1072
  12. Hirota M, Ametani A, Monden Y, Noishiki Y, Hayakawa T, Tohnai I. Molecular precursor method facilitates thin hydroxyapatite coating of titanium fiber web scaffold and enhances bone formation: experimental study in rat cranial bone defects. Int J Oral Maxillofac Implants. 2010;25(5):888–92.
  13. Naderi A, Zhang B, Belgodere JA, Sunder K, Palardy G. Improved biocompatible, flexible mesh composites for implant applications via hydroxyapatite coating with potential for 3-dimensional extracellular matrix network and bone regeneration. ACS applied materials & interfaces. 2021;13(23):26824–26840. doi: 10.1021/acsami.1c09034
  14. Kylmäoja E, Holopainen J, Abushahba F, Ritala M, Tuukkanen J. Osteoblast attachment on titanium coated with hydroxyapatite by atomic layer deposition. Biomolecules. 2022;12(5):654. doi: 10.3390/biom12050654
  15. Kozelskaya AI, Rutkowski S, Frueh J, et al. Surface modification of additively fabricated titanium-based implants by means of bioactive micro-arc oxidation coatings for bone replacement. Journal of Functional Biomaterials. 2022;13(4):285. doi: 10.3390/jfb13040285

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Фотография хирургического поля.

Скачать (259KB)
3. Рис. 2. Электронные фотографии шлифов сеток с покрытием в режимах визуализации BSE и SE: 1 — титановая сетка, 2 — оксидное покрытие, 3 — смола.

Скачать (168KB)
4. Рис. 3. Оптические фотографии исходной (a) и покрытой (b) сеток, а также рамановские спектры (с): 1 — исходная сетка, 2 — сетка с покрытием.

Скачать (393KB)
5. Рис. 4. 3D-модель черепа животного с установленной сеткой, реконструированная по данным компьютерной томографии.

Скачать (137KB)
6. Таблица 1. Рис.1-1

Скачать (11KB)
7. Таблица 1. Рис.1-2

Скачать (13KB)
8. Таблица 1. Рис.1-3

Скачать (16KB)
9. Таблица 1. Рис.2-1

Скачать (11KB)
10. Таблица 1. Рис.2-2

Скачать (11KB)
11. Таблица 1. Рис.2-3

Скачать (13KB)
12. Таблица 1. Рис.3-1

Скачать (12KB)
13. Таблица 1. Рис.3-2

Скачать (12KB)
14. Таблица 1. Рис.3-3

Скачать (15KB)
15. Таблица 1. Рис.4-1

Скачать (13KB)
16. Таблица 1. Рис.4-2

Скачать (12KB)
17. Таблица 1. Рис.4-3

Скачать (17KB)
18. Таблица 2. Рис.1-1

Скачать (11KB)
19. Таблица 2. Рис.1-2

Скачать (12KB)
20. Таблица 2. Рис.1-3

Скачать (12KB)
21. Таблица 2. Рис.2-1

22. Таблица 2. Рис.2-2

Скачать (11KB)
23. Таблица 2. Рис.2-3

Скачать (11KB)
24. Таблица 2. Рис.3-1

Скачать (10KB)
25. Таблица 2. Рис.3-2

Скачать (13KB)
26. Таблица 2. Рис.3-3

Скачать (10KB)
27. Таблица 2. Рис.4-1

Скачать (11KB)
28. Таблица 2. Рис.4-2

Скачать (14KB)
29. Таблица 2. Рис.4-3

Скачать (15KB)
30. Рис. 5. Изображения участков имплантации сеток (контрольная группа) через три месяца после операции: а, е, f — стандартная световая микроскопия, увеличение ×50; b, g — стандартная световая микроскопия, увеличение ×200; c — стандартная световая микроскопия, увеличение ×400; d — фазово-контрастная микроскопия, увеличение ×400; h — фазово-контрастная микроскопия, увеличение ×200. Окраска гематоксилин-эозином.

Скачать (409KB)
31. Рис. 6. Изображения участков имплантации сеток (опытная группа) через 3 месяца после операции: а, e, f — стандартная световая микроскопия, увеличение ×50; b, g — стандартная световая микроскопия, увеличение ×200; c — стандартная световая микроскопия, увеличение ×400; d — фазово-контрастная микроскопия, увеличение ×400; h — фазово-контрастная микроскопия, увеличение ×200. Окраска гематоксилин-эозином.

Скачать (439KB)

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».