Биосовместимость межостистого имплантата на основе сплавов титана
- Авторы: Орлов В.П.1, Нащекина Ю.А.2, Нащекин А.В.3, Озерянская О.Н.4, Мирзаметов С.Д.1, Свистов Д.В.1
-
Учреждения:
- Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова
- Институт цитологии Российской академии наук
- Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
- Городская больница города Невинномысска
- Выпуск: Том 10, № 4 (2022)
- Страницы: 407-415
- Раздел: Экспериментальные и теоретические исследования
- Статья получена: 01.03.2022
- Статья одобрена: 10.10.2022
- Статья опубликована: 23.12.2022
- URL: https://journals.eco-vector.com/turner/article/view/104011
- DOI: https://doi.org/10.17816/PTORS104011
- ID: 104011
Цитировать
Аннотация
Обоснование. Сегодня металлические имплантаты широко применяют в нейроортопедии, при этом особый интерес представляют сплавы титана. Ранее коллективом авторов был разработан в качестве импортозамещения оригинальный комбинированный имплантат для заднего спондилодеза, который можно использовать из одностороннего доступа при малоинвазивных операциях на поясничном отделе позвоночника. Имплантат произведен на предприятии «Эндокарбон» в г. Пензе. Для лучшей остеоинтеграции он изготовлен из сплава ВТ6 и никелида титана. Кроме того, средняя часть имплантата обработана лазером для создания неровной поверхности с целью лучшей интеграции в тканях организма. В настоящем исследовании оценивали цитотоксичность и биосовместимость данного имплантата для его дальнейшего применения в практической деятельности.
Цель — анализ топологии поверхности имплантатов после лазерной обработки, а также оценка совместимости обработанного имплантата и клеток с целью дальнейшего внедрения в клиническую практику для лечения пациентов с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями позвоночника.
Материалы и методы. Для определения цитотоксичности титановых образцов межостистых имплантатов выполняли метилтетразолиевый тест, позволяющий оценить жизнеспособность стромальных клеток в питательной среде после инкубирования с исследуемым материалом. Биосовместимость материала анализировали с помощью метода сканирующей электронной микроскопии образцов через 1 и 7 сут после культивирования клеток.
Результаты. Жизнеспособность клеток, культивируемых в питательной среде после инкубирования с образцами титана ВТ6, составила 105 %, никелида титана — 98 %, что сопоставимо с жизнеспособностью клеток в стандартной питательной среде. При электронной микроскопии через сутки культивирования клетки образуют монослой на титановой поверхности, все клетки хорошо распластаны и формируют межклеточные контакты, а через 7 сут культивирования количество клеток увеличивается и они образуют плотный монослой.
Заключение. Межостистый имплантат, в состав которого входят сплавы титана ВТ6 и никелида титана, биосовместим с культивируемыми клетками и может быть внедрен в хирургию позвоночника.
Полный текст

Об авторах
Владимир Петрович Орлов
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова
Email: vladimir.rlv@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5009-7117
SPIN-код: 9790-6804
д-р мед. наук, профессор, доцент
Россия, Санкт-ПетербургЮлия Александровна Нащекина
Институт цитологии Российской академии наук
Email: nashchekina.yu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4371-7445
SPIN-код: 1138-8088
Scopus Author ID: 56285797600
канд. мед. наук
Россия, Санкт-ПетербургАлексей Викторович Нащекин
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Email: nashchekin@mail.ioffe.ru
ORCID iD: 0000-0002-2542-7364
SPIN-код: 6638-5243
Scopus Author ID: 6603372975
ResearcherId: A-7182-2014
канд. физ.-мат. наук
Россия, Санкт-ПетербургОльга Николаевна Озерянская
Городская больница города Невинномысска
Email: olechka303@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-9956-2972
врач-нейрохирург
Россия, НевинномысскСаидмирзе Джамирзоевич Мирзаметов
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова
Автор, ответственный за переписку.
