Биологическая активность наноструктурных кальцийфосфатных покрытий и ее модификация посредством электронного облучения

Abstract

Биосовместимость и функциональная активность имплантатов для остеосинтеза во многом зависит от процессов, протекающих на границе раздела кость/имплантат. Целью данного исследования было выявление эффекта наноструктурирования кальцийфосфатных (КФ) поверхностей, а также их электронной обработки на способность клеток костного мозга формировать костную ткань in situ. Для этого применяли вариант феномена эктопического костеобразования in situ, когда искусственный образец с нанесенным костным мозгом имплантируется под кожу мышей на 45 суток без инъекции дополнительных ростовых факторов. Электронную обработку КФ поверхностей проводили с помощью электронного источника (Kimbаll Physics Inc, США) в вакууме 10-7 тор. Образцы с анодно-искровыми КФ покрытиями, выполненными из наноразмерных частиц гидроксилапатита (ГАП) в растворе электролита, облучались зарядом Q1=10 Кл/cм2 (низкий уровень облучения) и Q2=300 Кл/cм2 (высокий уровень облучения). Результаты показали, что предложенный способ электронной обработки КФ поверхностей, выполненных из наноразмерного ГАП синтетической либо биологической природы, независимо от технологии их изготовления стимулирует в среднем на 82,5 % вероятность формирования костной ткани в тесте эктопического подкожного остеогенеза. Выявлены 3 механизма улучшения остеогенных свойств наноструктурных КФ покрытий посредством электронного облучения в оптимальной дозе: 1) изменение поверхностной энергии; 2) усиление гидрофобности поверхностей; 3) модификация их элементного состава.