Исследователи из ТПУ совместно с сотрудниками из СибГМУ и БФУ им. И. Канта исследовали характеристики кальций-фосфатных покрытий, нанесённых на титановые имплантаты в среде разных инертных газов. Им удалось узнать, что внедрение ксенона благоприятно влияет на физико-химические, механические и био характеристики покрытий, используемых в челюстно-лицевой хирургии, ортопедии и травматологии. При всем этом ранее всеохватывающих исследовательских работ, связанных с воздействием рабочих газов на покрытия, не проводилось. Результаты данной исследовательской работы размещены в журнальчике Biomedical Materials.
«Наш коллектив занимается материалами биомедицинского предназначения. Но специфичность инженерного института такая, что у нас нет специалистов-медиков, потому мы сотрудничаем с исследователями СибГМУ и БФУ им. И. Канта, имеющими все нужные компетенции. Эта коллаборация дозволяет получать результаты не просто в виде статей, да и решать практические задачки медицины. Ведь, без докторов внедрять в практику наши технологические решения просто нереально. В перспективе, наша совместная работа имеет амбициозную цель — создать Томск центром разработки и внедрения новейших мед материалов и технологий. Мы, как инженеры, можем давать новейшие технические идеи, материалы, а они — внедрять эти идеи в мед практику. И эта связка технологического и мед института поможет вылечивать пациентов лучше и резвее», — гласит управляющий лаборатории плазменных гибридных систем ТПУ Сергей Твердохлебов.
Кальций-фосфатные покрытия шириной до микрона наносились учёными ТПУ на титановые подложки с помощью магнетронного распыления гидроксиапатитовой мишени с внедрением рабочего газа. Обычно для этих целей применяется инертный газ аргон. Но политехники в своём исследовании исследовали воздействие на покрытия не лишь аргона, да и неона, криптона и ксенона. Потом учёные изучили физико-химические, механические и био характеристики приобретенных биомедицинских материалов. В ТПУ изучались состав покрытий, морфология, механические характеристики, в том числе и адгезия, хим состав, а клеточные исследования проводились сотрудниками СибГМУ и БФУ им. И. Канта.
«Кальций-фосфатными покрытиями занимаются не лишь в нашем институте, их характеристики кропотливо изучают, работают над их улучшением. Наша же совместная работа была посвящена получению новейших результатов в данном направлении — исследованию воздействия разных инертных газов на покрытия. В собственной части исследования мы узнали, что, в зависимости от определенного газа, различаются морфология поверхности, соотношение кальция к фосфору, варьируют механические характеристики. К примеру, покрытия, сформированные с внедрением рабочего газа ксенона, различаются наилучшей адгезией — свойством, позволяющим покрытию не отслаиваться очень стремительно с подложки. Результаты, приобретенные с внедрением клеточных технологий, изумили нас, так как и тут ксенон показал себя идеальнее всего», — гласит одна из создателей статьи, научный сотрудник Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Анна Козельская.
Для клеточных исследовательских работ использовались мезенхимальные стволовые клеточки, выделенные из жировой ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология) донора. Они способны трансформироваться в разные типы клеток, включая жировые, костные, хрящевые, может быть, мышечные и нервные (относящиеся к пучкам нервов). Исследования клеток включали проверку их жизнеспособности in vitro и экспрессии генов. В данной работе нужно было убедиться, в том числе и в том, что покрытия стимулируют дифференциацию мезенхимальных клеток в клеточки костной ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология).
«Результаты оказались очень увлекательными. Великодушные газы числятся довольно инертными субстанциями с близкими качествами. Тем не наименее, они по-разному влияют на физико-химические характеристики создаваемых кальций-фосфатных покрытий. В свою очередь, это обусловливает разный отклик клеток, начиная с активации их генов, приводящих в конечном итоге к дифференцировке стволовых клеток в остеобласты. Более подходящая клеточная реакция найдена для ксенона, который в медицине известен как газ для проведения анестезии. Если результаты подтвердятся в исследовательских работах на звериных и в поликлинике, то можно гласить о применении технологий для производства расширенной панели имплантатов, используемых в биоинженерии костной ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология)», — добавляет доктор кафедры морфологии и общей патологии СибГМУ Игорь Хлусов.
При всем этом учёные признают, что ксенон является довольно драгоценным для использования инертным газом. Но, покрытия, сформированные с его помощью, можно сочетать с наиболее толстыми кальций-фосфатными покрытиями с кристаллической структурой. Это дозволит уменьшить издержки на газ и получить покрытия с усовершенствованными качествами. Дело в том, что покрытия, сформированные с помощью ксенона, владеют на сто процентов бесформенной структурой. Это помогает провоцировать костеобразование в 1-ые недельки опосля установки имплантата. С такового покрытия отлично выделяются кальций и фосфор, ответственные за образование костной ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология). Но при всем этом подобные тонкие покрытия весьма стремительно растворяются, оголяя имплантат.
«Мы же предлагаем наносить схожее покрытие сверху кальций-фосфатных покрытий с кристаллической структурой. Тем, мы сможем получить последующий полезный эффект: за 1-ые две-четыре недельки бесформенный слой растворится, обеспечив наибольший выход кальция и фосфора. А потом нижние слои будут обеспечивать предстоящее наиболее долгое высвобождение частей, что будет содействовать пролонгированному действию. Комбинирование схожих покрытий станет последующим шагом нашей работы», — объясняет Анна Козельская.