Email: said19mirze@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1890-7546
SPIN-код: 5959-1988
Scopus Author ID: 57210236589
ResearcherId: AAE-2675-2022
врач-нейрохирург
Россия, Санкт-ПетербургДмитрий Владимирович Свистов
Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова
Email: dvsvistov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3922-9887
SPIN-код: 3184-5590
канд. мед. наук, доцент
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Jiang S., Wang M., He J. A review of biomimetic scaffolds for bone regeneration: toward a cell-free strategy // Bioeng. Transl. Med. 2021. Vol. 6. No. 2: doi: 10.1002/btm2.10206
- Hamilton R.F., Wu N., Xiang C., et al. Synthesis, characterization, and bioactivity of carboxylic acid-functionalized titanium dioxide nanobelts // Particle and fibre toxicology. 2014. Vol. 11. No. 1. P. 1–15. doi: 10.1186/s12989-014-0043-7
- Geetha M., Singh A.K., Asokamani R., et al. Ti based biomaterials, the ultimate choice for orthopaedic implants — a review // Progress in materials science. 2009. Vol. 54. No. 3. P. 397–425. doi: 10.1016/j.pmatsci.2008.06.004
- Kunii T., Mori Y., Tanaka H., et al. Improved osseointegration of a TiNbSn alloy with a low Young’s modulus treated with anodic oxidation // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. No. 1. doi: 10.1038/s41598-019-50581-7
- Long M., Rack H.J. Titanium alloys in total joint replacement — a materials science perspective // Biomaterials. 1998. Vol. 19. No. 18. P. 1621–1639. doi: 10.1016/S0142-9612(97)00146-4
- Longhofer L.K., Chong A., Strong N.M., et al. Specific material effects of wear-particle-induced inflammation and osteolysis at the bone–implant interface: a rat model // J. Orthop. Translat. 2017. Vol. 8. P. 5–11. doi: 10.1016/j.jot.2016.06.026
- Lian F., Zhao C., Qu J., et al. Icariin attenuates titanium particle-induced inhibition of osteogenic differentiation and matrix mineralization via miR-21-5p // Cell Biol. Int. 2018. Vol. 42. No. 8. P. 931–939. doi: 10.1002/cbin.10957
- ГОСТ 19807-91 от 01.07.1992. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. [дата обращения 24.02.2022]. Доступно по ссылке: https://www.rst.gov.ru/portal/gost/home/standarts/cataloginter?portal:componentId=26cba537-adcd-44ed-9a44-72c63a7c7bc2&portal:isSecure=false&portal:portletMode=view&navigationalstate=JBPNS_rO0ABXc6AAZhY3Rpb24AAAABABBjb25jcmV0ZURvY3VtZW50AAZkb2NfaWQAAAABAAUzNDUxMgAHX19FT0ZfXw
- Миргазизов М.З., Гюнтер В.Э., Галонский В.Г., и др. Материалы и имплантаты с памятью формы в стоматологии. Том 5 / под ред. В.Э. Гюнтера. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы: в 14 томах. Томск: МИЦ, 2011.
- Патент РФ на изобретение № 2765858 / 03.02.22. Бюл. № 4. Орлов В.П., Мирзаметов С., Озерянская О.Н., и др. Способ комбинированного заднего спондилодеза и скоба для его осуществления. [дата обращения: 24.02.2022]. Доступ по ссылке: https://fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&rn=5494&DocNumber=2765858&TypeFile=html
- Орлов В.П., Озерянская О.Н., Мирзаметов С.Д., и др. Разработка метода стабилизации позвоночно-двигательного сегмента после поясничной микродискэктомии // Российский нейрохирургический журнал имени профессора А.Л. Поленова. 2021. Т. 13. № 1. C. 35–42.
- Zheng G., Guan B., Hu P., et al. Topographical cues of direct metal laser sintering titanium surfaces facilitate osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells through epigenetic regulation // Cell Prolif. 2018. Vol. 51. No. 4. doi: 10.1111/cpr.12460
- Ешкулов У.Э., Тарбоков В.А., Иванов С.Ю., и др. In vitro исследование биосовместимости титановых сплавов с модифицированной поверхностью // Биомедицина. 2021. Т. 17. № 2. С. 79–87. doi: 10.33647/2074-5982-17-2-79-87
- Jayaraman M., Meyer U., Bühner M., et al. Influence of titanium surfaces on attachment of osteoblast-like cells in vitro // Biomaterials. 2004. Vol. 25. No. 4. P. 625–631. doi: 10.1016/S0142-9612(03)00571-4
- Santander S., Alcaine C., Lyahyai J., et al. In vitro osteoinduction of human mesenchymal stem cells in biomimetic surface modified titanium alloy implants // Dent. Mater. J. 2012. Vol. 31. No. 5. P. 843–850. doi: 10.4012/dmj.2012-015
- Schwartz Z., Raz P., Zhao G., et al. Effect of micrometer-scale roughness of the surface of Ti6Al4V pedicle screws in vitro and in vivo // J. Bone Joint. Surg. Am. 2008. Vol. 90. No. 11. P. 2485–2498. doi: 10.2106/JBJS.G.00499
- Телегин С.В., Лясников В.Н., Гоц И.Ю. Морфология поверхности титана, модифицированной импульсной лазерной обработкой // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2015. Т. 3. № 1. С. 101–106.
- Itälä A., Ylänen H.O., Yrjans J., et al. Characterization of microrough bioactive glass surface: surface reactions and osteoblast responses in vitro // J. Biomed. Mater. Res. 2002. Vol. 62. No. 3. P. 404–411. doi: 10.1002/jbm.10273J
- Olivares-Navarrete R., Raz P., Zhao G., et al. Integrin α2β1 plays a critical role in osteoblast response to micron-scale surface structure and surface energy of titanium substrates // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. Vol. 105. No. 41. P. 15767–15772. doi: 10.1073/pnas.0805420105
- Anselme K. Osteoblast adhesion on biomaterials // Biomaterials. 2000. Vol. 21. No. 7. P. 667–681. doi: 10.1016/S0142-9612(99)00242-2
- Keller J.C., Stanford C.M., Wightman J.P., et al. Characterizations of titanium implant surfaces. III // J. Biomed. Mater. Res. 1994. Vol. 28. No. 8. P. 939–946. doi: 10.1002/jbm.820280813
Дополнительные файлы
