Медицинская Техника / №2, 2017 / с. 30-32

Остеогенерирующие свойства кальций-фосфатного покрытия на сплаве титана Ti-6Al-4V in vivo

С.В. Гнеденков, С.Л. Синебрюхов, А.В. Пузь, Р.Е. Костив

Аннотация

В современной имплантологии задача разработки способов формирования биопокрытий, улучшающих характеристики металлической основы имплантата, является важной и актуальной. Создание на поверхности имплантата биоактивных слоев, обладающих высокой совместимостью с костной тканью, целесообразно для лучшей адаптации организма к имплантату. Такие покрытия при введении в живой организм, не оказывая отрицательного (токсического) воздействия на его деятельность, должны усиливать остеоинтеграцию с костной тканью, стимулировать процессы ее регенерации. Наибольший интерес представляют биоактивные кальций-фосфатные слои, содержащие в своем составе «родные» для костных тканей соединения фосфатов кальция. Исследования по данной теме предваряют развитие нового метода в медицине – инженерии костной ткани.
Разработан способ формирования кальций-фосфатного биоактивного покрытия методом плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) на медицинском сплаве титана ВТ6 (3,5...5,3 % мас. V; 5,3...6,8 % мас. Al; остальное – Ti). Кальций- фосфатное покрытие получено в биполярном режиме ПЭО в глицерофосфатсодержащем электролите. Проведена оценка остео-генерирующих свойств покрытия при переломе диафизарной части бедренной кости лабораторных крыс линии Вистар. Установлено, что кальций-фосфатное ПЭО-покрытие ускоряет остеогенез и способствует образованию хорошей периостальной мозоли в месте перелома.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Сергей Васильевич Гнеденков, чл.-кор. РАН, д-р хим. наук, профессор, зам. директора по научной работе, зав. отделом электрохимических систем и процессов модификации поверхности,
Сергей Леонидович Синебрюхов, д-р хим. наук, доцент, зав. лабораторией нестационарных поверхностных процессов,
Артем Викторович Пузь, канд. хим. наук, зав. лабораторией композиционных покрытий биомедицинского назначения, ФГБУН «Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук»,
Роман Евгеньевич Костив, канд. мед. наук, врач-травматолог, ГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный медицинский университет», г. Владивосток,
e-mail: svg21@hotmail.com

Список литературы

1. Bordji K., Jouzeay J.Y., Mainard D., Payan E., Netter P., Rie K.T., Stucky T., Hage M. Ali. Cytocompatibility of Ti–6Al–4V and Ti–5Al–2.5Fe alloys according to three surface treatments, using human fibroblasts and osteoblasts // Biomaterials. 1996. Vol. 17. PP. 929-940.
2. Bruni S., Martinesi M., Stio M., Treves C., Bacci T., Borgioli F. Effects of surface treatment of Ti–6Al–4V titanium alloy on biocompatibility in cultured human umbilical vein endothelial cells // Acta Biomaterials. 2005. Vol. 1. PP. 223-234.
3. Kohn D.H. Metals in medical applications // Current Opinion in Solid State & Materials Science. 1998. Vol. 3. PP. 309-316.
4. Jacobs J.J., Skipor A.K., Black J., Urban R.M., Galante J.O. Release and excretion of metal in patients who have a total hipreplacement component made of titanium-base alloy // The Journal of Bone Joint & Surgery. 1991. Vol. 73. № 10. PP. 1475-1486.
5. Okazaki Y., Gotoh E. Comparison of metal release from various metallic biomaterials in vitro // Biomaterials. 2005. Vol. 26. PP. 11-21.
6. Haynes D.R., Rogers S.D., Hay S., Pearcy M.J., Howie D.W. The differences in toxicity and release of bone-resorbing mediators induced by titanium and cobalt–chromium-alloy wear particles // The Journal of Bone Joint & Surgery. 1993. Vol. 75. № 6. PP. 825-834.
7. Groot K., Geesink R., Klein C., Serekian P. Plasma sprayed coatings of hydroxylapatite // Journal of Biomedical Materials Research. 2004. Vol. 21. PP. 1375-1381.
8. Кашуро В.А., Фомина М.А., Родионов И.В., Фомин А.А. Нанопористая структура покрытий, сформированных газотермическим напылением электрокорунда и последующим микродуговым оксидированием на имплантатах из титанового сплава ВТ6 // Медицинская техника. 2016. № 1. С. 38-41.
9. Cleries L., Martinez E., Fernandez-Pradas J., Sardin G., Esteve J., Morenza J. Mechanical properties of calcium phosphate coatings deposited by laser ablation // Biomaterials. 2000. Vol. 21. PP. 967-971.
10. Han Y., Fu T., Lu J., Xu K. Characterization and stability of hydroxyapatite coatings prepared by an electrodeposition and alkaline-treatment process // Journal of Biomedical Materials Research. 2000. Vol. 54. PP. 96-101.
11. Habibovic P., Barrere F., Blitterswijk C.A., Groot K., Layrolle P. Biomimetic hydroxyapatite coating on metal implants // Journal of the American Ceramic Society. 2002. Vol. 85. PP. 517-522.
12. Колобов Ю.Р. Шаркеев Ю.П., Карлов А.В., Легостаева Е.В., Шашкина Г.А., Хлусов И.А., Братчиков А.Д., Ерошенко А.Ю., Поженько Н.С., Шашкин А.Б. Биокомпозиционный материал с высокой совместимостью для травматологии и ортопедии // Деформация и разрушение материалов. 2005. № 4. С. 2-9.
13. Шашкина Г.А., Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р., Карлов А.В. Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения / Патент РФ. № 2291918. 2005. Бюл. изобретений. 2007. № 56.
14. Шаркеев Ю.П., Псахье С.Г. и др. Биокомпозиты на основе кальций-фосфатных покрытий, наноструктурных и ультрамелкозернистых биоинертных металлов, их биосовместимость и биодеградация. – Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2014. 596 с.
15. Gnedenkov S.V., Sharkeev Yu.P., Sinebryukhov S.L., Khrisanfova O.A., Legostaeva E.V., Zavidnaya A.G., Puz’ A.V., Khlusov I.A., Opra D.P. Functional coatings formed on the titanium and magnesium alloys as implant materials by plasma electrolytic technique: Fundamental principals and synthesis conditions // Corrosion Reviews. 2016. Vol. 34 (1-2). PP. 65-83.